流體力學課后習題集與解答

1、按連續(xù)介質(zhì)的概念，流體質(zhì)點是指：（） （a）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。1.2作用于流體的質(zhì)量力包括:（a）壓力；（b）摩擦阻力;重力;（d ）表面張力。1.3單位質(zhì)量力的國際單位是:（a）N ；（b）Pa；（c）N / kg ；m/ s2。1.4與牛頓內(nèi)摩擦定律直接有關(guān)的因素是:（a）剪應力和壓強（b）剪應力和剪應變率（C）剪應力和剪應變（d）剪應力和流速1.5水的動力黏度卩隨溫度的升高：（a）增大；（b）減?。唬–）不變;（d）不定。1.6流體運動黏度 的國際單位是:(a) m/ s2； (b) N /m

2、2 ；(c)kg /m ；( d)N s/ m2。1.7無黏性流體的特征是：（(a)黏度是常數(shù)；（b）不可壓縮;無黏性；（d）符合-RT。1.8當水的壓強增加1個大氣壓時，水的密度增大約為:(a) 1/20000 ；( b) 1/10000 ；( c) 1/4000 ；(d) 1/2000。2.1靜止流體中存在：（）（a）壓應力；（b）壓應力和拉應力；（c）壓應力和剪應力；（d）壓應力、拉應力和剪應力。2.2相對壓強的起算基準是：（）（a）絕對真空；（b） 1個標準大氣壓；（c）當?shù)卮髿鈮?；（d ）液面壓強。2.3金屬壓力表的讀值是：（）（a）絕對壓強（b）相對壓強（c）絕對壓強加當?shù)卮髿鈮海?/p>

3、d）相對壓強加當?shù)卮髿?.4某點的真空度為65000Pa，當?shù)卮髿鈮簽?0.1MPa,該點的絕對壓強為：（2.52.6(a) 65000Pa ；(b) 55000Pa ；(c) 35000Pa ；(d ) 165000Pa。絕對壓強Pabs與相對壓強P、真空度PV、當?shù)卮髿鈮篜a之間的關(guān)系是:（a）P abs=P+Pv；（ b ） p=P abs+Pa；（ C）PV= Pa -Pabs ；（ d ） p =在密閉容器上裝有 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pv+ PV。為:2.72.82.92.102.122.13(a)(b)P1 > P2> P3 ；

4、( b) P1 =(c)Pi < p 2< P3 ； ( d)用u形水銀壓差計測量水管內(nèi)p2 = p3；P2< P1 < P3。A、B兩點的壓強差，水銀面高差hp=10cm, pA- Pb為:(a) 13.33kPa ；( b) 12.35kPa ；( c) 9.8kPa ；( d) 6.4kPa。露天水池，水深5 m處的相對壓強為：（(a) 5kPa ； (b) 49kPa ； (c)垂直放置的矩形平板擋水，水深在液體中潛體所受浮力的大小:147kPa ； ( d ) 205kPa。3m，靜水總壓力(a)(c)（a）與潛體的密度成正比；（b）與液體的密度成正比;（d）

5、與液體表面的壓強成反比。P的作用點到水面的距離 yD為:1.25m ；( b) 1.5m ；2m ； ( d) 2.5m。（C）與潛體淹沒的深度成正比;用多管水銀測壓計測壓，圖中標高的單位為m，試求水面的壓強 Po。pc a3.0水2.5匚-MaAAI1.2I繪制題圖中 AB面上的壓強分布圖。AAAh21-ahBhiB2.23矩形平板閘門AB，一側(cè)擋水，已知長l=2m，寬b=1m，形心點水深hc=2m，傾角=45 ,閘門上緣A處設(shè)有轉(zhuǎn)軸，忽略閘門自重及門軸摩擦力，試求開啟閘門所需拉力T 。2.24矩形閘門高h=3m ,寬b =2m，上游水深hi =6m，下游水深h2 =4.5m，試求：(1)T

6、hcAbBai作用在閘門上的靜水總壓力；(2 )壓力中心的位置。h11h1:h22.25矩形平板閘門一側(cè)擋水，門高h=1m，寬b=0.8m，要求擋水深hi超過2m時，閘門即可自動開啟，試求轉(zhuǎn)軸應設(shè)的位置2.26一弧形閘門，寬2m，圓心角 =30，半徑R=3m，閘門轉(zhuǎn)軸與水平齊平,試求作用在閘門上的靜水總壓力的大小和方向。2.27密閉盛水容器，水深 h1 =60cm ，h2=100cm，水銀測壓計讀值h =25cm，試求半R-aIahzB徑R=0.5m的半球形蓋 AB所受總壓力的水平分力和鉛垂分力。3.13.23.3用歐拉法表示流體質(zhì)點的加速度rd 2r（a） r ；（b）dt2恒定流是：（ra

7、等于：（r¥ ； （c） （Ur）u ；（ d）ru r r -+ （u）u。t（a ）流動隨時間按一定規(guī)律變化;過流斷面的速度分布相同；（d）一維流動限于：（b）各空間點上的流動參數(shù)不隨時間變化;遷移加速度為零。（C）各（a）流線是直線；（b ）速度分布按直線變化；（C）流動參數(shù)是一個空間坐標和時間變量的函數(shù)；（d）流動參數(shù)不隨時間變化的流動。3.4均勻流是：（a）當?shù)丶铀俣葹榱悖╞）遷移加速度為零（C）向心加速度為零（d）合加速度為零3.5無旋流動限于：（a）流線是直線的流動（b）跡線是直線的流動（C）微團無旋轉(zhuǎn)的流動（d ）恒定流3.6變直徑管，直徑 di=320mm, d2=

8、160mm,流速 Vi =1.5m/s。V2為：（a） 3m/s ； （ b） 4m/s ； （c） 6m/s ； （ d） 9m/s 。3.13不可壓縮流體，下面的運動能否出現(xiàn)(是否滿足連續(xù)性條件)？2232(1) Ux=2 X y ； Uy= X x(y 2y)2(2) Ux= xt 2y ； Uy = xt yt2(3) ux= y 2xz； Uy2yz x2yz ； Uz = 1 x2z23.14已知不可壓縮流體平面流動,在y方向的速度分量為Uy =2y -2 x+2 y 。試求速度在X方向的分量Ux。4.1等直徑水管,A-A為過流斷面，B-B為水平面，、(a)2、3、4為面上各點，各

9、點的流動 p1 = p2 ； (b) P3= P4 ；參數(shù)有以下關(guān)系:Z1+£=Z2+Rgg(d)Z3 + = Z4+豆。 gP4.2伯努利方程中z + +gV2表示：(2g(a)單位重量流體具有的機械能；(b )單位質(zhì)量流體具有的機械能;(c )單位體積流體具有的機械能；(d)通過過流斷面流體的總機械能。4.3水平放置的漸擴管，如忽略水頭損失，斷面形心點的壓強，有以下關(guān)系:丄P1 'T2P22(a) pi > P2 ；( b) pi = P2 ；( c)Pi < P2 ；( d)不定。4.4黏性流體總水頭線沿程的變化是：(（a）沿程下降；（b）沿程上升；（C）保

10、持水平;（d ）前三種情況都有可能。4.5黏性流體測壓管水頭線的沿程變化是：（a）沿程下降；（b）沿程上升；（C）保持水平;（d ）前三種情況都有可能。4.8利用皮托管原理，測量水管中的點速度v。如讀值h=60mm ，求該點流速。汞4.10水在變直徑豎管中流動，已知粗管直徑d1=300mm ，流速V1 =6 m/s。為使兩斷面的壓力表讀值相同，試求細管直徑（水頭損失不計）。di =200mm，流量計喉管直di4.11為了測量石油管道的流量，安裝文丘里流量計，管道直徑3徑d2=100mm ，石油密度 =850 kg/m，流量計流量系數(shù)=0.95?，F(xiàn)測得水銀壓差計讀書hp =150mm ，問此時管

11、中流量 Q是多少。Lddid234.17水由噴嘴射出，已知流量Q=O.4 m / S，主管直徑D=O.4 m/s，噴口直徑d =0.1m，水頭損失不計，求水流作用在噴嘴上的力。Dd4.19矩形斷面的平底渠道，其寬度B為2.7m，渠底在某斷面處抬高0.5m，該斷面上游的水深為2m，下游水面降低 0.15m，如忽略邊壁和渠底阻力，試求： (1)渠道的流量；(2)水流對底坎的沖力。0m'=7_t/"m07.1比較在正常工作條件下，作用水頭H，直徑d相等時，小孔口的流量 Q和圓柱形外管嘴的流量Qn :()7.2(a) Q> Qn ； (b) Q< Qn ； (c) Q=

12、Qn ； ( d)不定。圓柱形外管嘴的正常工作條件是：()7.3(a) 1= (34 ) d，Ho>9m ； (b) l= (34 ) d，Ho<9m ； (c) l > (34 ) d， H o>9m ； (d ) l < (34 ) d， H 0 <9m。圖示兩根完全相同的長管道，只是安裝高度不同，兩管的流量關(guān)系是：7.4(a) Qi <Q2 ; (b) Qi>Q2 ; ( c)Qi=Q2 ; (d)不定。并聯(lián)管道1、2，兩管的直徑相同，沿程阻力系數(shù)相同，長度12=3 11，通過的流量為：()2q2=(a) Qi = Q2 ; ( b) Qi

13、 =1.5 Q2 ;(c) Qi=1.73 Q2 ; (d) Qi =3 Q2。7.5并聯(lián)管道1、2、3、A、B之間的水頭損失是:(a)hfAB = hfi + hf 2+ hf3;hfAB = hf 1 + hf2 ； ( c) hfAB = hf 2 + hf 3 ;(d)hfAB= hfi = hf 2 = hf3。7.6長管并聯(lián)管道各并聯(lián)管段的：（a）水頭損失相等；（b）水里坡度相等;（c）總能量損失相等；（d ）通過的流量相等。7.7并聯(lián)管道閥門為K全開時各段流量為Qi、Q2、Q3，現(xiàn)關(guān)小閥門K ,其他條件不變,流量的變化為：（(a)Qi、Q2、Q3都減小;Q2Qi減小,Qi減小,Q

14、2不變，Q2增加,Q3減小;Q3減小;tkQi不變，Q2增加,Q3減小。Q37.10水箱用隔板分為A、B兩室，隔板上開一孔口,其直徑di =4cm ，在B室底部裝有圓柱形外管嘴，其直徑d2=3cm。已知 H =3m ， h3=0.5m，試求：（I）hi，h2 ；（ 2）流出水箱的流量Q。hih2Hh37.11有一平底空船，其船底面積為8 m2，船舷高、為0.5m，船自重上為9.8kN，現(xiàn)船底破一直徑i0cm的圓孔，水自圓孔漏入船中，試問經(jīng)過多少時間后船將沉沒。pgh7.14虹吸管將 A池中的水輸入 B池，已知長度li=3m , I2 =5m，直徑d =75mm，兩池水 面高差H =2m ,最大

15、超高h=1.8m ,沿程摩阻系數(shù) =0.02 ,局部損失系數(shù)：進口 a =0.5 ,轉(zhuǎn)彎b=0.2，出口 c=1，試求流量及管道最大超高斷面的真空度。ChT7.16水從密閉容器 A，沿直徑d =25mm，長l=10m 的管道流入容器 B，已知容器 A水面的相對壓強 P1=2at，水面高H1=1m，H2=5m，沿程摩阻系數(shù)=0.025，局部損失系數(shù):閥門 v =4.0，彎頭 b =0.3，試求流量。8.18.2明渠均勻流只能出現(xiàn)在:（a）平坡棱柱形渠道;(b)水力最優(yōu)斷面是：（順坡棱柱形渠道；（c）逆坡棱柱形渠道；（d）天然河道中。（a ）造價最低的渠道斷面;（b）壁面粗糙系數(shù)最小的斷面；（C）

16、過水斷面積一點，濕周最小的斷面；（d ）過水斷面積一定，水力半徑最小的斷面。8.3水力最優(yōu)矩形渠道斷面，寬深比 b/h是：（a）0.5 ；（ b）1.0 ；（ c）2.0 ；（d）4.0。8.88.9在流量一定，渠道斷面的形狀、尺寸和壁面粗糙一定時，隨底坡的增大，正常水深將:（a）增大；（b）減??；（c）不變；（d ）不定。在流量一定，渠道斷面的形狀、尺寸一定時，隨底坡的增大，臨界水深將:（a）增大；（b）減??；（c）不變；（d ）不定。8.10寬淺的矩形斷面渠道，隨流量的增大，臨界底坡ic將：（a） 增大；（b）減小；（c）不變；（d）不定。8.12梯形斷面土渠，底寬 b=3m，邊坡系數(shù)m=

17、2，水深h=1.2m，底坡i =0.0002，渠道 受到中等養(yǎng)護，試求通過流量。8.13 修建混凝土砌面（較粗糙）的矩形渠道，要求通過流量3Q=9.7 m3/s ，底坡 i =0.001 ，試按水力最優(yōu)斷面設(shè)計斷面尺寸。答案1-11-8 dcdbb aca2-12-10 acbdc cbbcap52.51.4Hg g3.01.4gpa2.31.2Hg g2.51.2g 2.5 1.4 Hg g 3.0 1.4 gpa2.32.51.21.4Hg g2.5 3.0 1.2 1.4 gpa2.32.51.21.413.62.5 3.0 1.2 1.4 g g265.00 （kPa）pap4 3.0

18、 1.4 g2-12 解： p0答：水面的壓強p0 265.00kPa 。2-13Ph1Ph1Ph2pg(h2-hi)禮Vpg(h2-hi), V.B.V-pgh2-23 解：PaII .,lOhe SIn 452g 12.68 (kPa)PBhC -si n45o2g 26.55 (kPa )2IbPaPb?12.6826.552 139.23 (kN )對 A 點取矩，有 P AD1 P2 AD2 T AB cos45o 0I12PaI b 丄PbPAl 1b -l.T2"NA 23l cos45o佗68 1 126.55 佗681 2cos45o31.009 (kN )答：開啟

19、閘門所需拉力 T 31.009kN 。2-24解：(1 )圖解法。壓強分布如圖所示:0- Ph1h2 h ghih24.51000 9.80714.71( kPa)P P h b 14.71 3 288.263 (kN )合力作用位置：在閘門的幾何中心，即距地面(1.5m, £)處。h1時，水壓力2-25解：當擋水深達到h1時，水壓力作用位置應作用在轉(zhuǎn)軸上，當水深大于作用位置應作用于轉(zhuǎn)軸上，使閘門開啟。Ph1 - g hb 1.5 1000 9.807 1 0.8 11.7684 (kPa)2121.5 丄 1.556 (m )1.5 12轉(zhuǎn)軸位置距渠底的距離為:1.556 0.44

20、4 ( m )可行性判定：當 h增大時ychi-增大，則2IC減小，即壓力作用位置距閘門 ycA形越近，即作用力距渠底的距離將大于0.444 米。答：轉(zhuǎn)軸應設(shè)的位置 y0.444m。2-26解：(1)水平壓力:Rsinsin 30o 22 9.80722.066(kN ) (7)(2 )垂向壓力：Pz121-Rsin Rcos29.8073212"32 sin 30ocos30o227.996(kN ) (?)合力：P Jp2 P2J22.06627.996223.470 (kN )a噸 口92。答：作用在閘門上的靜水總壓力P 23.470kN ,19.92°。3-13-6

21、 dbcbc c3.13 解：(1)Ux 3x y4x x 2y 20不能出現(xiàn)。(2) 亠-Uyt tx y能出現(xiàn)。(3 )匕巴x yUz2z2z x2zx2z0不能出現(xiàn)。Ux2 2yUx2 2y x c2x 2xy答：速度在x方向的分量Ux2x4-14-5 cacad4-8 解: U件匚J2 9.807 12.6 60 10 33.85 (m/s )答：該點流速u 3.85m/s 。4-10 解:以過下壓力表處的水平面為基準面，列伯努利方程如下:Pi22g22V2 hchw1 22ghw12 0,Z13m ,z20取12，當P1P2時，有:2V22gz1Vi29.807326294.842v

22、9.74(m/s )由連纟賣性方程呈 v2A2wA/.d2d1:300 L4235.5 (mm)答：細管直徑為235.5mm。4-11 解：Q其中:0.95 ; K -4=4=3竺 J2 9.8074 ,0.0359彈1V 0.1hp 0.15 (m )Hg1 hpKO.95 O.。359 J13*6 1000 1 o.150.0511575 (m3/s)51.2 (l/s)答：此時管中流量Q 51.21/s 。4-17解(1 )取過軸線的水平面為基準面，列螺栓斷面與出口斷面的伯努利方程:Pi21v102g22V22? P12v24d2V1V210002 250.933.181291.854

23、(kPa)0.4 40.420.4 40.12(2 )取控制體如圖所示,3.18 (m/s )50.93 (m/s )列動量方程。V2P2 V2Q vV1P1A,FFPl A QV2V11291.8540 1 0.450.93 3.18143.239（kN）答：水流作用在噴嘴上的力為143.239kN。4-19解：(1)以上游渠底為基準面，列上、下游過水斷面的能力方程:其中:P1V1h1v12Zip22P11V1g2gZ2P22V;g2gPaQBh10，Z1V22.0 m， z2Q QA Bh2.0 0.151.85 m2.0 m， h22.00.150.51.35 m2g Z1Z212, 2

24、B hl2g Z1Z21 h2/2gBh22.7 1.351£9.807 0.15j%2V18.47（m 3/s）QA1QBh18.472.7 21.57 （ m/s）A2Bh28.472.7 1.352.32（ m/s）(2 )取控制體如圖，列動量方程P1V1P2Q V2M mAP2A2 FP2A2Q V2Vih22gBV2ViV2Vi1000 9.8072.71000 8.472.32 1.5722.48 (kN )答：（1）渠道的流量Q 8.47 m3/s ； （2）水流對底坎的沖力 F 22.48kN 。7-10解：要保持H不變,7-17-7 bbccd cc 則補充水量應與

25、流出水量保持相等，即孔口出流量、管嘴出口流量均為Q 。nAnhh1H h1n AnA0.82 0.032 20.62 0.0420.548可解得：h11.548遜 3 1.061.548h2Hhlh33 1.06 0.51.44 ( m)0.6472 9.807 1.063.67( l/s)4答:（ 1）h1 1.06m，h2 1.44m ；（ 2）流出水箱的流量 Q 3.67 L/s。7-11解：設(shè)船底到水面的水深為Ho t，船中水深為h，下沉過程是平穩(wěn)的，則有:H0H。從孔口流入的流量為當船沉沒時: Th匚A V2G答：經(jīng)過393.6s后船將沉沒。7-14 解:-vg Ho t h9.8 1