函授流體力學復(fù)習題-2012年

1、3456習題習題1781.10 水的密度為1000 kg/m3，運動粘度為110-6 m2/s，其動力粘度為A110-9 Pas B110-6 PasC110-3 Pas D110-1 Pas1.9 比較重力場比較重力場(質(zhì)量力只有重力質(zhì)量力只有重力)中中, 水和水銀所受單位質(zhì)量水和水銀所受單位質(zhì)量Z水水和和 Z汞汞的大小的大小: (a) Z水水Z汞汞; (d) 不定不定 補充：習題2題題2-6圖圖題題2-7圖圖題題2-9圖圖2-10 圓形水桶，頂部及底部用環(huán)箍緊，桶內(nèi)圓形水桶，頂部及底部用環(huán)箍緊，桶內(nèi)盛滿液體，頂箍和底箍所受張力之比為：盛滿液體，頂箍和底箍所受張力之比為：（1）1/2; (2

2、)1.0; (3)2; (4)3 解解: m 828. 22245sin2sinCChym 118. 01223121CCCxCCDylblyblAyIyykN 2 .392128 . 9blghFCkN 99.302)118. 01 ( 2 .39cos)2(lyylFTCD2-23解解: 先作壓強分布圖先作壓強分布圖 kN 2 .8832) 5 . 46(8 . 9)(21bhhhgF(1)(2) 此處閘門上水壓均勻分布，此處閘門上水壓均勻分布，故壓力中心在閘門中心，距底壁故壓力中心在閘門中心，距底壁1.5m2-242-28 如圖所示，圓柱體壓力罐由上、下兩個半圓筒合成，水罐如圖所示，圓柱

3、體壓力罐由上、下兩個半圓筒合成，水罐長長l =2m ，半徑，半徑R=0.5m，壓力表讀值，壓力表讀值 pM=23.72 kPa 。試求。試求: (1)上、下半圓筒所受的水壓力；（上、下半圓筒所受的水壓力；（2）半圓筒連接螺栓所受的總）半圓筒連接螺栓所受的總拉力。拉力。解解: （1）先求上半筒所受水壓力）先求上半筒所受水壓力 kN 55.4925 . 014. 321)8 . 972.235 . 0( 5 . 02 8 . 921)(222lRgpRRggVFMz上上（2）連接螺栓所受的總拉力等于上半筒所受水壓力）連接螺栓所受的總拉力等于上半筒所受水壓力 下半筒所受水壓力下半筒所受水壓力kN 9

4、3.6425 . 014. 321)8 . 972.235 . 0( 5 . 02 8 . 921)(222lRgpRRggVFMz下下kN 55.49上zFT解解: 先求水平分力先求水平分力 kN 23.295 . 014. 3)6 . 01 (8 . 925. 08 . 96 .13)(2212RhhghgApFpCx再求豎向分力再求豎向分力kN 56. 25 . 014. 3328 . 93233RggVFz補充補充1選擇題選擇題uutuduuctubtra)()( ;)( ;)( ;dd)(223-5 無旋流動限于：無旋流動限于： (a) 流線是直線的流動流線是直線的流動; (b) 跡

5、線是直線的流動跡線是直線的流動; (c) 微團無旋轉(zhuǎn)的流動微團無旋轉(zhuǎn)的流動; (d) 恒定流動。恒定流動。3-63-1 用歐拉法表示流體質(zhì)點的加速度用歐拉法表示流體質(zhì)點的加速度 等于等于a3-23-4習題34-14-34-2題題4-1圖圖題題4-3圖圖習題44-54-6 平面流動具有流函數(shù)的條件是：（平面流動具有流函數(shù)的條件是：（1）無粘性流體；）無粘性流體； （2）無旋流動；）無旋流動； （3）具有速度勢；）具有速度勢； （4）滿足連續(xù)性。）滿足連續(xù)性。4-4補充：1在總流伯努利方程中，壓強p是漸變流過流斷面上的 A某點壓強 B平靜壓強C最大壓強 D最小壓強2.4-17解解:根據(jù)連續(xù)性方程得

6、根據(jù)連續(xù)性方程得m/s 955.501 . 014. 34 . 044m/s 185. 34 . 014. 34 . 044222221dQvDQv根據(jù)伯努利方程得根據(jù)伯努利方程得gvgvp2222211kPa 134.1293)185. 3955.50(121)(212222211vvp根據(jù)動量方程得根據(jù)動量方程得kN 31.14344 . 014. 3134.1293)185. 3955.50(4 . 014)()(4221121221DpvvQRvvQRDpxz水流作用在噴嘴上的力為水流作用在噴嘴上的力為 143.31 kN4-19解：（解：（1）根據(jù)連續(xù)性方程和伯努利方程得）根據(jù)連續(xù)性

7、方程和伯努利方程得2135. 12vv gvgv285. 1222221m/s 32. 2 , m/s 57. 121vv/sm 48. 827 . 257. 1311bhvQ根據(jù)動量方程得根據(jù)動量方程得)(2121122221vvQRBghBghkN 45.22)57. 132. 2(48. 81)35. 12(7 . 28 . 9121)()(2122122221vvQhhgBR水流對底坎的推力為水流對底坎的推力為 22.45 kN解解: 利用連續(xù)性方程利用連續(xù)性方程,得得設(shè)閘門對水流作用力為設(shè)閘門對水流作用力為 R , 則則x方向的動量方程為方向的動量方程為)(2121)()(21222

8、112211221vvQbghbghvvQPPRvvQPRP4-18xm/s 85 . 028m/s 14282211bhQvbhQv代入數(shù)據(jù)代入數(shù)據(jù), 得得kN 35.98) 18(812)5 . 04(8 . 92122R水流對閘門的作用力水流對閘門的作用力, 利用牛頓第三定律利用牛頓第三定律, 有有 kN 35.98RR方向向右方向向右xhcP0PcHR0 0 xccz0 已知矩形平板閘下出流已知矩形平板閘下出流B=2m, H=4m, hc=0.5m, 不計水頭不計水頭損失，不計渠底摩擦阻力。損失，不計渠底摩擦阻力。求求:水流對閘門推力水流對閘門推力ccBhvBHv0解解: 由連續(xù)性方程

9、由連續(xù)性方程,得得08vvcgvhgvHcc22220由伯努利方程由伯努利方程,得得gvgv2645.0242020m/s 043.163)5.04(6.190v/sm 344.842043.130BHvQ補充題：補充題：hcP0PcHR0 0 xccz0設(shè)閘門對水流作用力為設(shè)閘門對水流作用力為 R , 則則x方向的動量方程為方向的動量方程為)(2121)()(0220000vvQBhBHvvQPPRvvQPRPcccccc水流對閘門的作用力水流對閘門的作用力, 利用牛頓第三定律利用牛頓第三定律, 有有 方向向右方向向右kN 43.93) 18(043. 1344. 812)5 . 04(8

10、. 92122kN 43.93RR習題習題56-16-2題題6-1圖圖題題6-2圖圖習題習題66-46-56-61m題題6-6圖圖6-3 圓管流的臨界雷諾數(shù)（下臨界雷諾數(shù)）：圓管流的臨界雷諾數(shù)（下臨界雷諾數(shù)）：（a）隨管徑變化；）隨管徑變化； （b）隨流體的密度變化；）隨流體的密度變化；（c）隨流體的粘度變化；）隨流體的粘度變化； （d）不隨以上各量變化。）不隨以上各量變化。6-96-106-76-86-11 工業(yè)管道的沿程摩組系數(shù)工業(yè)管道的沿程摩組系數(shù)，在紊流過渡區(qū)隨雷諾數(shù)的增加：，在紊流過渡區(qū)隨雷諾數(shù)的增加： (a) 增加增加 (b) 減小減小 (c) 不變不變 (d)不定不定6-26解：

11、由伯努利方程得解：由伯努利方程得m/s 36. 6025. 0602. 05 . 01136 .1912dlgHv進gvdlgvgvH222222進流量：流量：L/s 12. 3/sm 00312. 04025. 014. 336. 64322dvQ65. 16 .1936. 6025. 0102. 02122gvdlhJf切應(yīng)力：切應(yīng)力：Pa 1 .10165. 14025. 08 . 910000gRJ6-28解：解：m/s 28. 81 . 014. 3065. 04422dQv由伯努利方程得由伯努利方程得m 9 .436 .1928. 8)1 . 020042. 0126. 08 .

12、035 . 0(2)3(22gvdlH出閥彎進補充題補充題1: 一水平放置的突然擴大管路，直徑由一水平放置的突然擴大管路，直徑由d1=50mm擴大擴大到到d2=100mm，在擴大前后斷面接出的雙液比壓計中上部為水，在擴大前后斷面接出的雙液比壓計中上部為水，下部為下部為 =15.7kN/m3的四氯化碳，當流量的四氯化碳，當流量Q=16 m3/h時的比壓時的比壓計讀數(shù)計讀數(shù)h=173mm，求突然擴大的局部阻力系數(shù)，并與理論計算，求突然擴大的局部阻力系數(shù)，并與理論計算值進行比較值進行比較 。 解：解：m/s 265. 205. 014. 33600/16442211dQvm/s 566. 04/12

13、 vv根據(jù)伯努利方程得突擴損失根據(jù)伯努利方程得突擴損失m 141. 06 .19566. 0265. 28 . 9173. 0)7 .158 . 9(222222121gvvpphm局部阻力系數(shù)局部阻力系數(shù) 54. 0265. 2141. 06 .1922211vghm5625. 0)1 (2211AA理論hd1d27-17-2習題習題7題題7-5圖圖題題7-4圖圖題題7-3圖圖7-37-47-5題題7-7圖圖7-67-77-9解：（解：（1） /sm 101.2226 .190.013.140.62233-2gHAQm 5 . 1275. 075. 0Hgpv/sm 101.6126 .19

14、0.013.140.82233-2gHAQn（2） （3） 7-11：有一平底空船，其水平面積：有一平底空船，其水平面積為為8m2，船舷高，船舷高h為為0.5m，船自重船自重G為為9.8kN?，F(xiàn)船底破一直徑。現(xiàn)船底破一直徑d為為10cm的圓孔，水自圓的圓孔，水自圓孔漏人船中，試問經(jīng)過多少時間后船將沉沒?？茁┤舜?，試問經(jīng)過多少時間后船將沉沒。 Qh解：船不沉要求船承受的浮力必須等于船的重力，這就要求船解：船不沉要求船承受的浮力必須等于船的重力，這就要求船內(nèi)外水面必須保持一定的高差，此高差內(nèi)外水面必須保持一定的高差，此高差H為為沉沒時間沉沒時間m 125. 088 . 918 . 9gGH水s

15、8 .393125. 06 .1905. 014. 362. 08)125. 05 . 0(2)(2gHAHhQVt7-16解：解： 根據(jù)伯努利方程得根據(jù)伯努利方程得gvdlHgpH2)3(2211出閥彎進m/s 37. 4025. 010025. 0143 . 035 . 0)5201 (6 .193)(2211dlHgpHgv出閥彎進/sm 00214. 04025. 014. 337. 44322dvQ7-18 7-18 如圖，壓力水箱中的水，經(jīng)由兩段如圖，壓力水箱中的水，經(jīng)由兩段串聯(lián)的管道恒定串聯(lián)的管道恒定出流。出流。已知壓力表的讀值已知壓力表的讀值pM=98000Pa，水頭，水頭H=

16、2m，管長，管長l1=10m， l2=20m，管徑，管徑d1=100mm， d2=200mm，若沿程阻力系數(shù)若沿程阻力系數(shù)1= 2=0.03，試求通過的流量并繪制總水頭線和測壓管水頭線。試求通過的流量并繪制總水頭線和測壓管水頭線。解解 列列a-a和和2-2的伯努利方程的伯努利方程2222laMhgvgpHgvdlgvvgvdlgvhla22)(222222222121111212入口aaH2d1, l1d2, l2 2QpM根據(jù)連續(xù)性方程得根據(jù)連續(xù)性方程得 v2=v1(d1/d2)2 故故4212122221222121111)(2)1 (2)(1 2)(ddgvdlgvddgvdlgpHM入

17、口42122222211111)(1 ()(1 /22dddldddlpgHvM入口代入數(shù)據(jù)計算結(jié)果代入數(shù)據(jù)計算結(jié)果通過管道的流量通過管道的流量m/s 385. 75 . 0)2 . 02003. 01 (5 . 01 1 . 01003. 05 . 01000/98000226 .194221v/sm 058. 041 . 014. 3385. 7432211dvQad1, l1d2, l2 QpM10.612.260.690.1712總水頭線圖總水頭線圖5-20解：解：233222211)()(cBcBAcQlaqQlaqqQlaH查表查表5-3得：得：a1=9.3 s2/m6， a2=4

18、3 s2/m6， a3=375 s2/m6代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得m 14.10)1010(100375)1015(45043)1025(3503 . 9232323H補充題補充題1：工廠供水系統(tǒng)，由水塔向：工廠供水系統(tǒng)，由水塔向A、B、C三處供水，管道均三處供水，管道均為鑄鐵管，沿程阻力系數(shù)為鑄鐵管，沿程阻力系數(shù)約為約為0.035，已知流量，已知流量qA=10 L/s，qB=5 L/s，QC=10 L/s，各段管長，各段管長l1=350m，l2=400m，l3=150m，各段直，各段直徑徑d1=200mm， d2=150mm，d3=100mm，整個場地水平，試求水，整個場地水平，試求水塔出口壓強

19、。塔出口壓強。 解：先求出各管段阻抗解：先求出各管段阻抗 525251211/ms 50.31698 . 92 . 014. 3350035. 088gdlS525252222/ms 28.152648 . 915. 014. 3400035. 088gdlS525253233/ms 43.434678 . 91 . 014. 3150035. 088gdlS水塔出口壓強：水塔出口壓強：OmH 76. 901. 043.43467015. 028.15264025. 05 .3169)()(2222232221233222211CCBCBAQSQqSQqqSQSQSQSh補充題補充題2：如圖所

20、示的長管管網(wǎng)，各支路的直徑，管長如圖，各：如圖所示的長管管網(wǎng)，各支路的直徑，管長如圖，各條管線沿程阻力系數(shù)均相同：條管線沿程阻力系數(shù)均相同： 。已知管路的輸入流量。已知管路的輸入流量 Q=500L/s。求：（。求：（1）各支路流量；（）各支路流量；（2） A、B兩點間的水頭損兩點間的水頭損失；（失；（3）如果用一條等效管線替代）如果用一條等效管線替代A、B間的三條管線，使得兩間的三條管線，使得兩點間通過的流量與水頭損失不變，則等效管線的阻抗為多少。點間通過的流量與水頭損失不變，則等效管線的阻抗為多少。 025. 0ABl1=1000m, d1=0.25ml2=600m, d2=0.2ml3=1

21、000m, d3=0.25mQ=500 L/s解解：（：（1）2252282SQQdglgvdlhf阻抗阻抗 gdlS528并聯(lián)管路并聯(lián)管路 233222211QSQSQS11512252111212739. 0QQdldlQSSQ11313QQSSQ1321739. 2QQQQQL/s548.182739. 2500739. 231QQQL/s 904.134212QQQm 632.70182548. 025. 014. 38 . 91000025. 0882522151211211QdglQSh損5222/ms 528.2825 . 0632.70QhSlAB等效（2）（3）習題8解：查表

22、，得解：查表，得 粗糙系數(shù)粗糙系數(shù) 025. 0n過流斷面積過流斷面積2m 48. 62 . 1)2 . 123()(hmhbA濕周濕周m 37. 8212 . 1231222mhb水力半徑水力半徑m 77. 0AR/sm 29.3877. 0025. 0111/26/16/1RnC謝才系數(shù)謝才系數(shù) 8.12/sm 08. 30002. 077. 029.3848. 63RiACQ所求流量所求流量 8.13解：查表，得解：查表，得 粗糙系數(shù)粗糙系數(shù) 017. 0n矩形斷面水力最優(yōu)時：矩形斷面水力最優(yōu)時：, 2hbh2hR 2/13/83/16/121ihnRiRnbhRiACQ流量關(guān)系流量關(guān)系

23、 m 7 . 1001. 02)7 . 9017. 0(2)(16/38/18/316/38/18/3inQh故故 m 4 . 32 hb思考：如果是已知邊坡系數(shù)的梯形渠道呢？思考：如果是已知邊坡系數(shù)的梯形渠道呢？8.14解：解：過流斷面積過流斷面積2maxm 25. 18 . 01vQA2/13/2iRnARiACQ由流量關(guān)系由流量關(guān)系 m 366. 00022. 0)25. 1103. 0()(4/33/24/33/2iAnQR得得 濕周濕周m 415. 3RA由由hmhbA)( 212mhb25. 1)(hhb415. 322hb解得解得m 0 . 2 m, 5 . 0bh補充題：梯形斷面明渠，底坡是補充題：梯形斷面明渠，底坡是0.0005，邊坡系數(shù)，邊坡系數(shù)1.0，粗糙系，粗糙系數(shù)數(shù)0.02，按水力最優(yōu)斷面條件求均勻流流量為，按水力最優(yōu)斷面條件求均勻流流量為10m3/s時的渠道時的渠道底寬和正常水深。底寬和正常水深。 解：解：梯形斷面水力最優(yōu)時梯形斷面水力最優(yōu)時hR5 . 0流量流量 解得解得 828. 0) 12(2)1(22mmhbhb828. 02828. 1)(hhmhbA則則水力最優(yōu)水力半徑水力最優(yōu)水力半徑 3/82/13/22875. 11hiARnRiACQm 157. 2)118. 1(8/3Qhm 786. 18