流體力學(xué)的題目及答案

1、1 .等壓面是水平面的條件是什么？2 .圖中三種不同情況，試問：A-A、B-B、C-C、D-D中哪個(gè)是等壓面？哪個(gè)不是等壓面？為什么？(a)連通容器(b旌通器被隔斷(c)盛有不同種類溶液的連通器3 已知某點(diǎn)絕對(duì)壓強(qiáng)為80kN/m2,當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)Pa=98kN/m2o試將該點(diǎn)絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)和真空壓強(qiáng)用水柱及水銀柱表示。4.一封閉水箱自由表面上氣體壓強(qiáng)p0=25kN/m2,h=5m,h2=2n%求A、B兩點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)5 .水閘兩側(cè)都受水的作用，左側(cè)水深3m右側(cè)水深2m試求作用在單位寬度閘門上靜水總壓力的大小及作用點(diǎn)位置（用圖解法和解析法分別求解）解：畫出相對(duì)壓強(qiáng)分布圖,計(jì)算各側(cè)靜水壓力,求靜水

2、總壓力的大小列力矩平衡方程求靜水總壓力的作用點(diǎn)位置。P=24.5kNe=l.267m（作用點(diǎn)到底部的距離）6 .述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法是什么？簡(jiǎn)述其內(nèi)容。7 .什么是過流斷面和斷面平均流速？為什么要引入斷面平均流速？答：與流線正交的斷面叫過流斷面。過流斷面上點(diǎn)流速的平均值為斷面平均流速。引入斷面平均流速的概念是為了在工程應(yīng)用中簡(jiǎn)化計(jì)算。8 .如圖所示，水流通過由兩段等截面及一段變截面組成的管道，試問：(1)當(dāng)閥門開度一定，上游水位保持不變，各段管中，是恒定流還是非恒定流？是均勻流還是非均勻流？(2)當(dāng)閥門開度一定，上游水位隨時(shí)間下降，這時(shí)管中是恒定流還是非恒定流？(3)恒定流情況下，當(dāng)判別第II

3、段管中是漸變流還是急變流時(shí)，與該段管長(zhǎng)有無關(guān)系？11.I-xfl一口一9水流從水箱經(jīng)管徑分別為或=10cm,d2=5cm,d3=2.5cm的管道流出，出口流速V3=1m/s,如圖所示。求流量及其它管道的斷面平均流速。r=1m/s解：應(yīng)用連續(xù)性方程(1)流量:Q=v3A3=4.9110l/s斷面平均流速v-0.0m/s.2v20.25rn/s。10如圖鉛直放置的有壓管道，已知di=200mmd2=100mm斷面1-1處的流速V1=1m/so求(1)輸水流量Q(2)斷面2-2處的平均流速V2；(3)若此管水平放置，輸水流量Q及斷面2-2處的速度V2是否發(fā)生變化？(4)圖a中若水自下而上流動(dòng)，Q及解

4、：應(yīng)用連續(xù)性方程(1)Q=31.4|/s(2)v2=4m/s(3)不變。(4)流量不變則流速不變11 .說明總流能量方程中各項(xiàng)的物理意義。12 .如圖所示，從水面保持恒定不變的水池中引出一管路，水流在管路末端流入大氣，管路由三段直徑不等的管道組成，其過水面積分別是Ai=0.05mA=0.03mAs=0.04m2,若水池容積很大，行近流速可以忽略(v0=0),當(dāng)不計(jì)管路的水頭損失時(shí)，試求：(1)出口流速V3及流量Q(2)繪出管路的測(cè)壓管水頭線及總水頭線。解：(1)因?yàn)椴挥?jì)管路的水頭損失，此題為理想流體的流動(dòng)。因?yàn)槭抢硐肓黧w，作用水頭完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能先解出第3條管中斷面平均流速，在求流量答案:v3=

5、9.90m/s3.q=0.396m/s(2)繪出管路的測(cè)壓管水頭線及總水頭線步驟: 因?yàn)槭抢硐肓黧w，不計(jì)水頭損失，故總水頭線為水平。2V 計(jì)算各段流速水頭2go 總水頭線下方減去1個(gè)流速水頭得測(cè)壓管水頭線。(測(cè)壓管水頭線及總水頭線圖，略)13.如圖一管路，A、B兩點(diǎn)的高差A(yù)z=1m,點(diǎn)A處直徑dA=0.25m,壓強(qiáng)pA=7.84N/cm：點(diǎn)B處直徑dB=0.5m,壓強(qiáng)pB=4.9N/cm2,斷面平均流速Vb=1.2m/so判斷管中水流方向。解：判斷管中水流方向一要從單位重量流體總的機(jī)械能考慮，總是單位重量流體總的機(jī)械能大的位址向單位重量流體總的機(jī)械能曉得的地方。(1)計(jì)算A點(diǎn)與B點(diǎn)單位重量流體

6、總的機(jī)械能。(2)比較A點(diǎn)與B點(diǎn)單位重量流體總的機(jī)械能的大小。答案：從A流向B。一、選擇題1 .管道中液體的雷諾數(shù)與()無關(guān)。A.溫度B.管徑C.流速D.管長(zhǎng)2 .某圓管直徑d=30mm其中液體平均流速為20cm/so液體粘滯系數(shù)為0.0114cm3/s,則此管中液體流態(tài)為()。A.層流B.層流向紊流過渡C.紊流3 .等直徑圓管中的層流，具過流斷面平均流速是圓管中最大流速的（）A1.0倍B,1/3倍C,1/4倍D,1/2倍4 .圓管中的層流的沿程損失與管中平均流速的（）成正比.A.一次方B.二次方C.三次方D.四次方5 .圓管的水力半徑是（）A.d/2B.d/3C.d/4D.d/5.6 .判斷

7、層流和紊流的臨界雷諾數(shù)是A.上臨界雷諾數(shù)B.下臨界雷諾數(shù)C.上下臨界雷諾數(shù)代數(shù)平均D.上下臨界雷諾數(shù)幾何平均4 .雷諾數(shù)Re的物理意義？它為什么能用來判別流態(tài)？答：雷諾數(shù)實(shí)質(zhì)是反映粘性力與慣性力之比。層流時(shí)慣性力不大，而粘性力占主導(dǎo)，受粘性力的約束，流體質(zhì)點(diǎn)做規(guī)則運(yùn)動(dòng)。紊流時(shí)慣性力占主導(dǎo)，受到干擾形成渦體，當(dāng)粘性力約束不了渦體時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)互相摻混，所以用雷諾數(shù)可以來判別流態(tài)。5 .當(dāng)輸水管直徑一定時(shí)，隨流量增大，雷諾數(shù)是增大還是變小？當(dāng)輸水管流量一定時(shí)，隨管徑加大，雷諾數(shù)是增大還是變?。看穑寒?dāng)輸水管直徑一定時(shí)，隨流量增大，雷諾數(shù)增大；當(dāng)輸水管流量一定時(shí)，隨管徑加大，雷諾數(shù)變小。6 .兩個(gè)不同管

8、徑的管道，通過不同粘滯性的液體，它們的臨界雷諾數(shù)是否相同？答：不一定。7 .能量損失有幾種形式？產(chǎn)生能量損失的物理原因是什么？答：有沿程能量損失和局部能量損失兩種。一是因?yàn)榱黧w具有粘滯性，二是因?yàn)楣腆w邊界條件的影響。四、計(jì)算題（解體思路與答案）1 .有已輸油管，管長(zhǎng)l=100m,管徑d=5cm,已知油的密度P=930kg/m3,動(dòng)力粘滯系數(shù)0.072N4m2。當(dāng)通過輸油管的流量Q=0.005m3/s時(shí)，判斷液流的流態(tài)，計(jì)算輸油管的沿程水頭損失hfo解：（1）計(jì)算雷諾數(shù)判別流態(tài)。（2）計(jì)算沿程阻力系數(shù)入。（3）計(jì)算沿程水頭損失hfo答案：層流沿程水頭損失hf=25.74m（油柱）2 .水管直徑d

9、=10mm,管中水流流速v=0.2m/s,水溫T=100C,（1）試判別其流態(tài)；（2）若流速與水溫不變，管徑改變?yōu)?0mm,管中流態(tài)又如何？（3）若流速與水溫不變，管流由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲿r(shí)，水管直徑為多大？解：（1）查表，求運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)v,計(jì)算雷諾數(shù)判別流態(tài)。答案：層流（2）同上答案：紊流（3）設(shè)雷諾數(shù)等于2000,求管徑。答案：d=13.06mm3 .有一圓管，在管內(nèi)通過n=0.013cm2/s的水，測(cè)得通過的流量為2,.Q=35cm/s,在管長(zhǎng)15m的管段上測(cè)得水頭損失為2cm,試求該圓管內(nèi)徑do解：（1）設(shè)管中水流為層流，推導(dǎo)出沿程阻力系數(shù)入表達(dá)式弁代入數(shù)據(jù)；,lV2hf=1一7（2）將上

10、式再代入達(dá)西公式d2g弁化簡(jiǎn)，代入數(shù)據(jù)求管徑。答案：d-14.2mm4 .水管直徑d=100mm,管中水流流速v=100cm/s,水溫T=100C,試判別其流態(tài)。解：答案：紊流5 .凝土明渠中水流為均勻流，水力坡度J=0.0009,明渠底寬為b=2m,水深h=1m,粗糙系數(shù)n=0.014,計(jì)算明渠中通過的流量（分別用曼寧公式和巴氏公式計(jì)算）。解：此渠道為矩形渠道，計(jì)算出水力要素：面積A,濕周，水力半徑R用曼寧公式和巴氏公式計(jì)算謝齊系數(shù)C,謝齊公式計(jì)算流速；計(jì)算量3答案：Q=2.7m/s（用曼寧公式計(jì)算）一一一3,.Q=3-03m/s（用巴氏公式計(jì)算）6 .水箱側(cè)壁接出一根由兩段不同管徑所組成的

11、管路。已知di=150mm,d2=75mm,l=50m,管道的當(dāng)量粗糙度K=0.6mm,水溫為20c。若管道的出口流速V2=2m/s,求（1）水位H;（2）繪出總水頭線和測(cè)壓管水頭線。解：(1)計(jì)算管中的雷諾數(shù)判斷流態(tài).。(第1條管道在水力光滑區(qū)，第2條管道在紊流粗糙區(qū))。(2)用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算沿程阻力系數(shù)(3)兩管聯(lián)接處為突然放大的局部阻力系數(shù)，進(jìn)口局部阻力系數(shù)=。5(4)沿程阻力系數(shù)九選取公式有別，結(jié)果可不同。答案：H=12.93m7 .某一水池，水位恒定，通過一根管徑d=100mm、管長(zhǎng)l=800m的管道，已知水池水面和管道出口高差H=20m,管道上有兩個(gè)彎頭，每個(gè)彎頭的局部阻力系數(shù)=03

12、,管道進(jìn)口是直角進(jìn)口心=0.5)管道全長(zhǎng)的沿程阻力系數(shù)九=0.025,試求通過管道的流量。解：管道作用水頭等于沿程水頭損失與局部水頭損失之和。沿程阻力系數(shù)、局部阻力系數(shù)已知，可用公式直接求解。答案：答案：q=10.94l/s一、選擇題（略）1 .虹吸管正常工作，其頂部的真空值一般不大于（）水柱高。A.6.0mB.7.5mC.9mD.10m2 .短管淹沒出流的計(jì)算時(shí)，作用水頭為（）。A.短管出口中心至上游水面高差；B短管出口中心至下游水面圖差；C.上下游水面高差3 .外延管嘴正常工作的條件是（）A.管長(zhǎng)大于3-4倍的管徑B.作用水頭小于0.75H。C.作用水頭大于0.75H。D.管長(zhǎng)l=（3-4

13、）d,作用水頭H：0.75H04 .按短管進(jìn)行水力計(jì)算的管路是（）（）A.虹吸管B.環(huán)狀管網(wǎng)C.支狀管網(wǎng)D.倒虹吸管二、判斷題（略）1 .計(jì)算阻力損失時(shí)，短管既要考慮局部阻力損失，也要考慮沿程阻力損失，長(zhǎng)管計(jì)算同樣也要考慮這兩項(xiàng)損失。（）2 .長(zhǎng)管是指幾何長(zhǎng)度很長(zhǎng)的管道。（）3 .孔口淹沒出流時(shí)，孔口淹沒越深，其出流的流速和流量就越大。（）4 .管嘴收縮斷面的真空度與作用水頭成正比，作用水頭越大，收縮斷面的真空度越大，泄流量也越大。（）5 .同一短管，在自由出流和淹沒出流條件下，流量計(jì)算公式的形式及流量系數(shù)以的數(shù)值均相同。（）6.兩孔口形狀、尺寸完全相同，作用水頭相同，一個(gè)為自由出流，一個(gè)為淹

14、沒出流，二者的流量是相同的。（）四、計(jì)算題（解體思路與答案）1,有一虹吸管，作用水頭Hi=1-5m也=2叫管長(zhǎng)l2=5.0m管徑di=d2=0.1m,沿程損失系數(shù)九=0.02,進(jìn)口設(shè)攔污柵，進(jìn)口局部損失系數(shù)=10.。，彎管局部損失系數(shù)J=。.15。求該虹吸管的過流量、管中最大真空值，弁定性繪出其測(cè)壓管水頭線。解：此題屬短管的水力計(jì)算，可以用能量方程求解，也可直接用公式。要點(diǎn)有2o 局部損失系數(shù)要考慮周全（共3個(gè)）。 此題，管中最大真空值發(fā)生在最高處。3（-p-）3.369mH20答案Q=0.0117m/s;g2。 一水塔供水系統(tǒng)如圖所示，已知管道末端要求的自由水頭H=10m,管徑di=450mmd2=350mnpd3=250mm管長(zhǎng)Li=100m333,L2=100m,L3=100mqi=0.10m/s,q2=0.08m/s,q3=0.05m/s,管道的粗糙系數(shù)n=0.02o試確定水塔高度H