流體力學(xué)與流體機(jī)械習(xí)題參考答案29807

1、刪掉的題目：1-14、2-6、2-9、2-11、2-17、3-10、3-19、4-5、4-13流體力學(xué)與流體機(jī)械之流體力學(xué)第一章 流體及其物理性質(zhì)1-8 1.5的容器中裝滿了油。已知油的重量為12591N。求油的重度和密度。 解：；1-11 面積的平板水平放在厚度的油膜上。用的水平力拉它以速度移動(dòng)（圖1-6）。若油的密度。求油的動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度。解：，所以，1-12 重量、面積的平板置于斜面上。其間充滿粘度的油液（圖1-7）。當(dāng)油液厚度時(shí)。問(wèn)勻速下滑時(shí)平板的速度是多少。解：，因?yàn)?，所?-13 直徑的軸頸同心地在的軸承中轉(zhuǎn)動(dòng)（圖1-8）。間隙中潤(rùn)滑油的粘度。當(dāng)轉(zhuǎn)速時(shí)，求因油膜摩擦而附加的阻力

2、矩。解：將接觸面沿圓柱展開(kāi)，可得接觸面的面積為： 接觸面上的相對(duì)速度為： 接觸面間的距離為：接觸面之間的作用力：則油膜的附加阻力矩為：1-14 直徑為的圓盤(pán)水平地放在厚度為的油膜上。當(dāng)驅(qū)動(dòng)圓盤(pán)以轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，試證明油的動(dòng)力粘度與驅(qū)動(dòng)力矩的關(guān)系為：證明：，所以：第二章 流體靜力學(xué)2-5 試求潛水員在海面以下50m處受到的壓力。海面上為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，海水重度。 解：2-6 開(kāi)敞容器，盛裝兩種液體，如圖2-27所示，求：在下層液體中任一點(diǎn)的壓力；1和2兩測(cè)壓管中的液面哪個(gè)高些？哪個(gè)和容器內(nèi)的液面同高？為什么？ 解： 其中，為上層液體的深度，為下層液體中任一點(diǎn)距離分界面的距離。測(cè)壓管1的液面高些，與容器的

3、液面同高。管1中的流體與容器中上層流體為同一種流體，并相互連通，根據(jù)等壓面的性質(zhì)，對(duì)于同一種流體并連通時(shí)，任一水平面為等壓面，即管1中的液面與容器內(nèi)的液面等高。劃交界面的延長(zhǎng)線，并與管2相交，根據(jù)等壓面的定義可知，這是一個(gè)等壓面： 2-7 如圖2-28所示的雙U形管，用來(lái)測(cè)定重度比水小的液體的密度。試用液柱高度差來(lái)確定位置液體的密度。（管中的水是在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，的純水） 解： 1） 2）將1）式代入2）式得：2-9 某地大氣壓為。求：絕對(duì)壓力為202650時(shí)的相對(duì)壓力及水柱高度；相對(duì)壓力為8m水柱時(shí)的絕對(duì)壓力；絕對(duì)壓力為78066時(shí)的真空度。 解：，所以，所以，2-10 用兩個(gè)U行管串聯(lián)在一起

4、去測(cè)量一個(gè)貯氣罐中的氣體的壓力，見(jiàn)圖2-30所示。已知，大氣壓為101325，氣柱重力可略去，求罐內(nèi)氣體的壓力等于多少。 解：，所以：所以： 2-11 兩根水銀測(cè)壓管與盛有水的封閉容器連接，如圖2-31所示。已知，試求下面測(cè)壓管水銀面距自由液面的深度。 解：所以：所以：2-12 封閉容器內(nèi)盛有油和水，如圖2-32所示。油層厚，油的重度，另已知，試求油面上的表壓力。 解：，2-14 如圖2-34所示，欲使活塞產(chǎn)生的推力，活塞左側(cè)需引入多高壓力的油？已知活塞直徑，活塞桿直徑，活塞和活塞桿的總摩擦力等于活塞總推力的10%，活塞右側(cè)的表壓力. 解：，解得：2-16 如圖2-36所示，無(wú)蓋水箱盛水深度，

5、水箱寬度，高，若，試求：水箱的水保持不致溢出時(shí)的加速度；以此加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，水箱后板壁所受的總壓力。 解：， 由壓力分布公式可得： 在水箱后壁板，；將其帶入上式并對(duì)水箱后壁板進(jìn)行積分：兩邊的大氣壓正好相抵，即：2-17 貯水小車沿傾角為的軌道向下做等加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為，如圖2-37所示。求水車內(nèi)水面的傾角。 解：在自由液面上建立直角坐標(biāo)系，以水平方向?yàn)閤軸，向右為正向，豎直方向?yàn)閥軸，向上為正向。 作用在液體上的單位質(zhì)量力為： 根據(jù)壓強(qiáng)差平均微分方程式：在液面上為大氣壓強(qiáng)，代入壓強(qiáng)差平均微分方程式，可得： ， 2-18 尺寸為的飛機(jī)汽油箱如圖2-38所示，其中所裝的汽油為郵箱油量的三分之一。試

6、確定下面兩種情況下飛機(jī)作水平等加速飛行時(shí)的加速度各是多少？ 解：，所以，得：，所以，2-19 在一直徑，高度的圓柱形容器中，注水至高度，使容器繞垂直軸作等角速度旋轉(zhuǎn)，如圖2-39所示。試確定使水之自由液面正好達(dá)到容器邊緣時(shí)的轉(zhuǎn)速。求拋物面頂端碰到容器底時(shí)的轉(zhuǎn)速，若此時(shí)容器停止旋轉(zhuǎn)，水面高度將為若干？ 解：，所以， ，所以，得，所以，得 容器中剩余水的體積為：，所以，所以，第三章 流體運(yùn)動(dòng)學(xué)3-9 直徑的水箱通過(guò)的小孔泄流。今測(cè)得水箱的液面在1s內(nèi)下降了0.8mm。求泄流量和小孔處的平均速度。 解：，因?yàn)椋?，所以?-10 密度的重油沿的輸油管流動(dòng)。當(dāng)質(zhì)量流量時(shí)，求體積流量和平均速度。 解：，因

7、為：，所以，3-11 大管和小管之間用一變徑接頭連接。若小管中的速度，求流量和大管中的平均速度。 解：，所以，。3-12 已知某不可壓縮平面流動(dòng)中，。應(yīng)滿足什么條件才能使流動(dòng)連續(xù)？ 解：要使流動(dòng)連續(xù)，應(yīng)當(dāng)滿足，所以，3-14 二元流動(dòng)的速度分布為；。則（1）求勢(shì)函數(shù)和流函數(shù)；（2）當(dāng)時(shí)，作出通過(guò)點(diǎn)（1，1）的流線。 解：（1）由連續(xù)性方程可知，滿足連續(xù)條件，流函數(shù)存在。由流函數(shù)的定義可知：，所以，由無(wú)旋條件知：，滿足無(wú)旋條件，勢(shì)函數(shù)存在。由勢(shì)函數(shù)的定義可知：，所以，（2）流函數(shù)，積分得： 因?yàn)椋瑫r(shí)，通過(guò)（1,1）點(diǎn)，所以，此時(shí)的流線方程為3-15 判斷下列流動(dòng)是否滿足不可壓縮流動(dòng)的連續(xù)性條件。

8、若滿足，求出流函數(shù)。（1）；（，均為常數(shù)）；（2）；（3）；（4）；。 解：（1），滿足連續(xù)條件。，所以，A為常數(shù)。（2），不滿足連續(xù)條件。（3），滿足連續(xù)條件。，所以，c為常數(shù)。（4），滿足連續(xù)條件。 ，所以，c為常數(shù)。3-16 在3-15題中，哪些流動(dòng)是無(wú)旋的，求其勢(shì)函數(shù)。 解：（1），所以，無(wú)旋。 ，A為常數(shù)。（2），所以，有旋。（3），所以，有旋。（4），所以，無(wú)旋。 ，c為常數(shù)。3-19 不可壓縮流動(dòng)的流函數(shù)，求其勢(shì)函數(shù)。 解：，所以，c為常數(shù)。第四章 流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)4-3 用圖4-32所示的測(cè)壓管測(cè)定水管中的點(diǎn)速，測(cè)壓計(jì)中工作液的密度。當(dāng)讀數(shù)，時(shí)，求A、B兩點(diǎn)的流速、。 解：計(jì)算A

9、點(diǎn)流速： A點(diǎn)的全壓對(duì)應(yīng)的高度為，靜壓對(duì)應(yīng)的高度為， 則A點(diǎn)的動(dòng)壓為，計(jì)算B點(diǎn)流速：因A、B在同一過(guò)流斷面上，測(cè)壓管水頭相同，但流速不同，由速度形成的壓差是，4-4 如圖4-33利用一變截面管中水流產(chǎn)生的壓力差，通過(guò)活塞操縱氣體控制器。已知，管段水平放置，活塞直徑。忽略損失及活塞桿直徑，求活塞受到之壓力。 解：，根據(jù)伯努利方程：，所以：4-5 如圖4-34一垂直向上流動(dòng)的水流，設(shè)流束截面保持圓形。已知噴嘴直徑，噴嘴出口流速。問(wèn)在高于噴嘴4m處，水流的直徑為多少？忽略損失。 解：對(duì)截面1-1和2-2列伯努利方程：，4-6 如圖4-35水沿漸縮管道垂直向上流動(dòng)。已知，表壓力，。若不計(jì)摩擦損失，試計(jì)

10、算其流量。 解：，4-8 離心式風(fēng)機(jī)借集流器從大氣中吸取空氣（如圖4-37所示）。其測(cè)壓裝置為一從直徑圓柱形管道上接出的、下端插入水槽中的玻璃管。若水在玻璃管中上升高度，求風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)量。空氣的密度。 解：，4-11 密度的水由直徑15cm、高于基準(zhǔn)面6m的A點(diǎn)，流至直徑為75mm、高于基準(zhǔn)面3m的B點(diǎn)。已知A點(diǎn)壓力為103kPa，流速為3.6m/s。忽略損失，求B點(diǎn)壓力。 解：對(duì)A、B兩截面列伯努利方程：，4-13 水箱底部有一截面積為小孔（圖4-40），射流的截面積為A（x）。在小孔處x=0。通過(guò)不斷注水使水箱中水深h保持常數(shù)。設(shè)水箱的橫截面遠(yuǎn)比小孔大，求射流截面積隨x的變化規(guī)律A（x）。

11、解：，4-14 一虹吸管直徑100mm，各管段垂直距離如圖4-41所示。不計(jì)水頭損失，求流量和A、B點(diǎn)壓力。 解：對(duì)水平面和C截面列伯努利方程：，對(duì)水平面和A截面列伯努利方程：，對(duì)水平面和B截面列伯努利方程：，4-20 如圖4-46離心式水泵借一內(nèi)徑的吸水管以的流量從一敞口水槽中吸水，并將水送入壓力水箱。設(shè)裝在水泵與吸水管接頭上的真空計(jì)指出負(fù)壓值為40kPa，水頭損失不計(jì)，試求水泵的吸水高度H。 解：根據(jù)伯努利方程：，4-21 如圖4-47所示，密度為830的油水平射向直立的平板。已知，求支撐平板所需的力F。 解：根據(jù)動(dòng)量定理：根據(jù)牛頓第三定律，方向水平向左。4-24 水流經(jīng)一彎管流入大氣，如

12、圖4-49所示。已知，水的重度為，求彎管上受到的力（不計(jì)損失，不計(jì)重力）。 解：建立坐標(biāo)系，取水平向右方向?yàn)閤軸正向，取豎直向上方向?yàn)閥軸正向。由連續(xù)性方程得：， 對(duì)截面1和截面2列伯努利方程：，根據(jù)動(dòng)量定理：在水平方向：在豎直方向：根據(jù)牛頓第三定律：彎管受的力，負(fù)號(hào)表示方向沿y軸負(fù)方向。,第五章 粘性流體流動(dòng)及阻力5-15 粘度的油在直徑的管中被輸送。求層流狀態(tài)下的最大輸油量Q。 解：，5-16 重度、粘度的油在直徑的直管中流過(guò)3000m時(shí)的沿程損失為26.1m（油柱），求流量Q。 解： 假設(shè)流動(dòng)是層流：，此時(shí)，流動(dòng)屬于層流，假設(shè)成立。5-19 溫度的水在寬度的矩形水槽中流動(dòng)。當(dāng)水深h=0.

13、3m，速度v=10cm/s時(shí)，求此時(shí)的雷諾數(shù)。若水深不變，速度為多少時(shí)變?yōu)閷恿鳌?解：查表得，15水的運(yùn)動(dòng)粘度為：矩形水槽的水利直徑為：要改變水的流態(tài)，必須使雷諾數(shù)5-20 某輸油管路長(zhǎng)4000m，管徑d=0.3m，輸送、的原油。當(dāng)流量時(shí)，求油泵為克服沿程阻力所需增加的功率。 解：，為層流，5-23 重度為、粘度為的液體在傾角為的無(wú)限平板上靠重力向下流動(dòng)，如圖5-39所示。假設(shè)流動(dòng)為層流，液流厚度為h。試證明速度分布為： 證明：在層流中取一微元，高為dh，長(zhǎng)為l，寬取單位寬度，則有微元體的重量為： 重力在運(yùn)動(dòng)方向的分力為： 切應(yīng)力為：，即：積分得：帶入邊界條件：y=h，得：，再積分得：帶入邊界

14、條件：時(shí)，5-24 如圖5-40所示，兩平行平板間充滿粘度分別為和的兩種互不相混的液體，厚度分別為和。上板以勻速U運(yùn)動(dòng)，下板不動(dòng)。若為層流，試證明切應(yīng)力分布為： 證明：第六章 能量損失及管路計(jì)算6-8 一舊鑄鐵管長(zhǎng)l=30m，管徑d=0.3m。管中水流速度v=1.5m/s，水溫。試計(jì)算沿程損失。 解：根據(jù)謝維列夫公式：，6-9 直徑d=250mm的鑄鐵管。當(dāng)量粗糙度。用它輸送的水。分別計(jì)算流動(dòng)處于水力光滑區(qū)的最大輸水量和阻力平方區(qū)時(shí)的最小流量。 解：當(dāng)流動(dòng)處于水力光滑區(qū)時(shí)：，當(dāng)流動(dòng)處于阻力平方區(qū)時(shí)：，6-10 某水管直徑d=0.5m，水溫。分別用公式法和查圖法確定流量分別為，時(shí)的沿程阻力系數(shù)。

15、 解：1）時(shí)，公式法：，位于水里光滑管區(qū)。查圖法：2）公式法：，位于水力光滑區(qū)。查圖法：3）公式法：，位于第二過(guò)渡區(qū)。，查圖法：6-14 如圖6-22所示，用一直徑d=20mm、長(zhǎng)l=0.5m的管段做沿程阻力實(shí)驗(yàn)。當(dāng)?shù)乃酝ㄟ^(guò)時(shí)，兩側(cè)壓管液面高差h=0.6m，試計(jì)算。若流動(dòng)處于阻力平方區(qū)，確定當(dāng)量粗糙度。 解：，流動(dòng)處于阻力平方區(qū)，6-17 泵送供水管如圖6-25所示。已知吸水管，；排水管，。設(shè)水泵的揚(yáng)程H與流量Q的關(guān)系為。不計(jì)其他局部損失，該管路每晝夜的供水量是多少？ 解：由題意可得：，解得：，所以，供水量=流體力學(xué)與流體機(jī)械之流體機(jī)械第一章 泵與風(fēng)機(jī)的分類及工作原理1-2 泵與風(fēng)機(jī)的基本特

16、性參數(shù)有哪些？ 解：泵的特性參數(shù)有：流量,揚(yáng)程,轉(zhuǎn)速，軸功率,有效功率，效率，允許吸上真空度。風(fēng)機(jī)的特性參數(shù)有：流量，全壓,轉(zhuǎn)速，軸功率,有效功率，效率。1-3 試述離心式水泵的工作原理。 解：以單級(jí)單吸離心式水泵為例說(shuō)明其工作原理：?jiǎn)渭?jí)單吸離心式水泵由葉輪、主軸、機(jī)殼等組成。當(dāng)葉輪隨主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片間的液體也隨葉輪旋轉(zhuǎn)而獲得能量，從葉片之間的開(kāi)口處甩出，進(jìn)入機(jī)殼，通過(guò)出液口排出。葉片間液體被甩出后，葉輪中心部分的壓力就要降低，當(dāng)壓力降低到能將外部液體吸入時(shí)，吸入的液體就能從軸向流入葉輪。葉輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)，就能連續(xù)輸出有壓液體。第二章 泵與風(fēng)機(jī)的基本理論2-6 設(shè)有一離心水泵，葉輪的尺寸為：，。設(shè)

17、葉輪的轉(zhuǎn)速n=1450r/min，流體以徑向流入葉輪，試計(jì)算其理論流量和此時(shí)的理論揚(yáng)程。 解：，2-7 已知4-72-11No5型通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n=1452r/min，風(fēng)量，Z=10，排擠系數(shù)。試求環(huán)流系數(shù)K和 理論全壓。 解：，：，2-8 有一單級(jí)軸流式風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為750r/min。在直徑980mm處，風(fēng)以速度軸向進(jìn)入葉輪，在出口以的速度流出。求葉片進(jìn)出口相對(duì)速度角度的變化（）。 解：，=2-11 某風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)速為1450r/min時(shí)，全壓P=4609Pa，流量，軸功率N=99.8kW。若轉(zhuǎn)速將為730r/min，氣體密度均不變，試計(jì)算此時(shí)的全壓、流量和功率。 解： 由題可知：所以： 2-12

18、試根據(jù)下列參數(shù)計(jì)算比轉(zhuǎn)數(shù)。（1）單級(jí)單側(cè)進(jìn)風(fēng)離心風(fēng)機(jī)，H=600Pa，n=1000r/min。（2）單級(jí)單入口水泵，H=25m，n=1450r/min。（3）單級(jí)雙入口水泵，H=20m，n=1450r/min。（4）三段分級(jí)式水泵，H=122.4m，n=1480r/min。 解：（1）對(duì)于離心風(fēng)機(jī)：（2）對(duì)于單級(jí)單入口水泵：（3）對(duì)于單級(jí)雙入口水泵：（4）對(duì)于三級(jí)分段式水泵：第五章 給排水系統(tǒng)5-3 為什么要在關(guān)閉閘閥的情況下啟動(dòng)和停止離心式水泵。 解：閘閥關(guān)閉時(shí)，泵的流量為零，從泵的功率特性曲線可以看出，零流量時(shí)泵所需功率最小，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流也最小，所以，關(guān)閉閘閥啟動(dòng)，可減小啟動(dòng)電流，減輕對(duì)電網(wǎng)的沖擊。水泵停止時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉排水閘閥，然后再停電機(jī)，這樣做是為了阻止發(fā)生水擊。5-11 保證水泵正常工作的條件是什么？ 解：1）泵的穩(wěn)定工作條件， 2）泵的經(jīng)濟(jì)工作條件， 3）不發(fā)生氣蝕的條件5-17 離心式水泵在轉(zhuǎn)速2940r/min時(shí)的流量與揚(yáng)程和效率的關(guān)系如表5-8所示，管網(wǎng)特性曲線方程為（Q的單位為L(zhǎng)/s，Hg的單位為m）。試求工況點(diǎn)的流量和軸功率。表5-8 流量與揚(yáng)程和效率的關(guān)系Q/01357911/%027.552.662.4656353H/m2726.525.0