工程流體力學習題及答案

1、第1章 緒論選擇題【1.11按連續(xù)介質(zhì)的概念，流體質(zhì)點是指：（3）流體的分子；（b）流體內(nèi)的固體顆粒；（c）幾何的點；（d）幾何尺寸同流動空間相比 是極小量，又含有大量分子的微元體。解：流體質(zhì)點是指體積小到可以看作一個幾何點，但它又含有大量的分子，且具有諸如速度、密度及壓強等物理量的流體微 團。（"）【1.2】與牛頓內(nèi)摩擦定律直接相關(guān)的因素是：（ 孑）切應力和壓強；（b）切應力和剪切變形速度；（c）切應力和剪切變形；（d）切應力 和流速。d VdvE = 口 解：牛頓內(nèi)摩擦定律是.匕 而且速度梯度n是流體微團的剪切變形速度山，故辦9二川一流體運動黏度 u的國際單位是：（目）m2/s；

2、 （b） N/m2; （c）N s/m2o: 流體的運動黏度 U 的國際單位是（口）理想流體的特征是：（白）黏度是常數(shù)；（b）不可壓縮；（c）無符合0:不考慮黏性的流體稱為理想流【1.3】 kg/m ； （d）解0【1.4】黏性；（d）解 體?！?.5當水的壓強增加一個大氣壓時，水的密度增大約為：（之）1/20 000; （b） 1/1 000 ; （c） 1/4 000 ; （d） 1/2 000 。解：當水的壓強增加一個大氣壓時，其密度增大約= Adp = IL5 k 1。" k I 耳 10、=。20 000O（矛）【1.6從力學的角度分析，一般流體和固體的區(qū)別在于流體：（門）

3、能承受拉力，平衡時不能承受切應力；（b）不能承受拉力，平衡時能承受切應力；（c）不能承受拉力，平衡時不能承受切應力；（d）能承受拉力，平衡時也能承受切應力。解：流體的特性是既不能承受拉力，同時具有很大的流動性，即平衡時不 能承受切應力?！?.7】下列流體哪個屬牛頓流體：（科）汽油；（b）紙漿；（c）血液; （d）瀝青。解：滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱為牛頓流體。（門）【1.8】15七時空氣和水的運動黏度| = 62乂1。m /s憶一14glym%,這說明：在運動中（）空氣比水的黏性力大；（b）空氣 比水的黏性力?。唬╟）空氣與水的黏性力接近；（d）不能直接比較。解：空氣的運動黏度比水大近10倍，

4、但由于水的密度是空氣的近 800倍， 因此水的黏度反而比空氣大近 50倍，而黏性力除了同流體的黏度有關(guān)，還 和速度梯度有關(guān)，因此它們不能直接比 較。3）【1.9】液體的黏性主要來自于液體：（）分子熱運動；（b）分子間內(nèi)聚力；（c）易變形性；（d）抗拒變形的能力。解：液體的黏性主 要 由 分 子 內(nèi) 聚 力 決 定。（“）第2章流體靜力學選擇題:2.1 相對壓強的起算基準是：（ 白）絕對真空；（b） 1個標準大氣壓； （c）當?shù)卮髿鈮?；（d）液面壓強。解：相對壓強是絕對壓強和當?shù)卮髿鈮褐?差。（c）【2.2】 金屬壓力表的讀值是：（一）絕對壓強；（b）相對壓強；（c）絕對 壓強加當?shù)卮髿鈮?；（d

5、）相對壓強加當?shù)卮髿鈮骸＝猓?金屬壓力表的讀數(shù)值是相對壓 強。（b）【2.3】 某點的真空壓強為 65 000Pa ,當?shù)卮髿鈮簽?0.1MPa ,該點的絕對壓 強為：（4）65 000 Pa；（b） 55 000 Pa；（c） 35 000 Pa；（ d） 165000 Pa 。解：真空壓強是當相對壓強為負值時它的絕對值。故該點的絕對壓強 ，舜1。j Q。曬。（c）【2.4】絕對壓強,也與相對壓強 p、真空壓強艮、當?shù)卮髿鈮褐苤g的關(guān)系 是：（出）P/P*也.（ b） P -*凡；（c ）M二憶一幾h ；（ d ）P三P“P解：絕對壓強一當?shù)卮髿鈮?相對壓強，當相對壓強為負值時，其絕對值 即

6、為真空壓強。即凡巴-汽,故 凡-憶一見卜0（c）【2.5】 在封閉容器上裝有U形水銀測壓計，其中 1、2、3點位于同一水平面上，其壓強關(guān)系為：（ 白）p1>p2> p3; （b）p1=p2 = p3; （c）p1<p2< p3; （ d） p2<p1<p3。，顯然乩,和，而顯然（c）解：設(shè)該封閉容器內(nèi)氣體壓強為小，則口 人入"=叱九J/J題乙5例習JHZ6圖【2.6 用U形水銀壓差計測量水管內(nèi)A、B兩點的壓強差，水銀面高度hp二10cm,pA- pB 為：(號)13.33kPa ; (b) 12.35kPa ;(c) 9.8kPa ; ( d)6.

7、4kPa 。/* Pw * ( Fm.)兒一(、后 I 卜 9 黑”？ * Q, i *P。(b)【2.7】在液體中潛體所受浮力的大?。?與潛體的密度成正比；(b)與液體的密度成正比；(c)與潛體的淹沒深度成正比；( d)與液體表面的壓強成反比。解：根據(jù)阿基米德原理，浮力的大小等于該物體所排開液體的重量，故浮力 的 大 小 與 液 體 的 密 度 成 正 比。(b)【2.8】 靜止流場中的壓強分布規(guī)律：（3）僅適用于不可壓縮流體；（ b）僅適用于理想流體；（ c）僅適用于粘性流體；（d）既適用于理想流體，也適用于粘性流體。解：由于靜止流場均可作為理想流體，因此其壓強分布規(guī)律既適用于理想 流 體

8、， 也 適 用 于 粘 性 流 體。（d）2.9 靜水中斜置平面壁的形心淹深冷與壓力中心淹深拈的關(guān)系為 %加：）大于；（b）等于；（c）小于；（d）無規(guī)律。解：由于平壁上的壓強隨著水深的增加而增加，因此壓力中心淹深hD要比 平 壁 形 心 淹 深 ” 大。 （c）2.10 流體處于平衡狀態(tài)的必要條件是：（ 注）流體無粘性；（b）流體粘 度大；（c）質(zhì)量力有勢；（d）流體正壓。解：流體處于平衡狀態(tài)的必要條件是質(zhì)量力有 勢（c）【2.11】液體在重力場中作加速直線運動時，其自由面與 處處正交：（以）重力；（b）慣性力；（c）重力和慣性力的合力；（d）壓力。解：由于流體作加速直線運動時，質(zhì)量力除了重

9、力外還有慣性力，由于質(zhì) 量力與等壓面是正交的，很顯然答案 是（c）計算題：【2.12試決定圖示裝置中A、B兩點間的壓強差。已知h1=500mm, h2=200mm, h3=150mm, h4=250mm , h5=400mm, 酒精 丫 1=7 848N/m3 ,水銀 丫 2=133 400 N/m3 ，水 丫 3=9 810 N/m3 。解：由于 1而., 一 因此即,':-，式ri-rA-rA= 133 (M)h 0.2 * & K |。0 4 0 25) + I 400- 0 25-7 K480J5-9 810«0.5三 55 413P1 = 55.419kPi

10、i習題2.13國【2.13】試對下列兩種情況求A液體中M點處的壓強（見圖）：（1） A液體是水，B液體是水銀，y=60cm, z=30cm； （2） A液 體是比重為0.8的油，B液體是比重為1.25的氯化鈣溶液，y=80cm, z=20cm。解（i）由于RfMI -凡而 ,=134 00003+9 SIOwO = 46.0S6kPa(2)L25. (J.2 + O.K 9 KIO» O.K K.7J IkPa2.14 在斜管微壓計中，加壓后無水酒精(比重為0.793 )的液面較未加壓時的液面變化為y=12cm。試求所加的壓強p為多大。設(shè)容器及斜管的斷面分口 II= sin a -別

11、為A和白，月100 ,8?？诎?.加空解：加壓后容器的液面下降朋p - 7(>4在1 +- AJ" = y (產(chǎn)i riiir 4 - )則-IH， 0 1 5=0.793x9 MIOx (-4 = L26PaM 1002.19 矩形閘門AB寬為1.0m,左側(cè)油深h1=1m ,水深h2=2m,油的比重 為0.795，閘門傾角a =60o,試求閘門上的液體總壓力及作用點的位置。解：設(shè)油，水在閘門 AB上的分界點為E,則油和水在閘門上靜壓力分 布如圖所示。現(xiàn)將壓力圖F分解成三部分"，與，鳥，而 2八AE - ' =' = 1J 5 5m其中A rK% =

12、231mwin。 sin 60s油小9 gMi -7的叢口水7 727277 “加戶；=-A I = 1*7 799 嵐 1.155= 4 5O4N2 2區(qū)=PrE強注、= 7 799m 231 = IS 016N耳A >/:ft , 1 - k (27 41V 72 .11 - 'J fr6?S故總壓力戶,g* 西 +£4 5O4 + 1R 016+12 661 45 1SLN 工 J設(shè)總壓力產(chǎn)作用在閘門AB上的作用點為D,實質(zhì)是求水壓力圖的形狀 中心離開A點的距離。由合力矩定理,F-AP= £ 2 FA-EB+ 曲+AM3 . 23故 ?I24N kiLI

13、S$< irOI*M( . 2Jh 1.195 h 22 to II -1 " - 2.JU l.lWl3 2£i4< 1硼=2至m或者- AD&nn - 235 st sindO* - 2,(135m二即2, 2U圖3個直徑為 d=0.5m 的半球形習Q 9圈習題2. 24圖【2.24如圖所示一儲水容器，容器壁上裝有 蓋，設(shè)h=2.0m , H=2.5m ,試求作用在每個球蓋上的靜水壓力。解：對于/蓋，其壓力體體積%為v = 2）上一 L鼠L鼻dp 2 42 b= C,5 LO”ikO.M %黑。.5）=0.262m 412小叫.3m心H2EN （方向

14、T）對于b蓋，其壓力體體積為1% = （H + ） +4=2 5+ L（J） « 0,5; h- k 0.5 = 0,720m1 412% = - =9&mOhO=7.063kN （方向 j）對于蓋，靜水壓力可分解成水平及鉛重兩個分力，其中 水平方向分力A =/目上出=9 XI。* 2.5«xO.5' = J.SUkNi44（方向一）f二 = V = 9 XLOx X 0.5 = 0J21kN鉛重方向分力 "12（方向J）【2.30】某空載船由內(nèi)河出海時，吃水減少了20cm,接著在港口裝了一些貨物，吃水增加了 15cm。設(shè)最初船的空載排水量為1 0

15、00t ,問該船在港口裝了多少貨物。設(shè)吃水線附近船的側(cè)面為直壁，設(shè)海水的密度為 p =1 026kg/m3。解：由于船的最初排水量為1 000t ,即它的排水體積為 1 000m'它未裝貨時，在海水中的排水體積為按題意，在吃水線附近穿的側(cè)壁為直壁，則吃水線附近的水線面積為1 0M 974660.20= 126.7ni?因此載貨量附=126.70J5v 1 026 = 19.5Qr= 191.3 kN選擇題:3.1 第3章流體運動學用歐拉法表示流體質(zhì)點的加速度巒年d2r山;a - - 1- (iv )解：用歐拉法表示的流體質(zhì)點的加速度為df Ol v (d)【3.2恒定流是：（矛）流動隨

16、時間按一定規(guī)律變化；（&）各空間點上的運動要素不隨時間變化；（。）各過流斷面的速度分布相同；（）遷移加速度為零。解：恒定 流是指用歐拉 法來觀 察流體的運動，在任 何固定的空間 點 若流體質(zhì)點的所有物理量皆不隨時間而變化的流動.（b）【3.3】一元流動限于：（一）流線是直線；（白）速度分布按直線變化；（。）運動參數(shù)是一個空間坐標和時間變量的函數(shù)；（）運動參數(shù)不隨時間變化的流動。解：一維流動指流動參數(shù)可簡化成一個空間坐標的函 數(shù)。（c）【3.4】均勻流是：（當?shù)丶铀俣葹榱?；（白）遷移加速度為零；（心）向心加速度為零；（）合加速度為零。解：按歐拉法流體質(zhì)點的加速度由當?shù)丶铀俣群妥兾患铀俣龋?/p>

17、亦稱遷移加速度）這兩部分組成，若變位加速度等于零，稱為均勻流 動（b）【3.5】無旋運動限于：（）流線是直線的流動；（白）跡線是直線的流動；（心）微團無旋轉(zhuǎn)的流動； （）恒定流動。解：無旋 運動也稱勢流，是指流體微團作無旋轉(zhuǎn)的流動，或旋度等于零的流 動。（d）3.6 L.5m/s9m s 0解：按連續(xù)性方程,= K4，故3.7 流動；的。（dt Y（c）平面流動具有流函數(shù)的條件f 320I, 160品.ZE.a）理想流體；（D）無旋（。）具有流速勢；（）滿足連續(xù)性。解：平面流動只要滿足連續(xù)方程，則流函數(shù)是存在（d）變直徑管，直徑432弧川】，416加力小，流速匕為：（白）3m,s ；（ b ）

18、 4mM ；（ c ） 61H館；（d ）3.8 恒定流動中，流體質(zhì)點的加速度：（）等于零；（° ）等于常數(shù)；（。）隨時間變化而變化；（）與時間無關(guān)。解：所謂恒定流動（定常流動）是用歐拉法來描述的，指任意一空間 點觀察流體質(zhì)點的物理量均不隨時間而變化，但要注意的是這并不表 示 流 體 質(zhì) 點 無 加 速 度。（）【3.9在 流動中，流線和跡線重合：（矛）無旋；（B）有旋；（亡）恒定；（）非恒定。解：對于恒定流動，流線和跡線在形式上是重合的。（心）3.10 流體微團的 運動與剛體運動相比 ，多了一項 運動： （呂）平移；（白）旋轉(zhuǎn)；（。）變形；3）加速。解：流體微團的運動由以下三種運動

19、：平移、旋轉(zhuǎn)、變形迭加而成。而 剛 體 是 不 變 形 的 物 體。（）3.11 一維流動的連續(xù)性方程 VA=C成立的必要條件是：（© ）理想 流體；（0）粘性流體；（白）可壓縮流體；（）不可壓縮流體。解：一維流動的連續(xù)方程C成立的條件是不可壓縮流體，倘若是可 壓 縮 流 體， 則 連 續(xù) 方 程 為3.12 流線與流線，在通常情況下：（ 中）能相交，也能相切；（白）僅能 相交，但不能相切；（。）僅能相切，但不能相交； （/）既不能相交，也不 能相切。解：流線和流線在通常情況下是不能相交的，除非相交點該處的速度為零（稱為駐點），但通常情況下兩條流線可以相 切。（。）3.13 歐拉法

20、描述流體質(zhì)點的運動：（白）直接；（A ）間接；（不能；（4）只在恒定時能。解：歐拉法也稱空間點法，它是占據(jù)某一個空間點去觀察經(jīng)過這一空問點上的 流體質(zhì)點 的物理量，因而是間 接的。而拉格 朗日法（質(zhì)點 法）是直接跟隨質(zhì)點運動觀察它的物理量（”）3.14 非恒定流動中，流線與跡線：（ 矛）一定重合；（人）一定不重合； （吟特殊情況下可能重合；（/） 一定正交。解：對于恒定流動，流線和跡線在形式上一定重合，但對于非恒定流 動，在某些特殊情況下也可能重合，舉一個簡單例子，如果流體質(zhì)點 作直線運動，盡管是非恒定的，但流線和跡線可能是重 合。（。）【3.15】一維流動中，“截面積大處速度小，截面積小處速

21、度大”成立的必要條件是：（分）理想流體；（&）粘性流體；（可壓縮流 體；（J）不可壓縮流體。解： 這道 題 的解釋 同 3.11 題一樣【3.16】速度勢函數(shù)存在于流動中：（“）不可壓縮流體;（H）平面連續(xù)；（心）所有無旋；（/ ）任意平面。解：速度勢函數(shù)（速度勢）存在的條件是勢流（無旋流 動）（“【3.17流體作無旋運動的特征是：（）所有流線都是直線；（B ）所有跡線都是直線；（右）任意流體元的角變形為零；（/）任意一點的渦量者B為零0解：流體作無旋運動特征是任意一點的渦量都為 零。（J）3.18 速度勢函數(shù)和流函數(shù)同時存在的前提條件是：（ 分）兩維不 可壓縮連續(xù)運動； （占）兩維不

22、可壓縮連續(xù)且無旋運動；（。）三維不可壓縮連續(xù)運動；（J）三維不可壓縮連續(xù)運動。解：流函數(shù)存在條件是不可壓縮流體平面流動，而速度勢存在條件是無 旋 流 動， 即 流 動 是 平 面 勢 流。（占）計算題【3.19設(shè)流體質(zhì)點的軌跡方程為qe1-/-+ f- I* z z= C J其中C1、C2、C3為常數(shù)。試求（1 ） t= 0時位于-13 , ?=匚處的流體質(zhì)點的軌跡方程；（2）求任意流體質(zhì)點的速度；（3）用Euler法表示上面流動的速度場；（ 4）用Euler 法直 接求加速度場和用 Lagrange法求得質(zhì)點的加速度后再換算成 Euler 法的加速度場，兩者結(jié)果是否相同。解：（1）以小

23、76;,3, £=匚代入軌跡方程，得3二£ 11 b = G - 1G = 3 +U, = + I 故得k-當f二U時位于b，E)流體質(zhì)點的軌跡方程為工 _4 1)/ T 1-y = (fr-h 1)CJ 4- t- 1 z- c(2) 求任意質(zhì)點的速度u 二 二年 - 1 r<"" = ce + 1 Atw=。-(B)(3)若用Euler法表示該速度場 由(目)式解出貳丸c ;b = -( ¥ - t + I)- Iec= z即d(4)用Euler法求加速度場FAfirfiqudururU巴=+ - u + v + w£tCA

24、L'Z1 4 (X4 0 _ x4 r+ Idt " dy cZ=-1 TyT + 2） = y-I葉 0 中dwdva . = 4- f； + lP+ I第=U dt QkGy由（m ）式Lagrange法求加速度場為W國=二|曰 + L）c 0/5a y，連、=.=（6 + 1）- ，屋2八&七=-r = 0l "（e）將（心）式代入（后）式得% = A+ t+ 1，八=y- 11-0兩種結(jié)果完全相同3.20 已知流場中的速度分布為州=y堂弋qv - */ 一 “r xy（1）試問此流動是否恒定。（2）求流體質(zhì)點在通過場中（1,1,1 ）點時的加速度。解

25、:(D由于速度場與時間t有關(guān)，該流動為非恒定流動。-1 + 亂竊.f) 4- y( .ry)/I = * u + v+ IVPF 日力 c?y Jz-I + Mx(%y)dw dwdwj, = du 4- v4ivdt dx。了。工二 y(yz 卜 F)+ M&- f)將代入上式，得1 國=3 -，晨，【3.22已知流動的速度分布為"二"見y x:）i21V=丑川/-M）j其中各為常數(shù)。（1）試求流線方程，并繪制流線圖；（2)判斷流動是否有旋，若無旋，則求速度勢爭并繪制等勢線。-J腰3.22圖解：對于二維流動的流線微分方程為即消去積分 或者若e取一系列不同的數(shù)值，可

26、得到流線族一雙曲線族，它們的漸線為F如圖有關(guān)流線的指向，可由流速分布來確定。"aM 爐-F)=事網(wǎng)爐一/)對于-"C當 Md # 時，u<o對于-r<°據(jù)此可畫出流線的方向判別流動是否有旋，只要判別 皿峰是否為零,己竄 " 存. dr 上1打仃門1y - ciroh=4 2 .y"金 0所以流動是有旋的，不存在速度勢。=2U 皿33.29 形？lb 4-一姐3 mi卜列兩個流動，哪個有旋？哪個無旋？哪個有角變形？哪個無角變v=(2)式中、是常數(shù)。解：(1)判別流動是否有旋，只有判別0卬 dv=0-0 = 0w=0-0 = 0cUCU

27、=.3 -1我）=23角變形ri,流動為有旋流動。1 dv du 1+) 一 力一2所叩 2所以流動無角變形。+ ) = (0 + 0) = 0/2)=-(04-0)= 02dw r = 0 - 0-0自y 1上C)u t w = 0-0 = 0c?z fx(j故流動為無旋同理v tv + y);=。【3.30已知平面流動的速度分布動：(1)(3)如存在速度勢和流函數(shù)，是否滿足連續(xù)性方程；(2)0試確定流是否有旋；求出甲和獷。解：(1)由也”是否為零得故滿足連續(xù)性方程(2)由二維流動的1Lrot，-=- 2y- (-4) s 0故流動有旋(3)此流場為不可壓縮流動的有旋二維流動，存在流函數(shù) 而

28、速度勢歹不存在4積分得好= 2 2y + f( v|2孫, 2y + 門 x）= 2xy * 2y尸"） = 0八方=C因此y二號2ys （常數(shù)可以作為零）第4章理想流體動力學選擇題BB為水平面，1、（ 人百二Pi <4二戶段4.1 如圖等直徑水管， A A為過流斷面，2、3、4為面上各點，各點的運動參數(shù)有以下關(guān)系:PiA= A解：對于恒定漸變流過流斷面上的動壓強按靜壓強的分布規(guī)律，即四Q 一二Pj/+ + 4.2 伯努利方程中-,故在同一過流斷面上滿足表示（）單位重量流右）單位體具有的機械能；（&）單位質(zhì)量流體具有的機械能；（體積流體具有的機械能；（）通過過流斷面流體

29、的總機械能P a l產(chǎn) Z + 解：伯努利方程，噌2g表示單位重量流體所具有的位置勢能、壓強勢能和動能之和或者是總機械能。 故（白）【4.3】水平放置的漸擴管，如忽略水頭損失，斷面形心的壓強，有以下關(guān)系：（ 四,B； （B）四一生；（心）四父冏； （J）不定。解：水平放置的漸擴管由于斷面1和2形心高度不變，但 V因此網(wǎng)幾（。）【4.4】粘性流體總水頭線沿程的變化是：（之）沿程下降；（A）沿程上升；（。）保持水平；（）前三種情況都有可 能。解：粘性流體由于沿程有能量損失，因此總水頭線沿程總是下降 的（）4.5 粘性流體測壓管水頭線沿程的變化是：（討）沿程下降；（B）沿程上升；（。）保持水平；（）

30、前三種情況都有 可能。解：粘性流體測壓管水頭線表示單位重量流體所具有的勢能，因此沿程 的 變 化 是 不 一 定 的。計算題4.6 如圖，設(shè)一虹吸管a=2m,h= 6m,d= 15cm。試求：（1）管內(nèi)的流量；（2）管內(nèi)最高點 S的壓強；（3）若h不 變，點S繼續(xù)升高（即a增大，而上端管口始終浸入水內(nèi)），問使 吸虹管內(nèi)的水不能連續(xù)流動的a值為多大。題4. 6圖解：(1)以水箱底面為基準，對自由液面上的點1和虹吸管下端出口處2建立1-2流線伯努利方程，則駕 + 'r 2g其中,小h°,管內(nèi)體積流量Q= = lO,S5x -xOJ 5J = 0J92111/(2)以管口 2處為基

31、準，對自由液面1處及管內(nèi)最高點$列1-線伯努利方程。則 其中匕10 85 P1 /(-_K-sc(-2 -:)=-7846kPa即9 8071即§點的真空壓強 用"78 46kPj(3)當力不變，$點了增大時，當$點的壓強也等于水的汽化壓強時,止匕時§點發(fā)生水的汽化，管內(nèi)的流動即中止查表，在常溫下(15C)水的汽化壓強為697Pa (絕對壓強)以管口 2為基準，列點的伯努利方程,凡 E 尸、Kz + + = zi + -中-V "，¥7 £r - 1 697 Pa（大氣絕對壓強）%=1 01125PO本題要注意的是伯努利方程中兩邊的壓

32、強計示方式要相同，由于憶為絕對壓強，因此出口處也要絕對壓強。4.8 如圖，水從密閉容器中恒定出流，經(jīng)一變截面管而流入大氣中，已知 H=7m,尸=0.3 秋，A1=A3=50cm2, A2=100cm2, A4=25cm2,若不計流動損失，試求：（1）各截面上的流速、流經(jīng)管路的體積流量；（2）各截面上的總水頭。解：（1）以管口 4為基準，從密閉容器自由液面上 0點到變截面管出 口處4歹10- 4流線伯努利方程，2削十史）二9s"""=144公j題4. 8圖414_2g 一 2工9陰10m由連續(xù)性原理，由于又 由于故由于故流經(jīng)管路的體積流量Q- An - 25x10

33、“X 14 =(1935m；(2)以管口為基準，該處總水頭等于1m口，由于不計粘性損失，因此 各截面上總水頭均等于10m。4.9 如圖，在水箱側(cè)壁同一鉛垂線上開了上下兩個小孔，若兩股射 流在O點相交，試證明"必一 %?'解：列容器自由液面0至小孔1及2流線的伯努利方程，可得到小孔 處出流速度“.二此公式稱托里拆利公式(Toricelli ),它在形 式上與初始速度為零的自由落體運動一樣，這是不考慮流體粘性的結(jié) 果。_ 1?由 "1"公式，分別算出流體下落 ,距離所需的時間,其中經(jīng)過勺及右時間后，兩孔射流在某處相的 水 平 距 離 相即匕豈，【4.14 如圖

34、，一消防水槍，向上傾角值-30水管直徑D=150mm壓力表讀數(shù) p=3m水柱高，噴嘴直徑 d=75mm求噴出流 速，噴至最高點的高程及在最高點的射流直徑。解：不計重力，對壓力表截面1處至噴咀出口 2處列伯努利方程=3m其中2 s 乂 a - b自另外,416上式代入因此，式得乂 - 7.92m/s> Y 2百由連續(xù)方程設(shè)最高點位置為）皿，則根據(jù)質(zhì)點的上拋運動有 （匕 sin 4- 2即2x9.g|射流至最高點時，僅有水平速度 乂三%8-0 ,列噴咀出口處2至最高點處3的伯努利方程（在大氣中壓強均為零）。K? H2 g2g得V； _ Jvf 一 口-_ Jr疔-2 K 9/I _ 6 H6

35、m/i或者水平速度始終是不變的'由連續(xù)方程，最高點射流直徑認為故灌4. 14圖7 9二 _ mi,6mm6.S6工期4.15圖【4.15如圖，水以 V=10m/s的速度從內(nèi)徑為50mm的噴管中噴出，噴管的一端則用螺栓固定在內(nèi)徑為100mm水管的4法蘭上，如不計損失，試求作用在連接螺栓上的拉力。解：由連續(xù)方程V = V - ICk I = 2.5m s故1 1 1對噴管的入口及出口列總流伯努利方程十 s T72 y 2g其中 得門“/1'I> K （ 4KM） （hr 25） K75N hi 22取控制面，并建立坐標如圖，設(shè)噴管對流體的作用力為產(chǎn)。動量定理為2戶”?匕匕必=

36、F*三&： =1 000» (-彳戊三年 " OOH IV-J444故B75r-mQkl + I 090- 2.Sh*,1 -I C*0n g »“與444=220 8N則作用在連接螺栓上的拉力大小為 220.8 N方向同尸方向相反. 第7章粘性流體動力學選擇題：1yv7.1 速度v、長度l、重力加速度 g的無量綱集合是：（a）自；（b）"；（c） Q ； （ d）。解：（“）。絲 227.2 速度v、密度卡、壓強p的無量綱集合是：（a）. ； （b）,；（c）1 P1/；（d）"一 。解：（）ovt7.3 速度v、長度l、時間t的無量

37、綱集合是：（a）石;（b） W ; （c）vt ; （d）。解：（J）。pQ7.4 壓強差AP、密度戶、長度l、流量 Q的無量綱集合是：（a） 3;W&piQI p Q（b），岡；（c）曾；（d） ' &P。解:（/）。7.5 進行水力模型實驗，要實現(xiàn)有壓管流的動力相似，應選的相似準則是：（a）雷諾準則；（b）弗勞德準則；（c）歐拉準則；（d）其它。解：對于有壓管流進行水力模型實驗，主要是粘性力相似，因此取雷諾數(shù)相等 （占）7.6 雷諾數(shù)的物理意義表示：（ a）粘性力與重力之比；（b）重力與慣性力之比；（c）慣性力與粘性力之比；（d）壓力與粘性力之比。解：雷諾數(shù)的物理定

38、義是慣性力與粘性力之比（心）7.7 壓力輸水管模型實驗，長度比尺為8,模型水管的流量應為原型輸水管流量的：（a） 1/2 ; （ b） 1/4 ; （ c） 1/8 ; （ d） 1/16 。解：壓力輸水管模型實驗取雷諾數(shù)相等即為 .，若7.8 判斷層流或紊流的無量綱量是：（a）弗勞德數(shù)尸； （ b）雷諾數(shù)低；（c）歐拉數(shù)（ d）斯特勞哈爾數(shù) 土。解：判斷層流和紊流的無量綱數(shù)為雷諾數(shù)，當 取父？30。為層流,否則為 紊流。（b）7.9 在安排水池中的船舶阻力試驗時，首先考慮要滿足的相似準則是：（a）雷諾數(shù)及己；（b）弗勞德數(shù)-；（c）斯特勞哈爾數(shù)與； （d） 歐拉數(shù)國。解：在安排船模阻力試驗時

39、，理論上要滿足雷諾準則和弗勞德準則，但出日數(shù)和尸廠數(shù)同時分別相等是很難實現(xiàn)的，而且 融數(shù)相等在試驗條件又存 在困難，因此一般是取實船和船模的弗勞德數(shù)相等。（b）7.10 弗勞德數(shù) 斤代表的是 之比：（a）慣性力與壓力；（b）慣性 力與重力；（c）慣性力與表面張力；（d）慣性力與粘性力。解：（b）7.11 在安排管道閥門阻力試驗時，首先考慮要滿足的相似準則是：（ a）雷諾數(shù)性；（b）弗勞德數(shù)-；（c）斯特勞哈爾數(shù)；（d）歐拉數(shù)解：由于管道閥門阻力試驗是粘性阻力，因此應滿足雷諾數(shù)麻相等。（b）7.12 歐拉數(shù) 以代表的是 之比：（a）慣性力與壓力；（b）慣性力 與重力；（c）慣性力與表面張力；（d

40、）慣性力與粘性力。解：（/）第8章圓管中的流動選擇題：8.1 水在垂直管內(nèi)由上向下流動，相距l(xiāng)的兩斷面問， 測壓管水頭差 h,兩斷面間沿程水頭損失 " ,則：& 卜,(b)(d)一+1;0解:上測壓管斷面為 1 ,下測壓管斷面為 2,設(shè)上測壓管高度為，' ,下測力上且二號丈+ 用壓管高度為%,列1 一2伯努利方程，由于速度相等，故、了 ，故（答案為（）8.2 圓管流動過流斷面上的切應力分布為：（a）在過流斷面上是常數(shù)；（b）管軸處是零，且與半徑成正比；（c）管壁處是零，向管軸線性增大；（d）按拋物線分布。解：由于圓管中呈層流，過流斷面上速度分布為拋物線分布，設(shè) 一1,

41、由牛頓內(nèi)摩擦定律du（加 （c為常數(shù)）,故在管軸為零，二月處，切應力為最大，且 與半徑成正比，稱 K字分布，答案（b）。中心0處，切應力為切應力呈8.3 在圓管流動中，紊流的斷面流速分布符合：（a）均勻規(guī)律；（b）直線變化規(guī)律；（c）拋物線規(guī)律；（d）對數(shù)曲線規(guī)律。解：由于紊流的復雜性，圓管的紊流速度分布由半經(jīng)驗公式確定符合對 數(shù)分布規(guī)律或者指數(shù)分布規(guī)律。答案（d）。8.4 在圓管流動中，層流的斷面流速分布符合：（a）均勻規(guī)律；（b）直線變化規(guī)律；（c）拋物線規(guī)律；（d）對數(shù)曲線規(guī)律。解：對圓管層流流速分布符合拋物線規(guī)律。答案 （c） o8.5變直徑管流，小管直徑& ,大管直徑 3兩斷面雷諾數(shù)的關(guān)系是:（a）禍 -； （ b）"=氏內(nèi)；（c） % 匕5K內(nèi)；（）g 2和 YdKe = _ji ?解：圓管的雷諾數(shù)為匕，由于小管直徑 處的流速是大管直徑“,處流速”的4倍，即曠4匕，故Rq ,吟,答案（d） 08.6 圓管層流，實測管軸上流速為,則斷面平均流速為：（a）04mA; （b）（ 02】1“；