流體力知識(shí)學(xué)習(xí)題集解答

1、2 .在現(xiàn)實(shí)生活中可視為牛頓流體的有水 和空氣等。3 .流體靜壓力和流體靜壓強(qiáng)都是壓力的一種量度。它們的區(qū)別在于：前者是作 用在某一面積上的總壓力；而后者是作用在某一面積上的平均壓強(qiáng)或某一點(diǎn)的壓 強(qiáng)。5.均勻流過(guò)流斷面上壓強(qiáng)分布服從于水靜力學(xué)規(guī)律。和液體相比，固體存在著抗拉、抗壓和抗切三方面的能力。流體受壓，體積縮小，密度增 的性質(zhì)，稱為流體的壓縮性 ；流體受熱, 體積膨脹，密度減少 的性質(zhì)，稱為流體的熱脹性 。8 .壓縮系數(shù)的倒數(shù)稱為流體的彈性模量，以E來(lái)表示12 .液體靜壓強(qiáng)分布規(guī)律只適用于靜止、同種、連續(xù)液體。13 .靜止非均質(zhì)流體的水平面是等壓面，等密面和等溫面。14 .測(cè)壓管是一根玻

2、璃直管或U形管，一端連接在需要測(cè)定的容器孔口上，另 一端開(kāi)口，直接和大氣相通。16 .作用于曲面上的水靜壓力P的鉛直分力Pz等于其壓力體內(nèi)的水重。17 .通過(guò)描述物理量在空間的分布來(lái)研究流體運(yùn)動(dòng)的方法稱為歐拉法。18 .流線不能相交（駐點(diǎn)處除外），也不能是折線，因?yàn)榱鲌?chǎng)內(nèi)任一固定點(diǎn)在 同一瞬間只能有一個(gè)速度向量，流線只能是一條光滑的曲線或直線。20 .液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是極不規(guī)則的，各部分流體相互劇烈摻混，這種流動(dòng)狀態(tài) 稱為紊流。21 .由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯呐R界流速Vk小于 由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鞯呐R界流速Vk，其 中Vk稱為上臨界速度, Vk稱為下臨界速度。23 .圓管層流的沿程阻力系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)，

3、且成反比，而和管壁粗糙無(wú)關(guān)。25 .紊流過(guò)渡區(qū)的阿里特蘇里公式為0.11(-聖嚴(yán)5。d Re26.速度的大小、方向或分布發(fā)生變化而引起的能量損失，稱為局部損失。29 .濕周是指過(guò)流斷面上流體和固體壁面接觸的周界。31 .串聯(lián)管路總的綜合阻力系數(shù) S等于各管段的阻抗疊加。32 .并聯(lián)管路總的綜合阻力系數(shù)S與各分支管綜合阻力系數(shù)的關(guān)系為丄丄丄。管嘴與孔口比較，如果水頭H和直徑d相同，其流速比VS Js, Js2 jsV孔口 N管嘴等于0.97，流量比Q孔口 /Q管嘴等于0600.82 0.8233 .不可壓縮流體的空間三維的連續(xù)性微分方程是UXUyxyuz0。z34 . M 1即氣流速度與 當(dāng)?shù)匾?/p>

4、速相等，此時(shí)稱氣體處于 臨界狀態(tài)。36 氣體自孔口、管路或條縫向外噴射 所形成的流動(dòng)，稱為氣體淹沒(méi)射流。37 .有旋流動(dòng)是指流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度在流場(chǎng)內(nèi)不完全為零的流動(dòng)。38 幾何相似是指流動(dòng)空間幾何相似。即形成此空間任意相應(yīng)兩線段夾角相同,任意相應(yīng)線段長(zhǎng)度保持一定的比例。39 .因次是指物理量的性質(zhì)和類別。因次分析法就是通過(guò)對(duì)現(xiàn)象中物理量的因次以及因次之間相互聯(lián)系的各種性質(zhì)的分析來(lái)研究現(xiàn)象相似性的方法。他是一方 程式的因次和1諧性為基礎(chǔ)的。二、判斷題3 .靜止液體自由表面的壓強(qiáng)，一定是大氣壓。錯(cuò)4 .靜止液體的自由表面是一個(gè)水平面，也是等壓面。對(duì)6.當(dāng)相對(duì)壓強(qiáng)為零時(shí)，稱為絕對(duì)真空。錯(cuò)7 .某

5、點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)小于一個(gè)大氣壓強(qiáng)時(shí)即稱該點(diǎn)產(chǎn)生真空。對(duì)8.流場(chǎng)中液體質(zhì)點(diǎn)通過(guò)空間點(diǎn)時(shí)，所有的運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間變化的流體叫恒定流。對(duì)9 .恒定流時(shí)，流線隨的形狀不隨時(shí)間變化，流線不一定與跡線相重合。錯(cuò)10 .漸變流過(guò)水?dāng)嗝嫔蟿?dòng)水壓強(qiáng)的分布規(guī)律可近似地看作與靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律 相同。對(duì)14 .隨流動(dòng)雷諾數(shù)增大，管流壁面粘性底層的厚度也愈大。錯(cuò)15 .水泵的揚(yáng)程就是指它的提水高度。錯(cuò)16.管嘴出流的局部水頭損失可有兩部分組成，即孔口的局部水頭損失及收縮斷面出突然縮小產(chǎn)生的局部水頭損失。錯(cuò)17 .當(dāng)流速分布比較均勻時(shí)，貝U動(dòng)能修正系數(shù)的值接近于零。錯(cuò)18 .流速分布越不均勻，動(dòng)能修正系數(shù)的值越小。錯(cuò)21 .

6、為了減少摩擦阻力，必須把物體做成流線型。錯(cuò)22 .在研究紊流邊界層的阻力特征時(shí)， 所謂粗糙區(qū)是指粘性底層的實(shí)際厚度小 于粗糙高度。對(duì) 四、計(jì)算題2.有一矩形底孔閘門(mén)， 高h(yuǎn) 3m，寬b 2m，上游水深 g 6m下游水深h? 5m。試用圖解法及解析法求作用于閘門(mén)上的水靜壓力及作用點(diǎn)?解pp上P下hc A9.8076(4.5 3.5)59kN作用于閘門(mén)中心圖解p(h1h2)Ab9.807659kNhhc A3m ,右側(cè)水深h22 m。3.寬為1m，長(zhǎng)為AB的矩形閘門(mén)，傾角為45 ,左側(cè)水深 hi試用圖解法求作用于閘門(mén)上的水靜壓力及其作用點(diǎn)?解壓強(qiáng)分布圖略，根據(jù)圖計(jì)算如下:PRE1 hiysi n4

7、5h22/si n45yDpi62.3 27.65 34.65kNP yDPi yiP2 y2yi F2 y2P62.3 -h27.65 血-3 2 45334.6562.3 22 27.65 -42334.65176 91 c"2.46m34.659.807h22 455.有一圓滾門(mén)，長(zhǎng)度I 10m，直徑 D 4m，上游水深 比 4m，下游水深H2 2m ,求作用于圓滾門(mén)上的水平和鉛直分壓力。P P2(H12H22)1 9.8072590 kNpz49.807920 kN10(4222)106. 一弧形閘門(mén) AB，寬b4 m，圓心角45齊平，求作用于閘門(mén)的水靜壓力及作用點(diǎn)。sinP

8、z7 .油沿管線流動(dòng)，A斷面流速為R2 I半徑r2m，閘門(mén)轉(zhuǎn)軸恰與水面h2b面積4 9.807 39.2kNb （扇形面積三角形面積）b(8 r1h2)9.807 4 (5 1)22.4kN45.2 kN2m/s，不計(jì)損失,求開(kāi)口 C管中的液面高度。解VB(也)2 VA(警2d B0.14.5m/s通過(guò)B斷面中心作基準(zhǔn)面，寫(xiě)能量方程:221.21.5 2gp空2gB兩斷面的00P 2.7 丄(224.52)2g2.7 0.831.86m8.用水銀比壓計(jì)量測(cè)管中水流，過(guò)流斷面中點(diǎn)流速u(mài)如圖。測(cè)得 A點(diǎn)的比壓計(jì)讀數(shù)h 60 mm汞柱。（1）求該點(diǎn)的流速u(mài)； （2）若管中流體是密度為 0.8g/cm

9、 3的油，h仍不變，該點(diǎn)流速為若干，不計(jì)損失。2u2gPaPaPb(_1當(dāng)管中通油時(shí):10 .直徑為d1II當(dāng)管中通水時(shí):5/2 g 12.6h133.4 0.8 9.8070.8 9.80712.6 h72 9.807 12.6 0.06 3.85m/s16 h72 g 16h72 9.807 16 0.06 4.31m/s700 mm的管道在支承水平面上分支為d2 500 mm的兩支管，A-A斷面壓強(qiáng)為70 kN/m2，管道流量Q 0.6 m3/s，兩支管流量相等：（1）不計(jì)水頭損失，求支墩受水平推力。（2）水頭損失為支管流速水頭的5倍，求支墩受水平推力。不考慮螺栓連接的作用。Qi0.6A

10、i1.56m/s-(0.7)240.3寫(xiě)能量方程式:P2A-(0.5)2422P1V1P2V22g2g2V12V2Pl1.5621.532P12g2g2g2gP170 kN/m 2Q21.53m/sPiP22(P2A2Q2V2) COS30RxRx p1 A,Q1v 2(P2A2Q2V2)cos3070000 評(píng)方 1000 o.61.56/370000 才(0.7)21000 0.3 1.5313080 139 3219N3.219kN當(dāng)記入損失時(shí):2P1V1P22V22g25生2g同理11 .油在管中以V 1m/s水銀壓差計(jì)測(cè)得h 9 cm，P264.15 kN/mRx 35.24kN的速

11、度流動(dòng)，油的密度920 kg/m3， I 3m， d 25mm試求（1）油在管中的流態(tài)？ （ 2）油的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù) ？（ 3）若保持相同的平均流速反向流動(dòng)，壓差計(jì)的讀數(shù)有什何變化?解（1）若為層流:hf642v2-0.09(13600920) 9.80732l v* * 23232(0.025)1 92010 4m2/sO.。9126809.8( 32 900 2.72.5)210 40.7932 3 920校核是否為層流 Re四1 0.0250.79 10 4316所以為層流。(3 )若倒流:則下端壓強(qiáng)大于上端壓強(qiáng),h仍為9cm。12 .油的流量Q 77cm3/s，流過(guò)直徑d 6 mm的細(xì)管

12、，在I 2m長(zhǎng)的管段兩端水銀壓差計(jì)讀數(shù)h 30 cm，油的密度900 kg/m 3，求油的和值。解設(shè)若為層流2.72 m/s10 6 m2/s778.6 10 6 9007.75 103 Pas驗(yàn)證：Re U-d 2.72 0.006 1897 20008.6 106故為層流。13 .水箱側(cè)壁接出一根由兩段不同的管徑所組成的管道。已知 d1150 mm，d275 mm ，I 50m，管道的當(dāng)量糙度 K 0.6mm，水溫為20oC。若管道的出口流速 V22 m/s ，求（1）水位H。（ 2）繪出總水頭線和測(cè)壓管水頭線。th由葉迪圖可知（2）水頭線略。0.5hm解（1）V1V2(¥)24

13、0.5 m/sReRe2(d)10.03 ；2hf1kd12V12g也2 d20.03 旦0.152(0.5)2g0.1275 5.03 5.160.50.15742571.01 106 v2 d20.5 0.15而 竺 0.004 150 0.0087510 6 742570.0372V22g0.037 二0-0.075222g油 0.5 1-( ?)2=0.51-(A空)20.37515020.5)2g20.375 宜2g0.006370.08 0.0862V22ghf2V12ghm0.2 5.160.01275 m ；0.0865.442V2no0.2 m2g箱底部有一直徑的圓柱形管嘴，

14、管嘴長(zhǎng)l 0.1m , A箱水深Hj 3m恒定不變。（1）分析出流恒定條件（H2不變的條件）。（2）在恒定出流時(shí)，B箱中水深H2等于多少？ （ 3）水箱流量Qi為何值?（1） Qi Q2時(shí)，H2恒定不變。（2） l 0.1m 34d2，為管嘴出流，d1為acjt孔口出流。取10.63 H20.822 A06F22 20.6A1A j2g(H12g(3 H2)0.1)冷 2H2)2 A2 j2g(H2 I)2 20.82 A 2g(H2 0.1)0.1) 0.59 (H2 0.1)(3) Q1A j2g(H1 H2)0.60.042 J2g 1.15 0.358 102m3/s15 .某誘導(dǎo)器的

15、靜壓箱上裝有圓柱形管嘴，管徑為4mm，長(zhǎng)度 I 100mm，0.02，從管嘴入口到出口的局部阻力系數(shù)0.5，求管嘴的流速系數(shù)和流量系數(shù)（見(jiàn)圖5-4圖）。解I 3 : 4d為短管出流。故1I r 0.707L ccc 100 cu(2屮 0.02 0.50.70716 .如上題，當(dāng)管嘴外空氣壓強(qiáng)為當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)時(shí)，要求管嘴出流流速為30m/s。此時(shí)靜壓箱內(nèi)應(yīng)保持多少壓強(qiáng)？空氣密度為1.2kg/m 3。P P0 Pa Po 0p0。即靜壓箱中相對(duì)壓強(qiáng)為1.08 kN/m 217 .某恒溫室采用多孔板送風(fēng)，風(fēng)道中的靜壓為200Pa，孔口直徑為 20mm，空氣溫度為20oC，解在通風(fēng)工程中，對(duì)于多孔板送

16、風(fēng)，流量系數(shù)采用0.8QiI p2 12 200A gg 0.8 才（O.01） 右 11.510 4m3/sQQ nQ ； nQ1 11.5 10 4872（個(gè)）18 .水從A水箱通過(guò)直徑為10cm的孔口流入B水箱，流量系數(shù)為0.62。設(shè)上游水箱的水面高程H13m保持不變。(1 ) B水箱中無(wú)水時(shí),求通過(guò)孔口的流量。(2) B水箱水面高程H22m時(shí)，求通過(guò)孔口的流量。(3) A箱水面壓力為2000Pa , H13m時(shí)，而B(niǎo)水箱水面壓力為0, H22m 時(shí)，求0.8。要求通風(fēng)量為1m 3/s。問(wèn)需要布置多少孔口？通過(guò)孔口的流量。(1) Q1A0.62 -0.1233.72 10 2m3/s(2

17、) QA j2g(H1 H2)0.620.1212.16 102m3/s(3) QA J2g(3 蟲(chóng))(2 0)0.62 140.12J2g (3.02 2)0.62 才 0.12j2g 1.202 2.36 10 2m3/s19 .如圖示管路中輸送氣體，采用U形差壓計(jì)測(cè)量壓強(qiáng)差為 hm液體。試推導(dǎo)通過(guò)孔板的流量公式。式中h以米計(jì)，1為差壓計(jì)用的液體容重。為流動(dòng)氣體的容重。20 . 如上題圖孔板流量計(jì)，輸送20 oC 空氣，測(cè)量 h 100 mmH 2O。0.62，d 100 mm，求 Q。0.62 7 0.12J2g100晉 0.2m3/s21 .某供熱系統(tǒng)，原流量為0.005m 3/s，總

18、水頭損失h5 mH 20，現(xiàn)在要把流量增加到0.0085m3/s，試問(wèn)水泵應(yīng)供給多大壓頭。hfiS Qi2hf 2hf1(Q2)2Q1.0.0085)2(0.0050)14.45 mH 2022 .兩水池用虹吸管連通，上下游水位差2m，管長(zhǎng)113m , l25m , l34m ,直徑d200 mm，上游水面至管頂高度h 1 m。已知0.026，進(jìn)口網(wǎng) 1.5 （每個(gè)彎頭）,出口 1.0，求:(1)虹吸管中的流量;解寫(xiě)上、下游水面的能量方程:2話(O.。2 0.21210 2 1.5 1) 15.2 匸2g2v2gH15.2215.20.1315v J2g 0.13151.6 m/s0.22 1

19、.6 5 10 2m3/s壓強(qiáng)最低點(diǎn)在I 2末端，則Po2 v2gl1 l2 v22v(10 1.5) 2g2八1訂(12.50-020.28) 10.1315 13.32.75m23 .女口圖水泵抽水系統(tǒng)，管長(zhǎng)、管徑單位為m ,給于圖中，流量 Q 40 10 3m3/s ,0.03。求：(1)吸水管及壓水管的 S數(shù)。(2)求水泵所需水頭。(3 )繪制總水頭線。解(1)S 數(shù):8(S22 d4 g8 (0.03 互 3.2) 0.251182 0.25丄d2. 4d g260(0.03 022 0.24 g1.7)2100h S1 Q2 S, Q2 (SS2) Q 22218 (40 10 h S Q 582 0.083.72 m)23.54mh 20 3.5423.54 m24 .有一簡(jiǎn)單并聯(lián)管路如下圖，總流量Q 80 103m 3/s ,0.02，求各管段的流量及兩節(jié)點(diǎn)間的水頭損失。第一支路d1200 mm ,I1600 m，第二支路 d2200 mm ,l2360 m。S屮d1 g8 20.02 5600309020.25 gS22 d14 g8 20.02 5 3601