工程流體力學(xué)習(xí)題及答案(李良)

工程流體力學(xué)習(xí)題

第一部分流體及其物理性質(zhì)

1、按連續(xù)介質(zhì)的概念，流體質(zhì)點(diǎn)是指：

A、流體的分子；B、流體內(nèi)的固體顆粒；C、幾何的點(diǎn)；

D、幾何尺寸同流動(dòng)空間相比是極小量，又含有大量分子的微元體。

2、與牛頓內(nèi)摩擦定律有關(guān)的因素是：

A、壓強(qiáng)、速度和粘度；B、流體的粘度、切應(yīng)力與角變形率;

C、切應(yīng)力、溫度、粘度和速度；D、壓強(qiáng)、粘度和角變形。

3、在研究流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，按照是否考慮流體的粘性，可將流體分為：

A、牛頓流體及非牛頓流體；B、可壓縮流體與不可壓縮流體；

C、均質(zhì)流體與非均質(zhì)流體；D、理想流體與實(shí)際流體。

4、理想液體的特征是：

A、粘度為常數(shù)B、無(wú)粘性C、不可壓縮D、符合0=/丁。

5、流體運(yùn)動(dòng)黏度u的國(guó)際單位是：

222

A、m/s;B、N/m;C、kg/m;D、N-s/mo

6、液體黏度隨溫度的升高而—，氣體黏度隨溫度的升高而o

A、減小，升高；B、增大，減?。籆、減小，不變；D、減小，減小

7、下列說(shuō)法正確的是：

A、液體不能承受拉力，也不能承受壓力

B、液體不能承受拉力，但能承受壓力

C、液體能承受拉力，但不能承受壓力

D、液體能承受拉力，也能承受壓力。

8、下列流體哪個(gè)屬牛頓流體：

A、汽油；B、紙漿；C、血液；D、瀝青。

9、液體的黏性主要來(lái)自于液體：

A、分子熱運(yùn)動(dòng)；B、分子間內(nèi)聚力；C、易變形性；D、抗拒變形的能力。

10、流體是一種物質(zhì)。

A、不斷膨脹直到充滿容器的；B、實(shí)際上是不可壓縮的；

C、不能承受剪切力的；D、在任一剪切力的作用下不能保持靜止的。

11、簡(jiǎn)答題

(1)連續(xù)介質(zhì)假設(shè)

(2)牛頓流體

(3)流體微團(tuán)

12、如圖所示為壓力表校正器。器內(nèi)充滿壓縮系數(shù)為Bp=4.75Xl(Ti°l/Pa的

油液，器內(nèi)壓力為l()5pa時(shí)油液的體積為200mL?，F(xiàn)用手輪絲桿和活塞加壓,

活塞直徑為1cm,絲桿螺距為2mm,當(dāng)壓力升高至20MPa時(shí)，問(wèn)需將手輪

搖多少轉(zhuǎn)？

5l(,

解：po=lOPa,p=20MPa,pP=4.75xlO-1/Pa,

Vo=2OOmL,d=1cm,3=2mm。

4=罟

由式Vdp,得

4V=Vo(p—po)?p=200x10^X(2O-O.1)X1O6X4.75X1O-IO=1.89X1O-6m3

4AV4x1.89x10^

n-=12.04

7td-8-3.14X0.012X0.002

約需要將手輪搖12轉(zhuǎn)。

13、在相距1mm的兩平行平板之間充有某種黏性液體，當(dāng)其中一板以L2m/s

的速度相對(duì)于另一板作等速移動(dòng)時(shí)，作用于板上的切應(yīng)力為3500Pao試求

該液體的黏度。

dvdyIxlO_3

7=u=T—=3500x--------=2.917Pa-s

解：由dy,dv1.2

14、有一塊30X40cm2的矩形平板，浮在油面上，其水平運(yùn)動(dòng)的速度為

10cm/s,油層厚度6=10mm,油的動(dòng)力粘度g=0.102Pa?s,求平板所受的

阻力。

解：A=30x40cm2,u=10cm/s,8=10mm,p=0.102Pa-So

根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律，得平板所受的阻力為

4=0.102x^1^x0.3x0,4=0.12N

dy0.01

第二部分流體靜力學(xué)

1、水力學(xué)中，單位質(zhì)量力是指作用在單位____液體上的質(zhì)量力。

A、面積B、體積C、質(zhì)量D、重量

2、在重力作用下靜止液體中，等壓面是水平面的條件是o

A、同一種液體；B、相互連通；

C、不連通;D、同一種液體，相互連通。

3、壓力表的讀值是：

A、絕對(duì)壓強(qiáng)；

B、絕對(duì)壓強(qiáng)與當(dāng)?shù)卮髿鈮旱牟钪担?/p>

C、絕對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮海?/p>

D、當(dāng)?shù)卮髿鈮号c絕對(duì)壓強(qiáng)的差值。

4、相對(duì)壓強(qiáng)是指該點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)與的差值。

A、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；B、當(dāng)?shù)卮髿鈮?；C、工程大氣壓；D、真空壓強(qiáng)。

5、圖示容器內(nèi)盛有兩種不同的液體，密度分別為外，乃，則有

圖示盛水封閉容器中，1、2、3在同一水平面上，則:

A、Pl>P2>P3B、P|<P2<P3

c、P2>Pi>PiD、Pi=p2<P3

7、用U形水銀測(cè)壓計(jì)測(cè)A點(diǎn)壓強(qiáng)，4=500mm,為=300mm,A點(diǎn)的壓強(qiáng)是:

A、63700N/m2；B、66640N/m2

C、69580N/m2D、60760N/m2

8、對(duì)于相對(duì)平衡液體，有:

A、等壓面不一定是水平面；

B、液體內(nèi)部同一等壓面上各點(diǎn)，處在自由液面下同一深度的面上;

C、z+—-z+—(對(duì)于任意的z”Z2);

lPg2PS

D、dp=〃(Xdx+ydy+Zdz)不成立。

9、對(duì)于相對(duì)平衡液體，說(shuō)法正確的是：

A、等壓面與質(zhì)量力不正交；B、等壓面不可能為水平面；

C、等壓面的形狀與液體密度有關(guān)；D、兩種液體的交界面為等壓面。

10、等壓面與質(zhì)量力關(guān)系是：

A、平行B、斜交C、正交D、無(wú)關(guān)

11、露天水池，水深5m處的相對(duì)壓強(qiáng)為：

A、5kPa、B、49kPaC、147kPaD、205kPa

12、流體處于平衡狀態(tài)的必要條件是：

A、流體無(wú)粘性；B、流體粘度大；C、質(zhì)量力有勢(shì)；D、流體正壓。

13、液體在重力場(chǎng)中作加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其自由面與處處正交。

A、重力；B、慣性力；C、重力和慣性力的合力；D、壓力。

14、簡(jiǎn)答題

(1)壓力的特性

(2)絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力與真空度之間的關(guān)系

15、圖示封閉容器中有空氣、油和水三種流體,壓力表A讀數(shù)為一1.47N/cm2。

(1)試?yán)L出容器側(cè)壁上的靜壓力分布圖；(2)求水銀測(cè)壓計(jì)中水銀柱高度差。

2

pmo=-1,47N/cm，S油=0.7。

設(shè)油水分界面上的相對(duì)壓力為Pml,容器底部的相對(duì)壓力為pm2,U型管左

側(cè)汞水分界面上的相對(duì)壓力為Pm3,油深為hl,水深為h2,根據(jù)靜力學(xué)方程，得

Pmi=Pmo+7油4=-1.47xl04+0.7x9810x3=5901Pa

Pm2=Pmt+/水均=5901+9810x2=25521Pa

pm3=pm2+/水為=25521+9810x0.6=31407Pa

(1)根據(jù)以上數(shù)據(jù)即可繪出容器側(cè)壁上的靜壓力分布圖(上圖);

(2)水銀測(cè)壓計(jì)中水銀柱高度差為

=0.235m=235mm

/束13.6x9810

16、試按復(fù)式水銀測(cè)壓計(jì)的讀數(shù)算出鍋爐中水面上蒸汽的絕對(duì)壓強(qiáng)p。已知:

H=3m,/zi=1.4m,〃2=2.5m,〃3=1.2m,/u=2.3m,水銀的密度"Hg=13600kg/m3。

解：Pl=0Hqg("-%)+〃Pl=「Hgg他-4)+P2

P3=PH20g(力2-H)+P2P3=PHgg仇-e)+Pa

-4)+p=PHgg值-4)+Pl

PH2g限-1)+P2=0Hgg伍4一%)+Pa

pHggW-％+月-%）+p=PHgg%-加+%-%）+P"

P=VHgg（也一也+%一4）一夕H20g（隆一4+比一生）+Pa

=13600X9.807X（2.3-1.2+2.5-1.4）-1000X9.807X（3-1.4+2.5-1.2）+101325

=366310.14（Pa）

P=「Hgg（九一4+為一%）-0H20g（5-4+刈一"）+Pa

=13600x9.80665x（2.3—1.2+2.5—1.4）—1000x9.80665x（3—1.4+2.5—1.2）+101325

=366300.682（Pa）

17、U形水銀壓差計(jì)中，已知hi=0.3m,h2=0.2m,h3=0.25moA點(diǎn)的相對(duì)

壓力為pA=24.5kPa,酒精的比重為0.8,試求B點(diǎn)空氣的相對(duì)壓力。

解：因?yàn)樽笥覂蓚?cè)的U型管，以及中部的倒U型管中1、2、3點(diǎn)所在的水平面

均為等壓面，依據(jù)題意列靜力學(xué)方程，得

P3=PB+/求〃3，。2=。3-7酒精力2，

Pl=P2+/束〃2，PA+7水（4+為）=P1

將以上各式整理后，可得到B點(diǎn)空氣的相對(duì)壓力為

PB=PA+7水（%+:）+7酒精力2一/求（為+h3）

=24.5xio3+9810X［（0.3+0.2）+0.8x0.2-13.6x（0.2+0.25）］

=-2.906xlO4Pa

2906xl4

以mHz。表示為h=-^-=Z-0=_2.96mH.O

/水9810-

18、一矩形水箱長(zhǎng)為/=2.0m,箱中靜水面比箱頂?shù)蚳=0.4m,問(wèn)水箱運(yùn)動(dòng)的

直線加速度多大時(shí)，水將溢出水箱？

解：建立坐標(biāo)系如圖所示，水箱中水所受單位質(zhì)量力分別為

?一。，4=0,fz=-g

代入等壓面微分方程(2—13)式，積分后得等壓面方程為

ax+gz=C

由邊界條件：當(dāng)x=0時(shí)，z=0,得C=0。將x=z=/z代入上式得加速度

2

為

g=2^=2x9.81x0.4=3.924m/s2

xI2.0

19、如圖所示為繞錢鏈O轉(zhuǎn)動(dòng)的傾斜角a=60。的自動(dòng)開(kāi)啟式水閘，當(dāng)水閘一

側(cè)的水位H=2m,另一側(cè)的水位h=0.4m時(shí)，閘門自動(dòng)開(kāi)啟，試求錢鏈至水閘

下端的距離Xo

解：設(shè)水閘寬度為江水閘左側(cè)水淹沒(méi)的閘門長(zhǎng)度為小水閘右側(cè)水淹沒(méi)的

閘門長(zhǎng)度為/2。

作用在水閘左側(cè)壓力為=pghci4其中

1HHA

hc\=-l\=~.―=bl.=b-^~

2sinasina

則

口H,HpgH2h

作用在水閘右側(cè)壓力為Fp2=pghc2A其中

,h，-h

=hl^=b---

%%sinasina

則

rhthPgh2b

Fp2『F2sina

由于矩形平面的壓力中心的坐標(biāo)為

bF

12

=X----=--F

DcxA2

c—bl

2

所以，水閘左側(cè)在閘門面上壓力中心與水面距離為x=---

D13sina

水閘右側(cè)在閘門面上壓力中心與水面距離為x—

D23sina

對(duì)通過(guò)。點(diǎn)垂直于圖面的軸取矩，設(shè)水閘左側(cè)的力臂為4,則

4+(/|-跖)=x

得

(sina3smaJ3sina

設(shè)水閘右側(cè)的力臂為力，則d2+(l2-xD2)=x得

2h}h

d2=x-^-^=x-[-一,;—=x----；—

3sinaJ3sina

當(dāng)滿足閘門自動(dòng)開(kāi)啟條件時(shí)，對(duì)于通過(guò)0點(diǎn)垂直于圖面的軸的合力矩應(yīng)為

零，因此

pgh2bh

則x----------

2sina13sina2sina3sina

h)

=h2x----------

3sina)

=—!—("3_

3sina

1W3-/?31H2+Hh+h2

3sinaH2-h23sinaH+h

122+2XQ.4+0.42

X-=0.795(m)

3sin60°2+0.4

20、如圖所示，在蓄水容器垂直壁的下面有一1/4圓柱面的部件AB,該部

件的長(zhǎng)度l=1.0m,半徑R=0.4m,水深h=1.2m,試求作用在部件AB上的靜

水總壓力，要求繪制水平分力的壓強(qiáng)分布圖和鉛垂分力的壓力體圖。

解：水平分力P.=0《九4

hc=h-S=1.2-0.4/2=1.0m

A,=RI=0.4x1=0.4n?

水平分力2=1000x9.8x1.0xO.4=3920N（一）

y=（AR-哈）1=（1.2x0.4xLO=O.354m1

鉛垂分力P,=pgV

P,=pgV=1000x9.8x0.354=3469.2N（］）

合力大小尸==5234.7N

合力?方向與水平方向的夾角6=arctan}=41.5°

21、蓄水容器上有三個(gè)半球形的蓋，容器中裝滿水，如圖下所示。已知：液

面高H=2.5m,容器高h(yuǎn)=1.5m,蓋的半徑R=0.5m。求：作用于三個(gè)半球

形蓋的水靜壓力。

22、矩形閘門AB寬為1.0m,左側(cè)油深=，水深/?2=2m,油的比重為

0.795,閘門傾角a=60。，試求閘門上的液體總壓力。

水

餐

解：設(shè)油，水在閘門上的分界點(diǎn)為反則油和水在閘門上靜壓力分布如

圖所示?，F(xiàn)將壓力圖/分解成三部分月，%乙，而尸=E+鳥(niǎo)+￡,

AE=-^~=——=1.155m

rHcitnzvcin4八。

h2

EB=—=—=-----=2.31m

sinasin60°

p=y\=0.795x9810x1=7799Pa

E油

PB=PE+YA=7799x9810x2=27419Pa

水

F}=-pEAEx[=-x7799x1.155=4504N

F2=pEEBxI=7799X2.31=18016N

居=-(PB-PE)^XI=-X(27419-7799)x2.31=22661N

故總壓力下=6+五+居=4504+18016+22661=45.18kN

23、一弧形閘門，寬2m,圓心角a=30。，半徑r=3m,閘門轉(zhuǎn)軸與水平面齊

平，求作用在閘門上的靜水總壓力的大小與方向（即合力與水平面的夾角）。

解：由圖可知〃=rsina=3xsin3(T=1.5m

弧形閘門所受的水平分力為

=L丫加=lx9810x2xl.52=2.207xl04N

22

弧形閘門所受的水平分力為

191

P7-Vp/=(—rcr——hrcosa)by

11%

=(—x3.14x392——xl.5x3xcos300)x2x9810=7.97xl03N

122

總合力為「=正+號(hào)=j22.072+7.972=23.46kN

6=tg-1"=tg-'義2-=19.86°

總合力與水平面的夾角為P*22.07

第三部分流體動(dòng)力學(xué)

1、用歐拉法表示流體質(zhì)點(diǎn)的加速度。等于：

d，加

VV

A、dr.B、3t.C、e"；D、sJ"o

2、恒定流是:

A、流動(dòng)隨時(shí)間按一定規(guī)律變化；B、各空間點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間變化;

C、各過(guò)流斷面的速度分布相同；D、遷移加速度為零。

3、一元流動(dòng)限于：

A、流線是直線；B、速度分布按直線變化；

C、運(yùn)動(dòng)參數(shù)是一個(gè)空間坐標(biāo)和時(shí)間變量的函數(shù)；

D、運(yùn)動(dòng)參數(shù)不隨時(shí)間變化的流動(dòng)。

4、均勻流是：

A、當(dāng)?shù)丶铀俣葹榱?；B、遷移加速度為零；

C、向心加速度為零；D、合成加速度為零。

5、變直徑管，直徑Di=320mm,D2=160mm,流速vi=1.5m/s,V2為：

A、3m/sB、4m/sC、6m/sD、9m/s

6、恒定流動(dòng)中，流體質(zhì)點(diǎn)的加速度：

A、等于零；B、等于常數(shù)；C、隨時(shí)間變化而變化；D、與時(shí)間無(wú)關(guān)。

7、在流動(dòng)中，流線和跡線重合。

A、無(wú)旋；B、有旋；C、恒定；D、非恒定。

8、粘性流體總水頭線沿程的變化是：

A、沿程下降B、沿程上升C、保持水平D、前三種情況都有可能

9、粘性流體測(cè)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

10>流線與流線，在通常情況下：

A、能相交，也能相切；B、僅能相交，但不能相切；

C、僅能相切，但不能相交；D、既不能相交，也不能相切。

11、歐拉法研究的變化情況。

A、每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的速度B、每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的軌跡

C、每個(gè)空間點(diǎn)的流速D、每個(gè)空間點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)軌跡

12、應(yīng)用總流的伯努利方程時(shí)，兩截面之間o

A、必須都是急變流B、必須都是緩變流

C、不能出現(xiàn)急變流D、可以出現(xiàn)急變流

13、歐拉法描述流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)：

A、直接；B、間接；C、不能；D、只在恒定時(shí)能。

14、一維流動(dòng)中，“截面積大處速度小，截面積小處速度大”成立的必要條件

是：

A、理想流體；B、粘性流體；C、可壓縮流體；D、不可壓縮流體。

paV2

ZH-----1-----

15、伯努利方程中Pg2g表示：

A、單位重量流體具有的機(jī)械能；B、單位質(zhì)量流體具有的機(jī)械能；

C、單位體積流體具有的機(jī)械能；D、通過(guò)過(guò)流斷面流體的總機(jī)械能。

16、水平放置的漸擴(kuò)管，如忽略水頭損失，斷面中心的壓強(qiáng)，有以下關(guān)系：

A、POP2；B、Pi=P2；C、P—P2；D、不定。

17、文丘里管用于測(cè)量()。

A.流體點(diǎn)流速；B.流體密度；

C.流體流量；D.流體點(diǎn)壓強(qiáng)。

18、虹吸管最高處的壓強(qiáng)0

A、大于大氣壓B、等于大氣壓C、小于大氣壓D、無(wú)法確定

19、動(dòng)能修正系數(shù)是反映過(guò)流斷面上實(shí)際流速分布不均勻性的系數(shù)，流速分

布,系數(shù)值_______，當(dāng)流速分布時(shí)，則動(dòng)能修正系數(shù)的值接近于

A、越不均勻；越?。痪鶆?；1。B、越均勻；越小；均勻；I0

C、越不均勻；越??；均勻；零。D、越均勻；越小；均勻；零。

20、動(dòng)量方程式中流速和作用力。

A.流速有方向，作用力沒(méi)有方向。B.流速?zèng)]有方向，作用力有方向。

C.都沒(méi)有方向。D.都有方向。

21、簡(jiǎn)答題

(1)拉格朗日法與歐拉法的區(qū)別

(2)流線與跡線

(3)過(guò)流斷面

(4)伯努利方程的物理意義

(5)氣穴與氣蝕

(6)控制體

22、圖示一有壓管道，小管直徑dA=0.2m,大管直徑dB=0.4m,A點(diǎn)壓強(qiáng)水頭

為7mH20,8點(diǎn)壓強(qiáng)水頭為4mH20,已知大管斷面平均流速VB=lm/s,B點(diǎn)

比A點(diǎn)高1m。求管中水流的方向。

t

解:

連續(xù)性方程

/斷面的總水頭/=烏&+五=7.816m

2gpg

8斷面的總水頭4=里&+&+“=5.051m

2gpg

HA>HB、水流從人流向3.

23、水管直徑50mm,末端的閥門關(guān)閉時(shí)，壓力表讀數(shù)為ZlkN/n?,閥門打

開(kāi)后讀數(shù)降至5.5kN/m2,如不計(jì)管中的壓頭損失，求通過(guò)的流量。

24、用水銀壓差計(jì)測(cè)量水管中的點(diǎn)速度u,如讀數(shù)AhnGOmm,求該點(diǎn)流速。

解：根據(jù)題意，由流體靜力學(xué)方程，得

p「p=（y汞-y）Hi=（p兼-p）gAh

列伯努利方程，基準(zhǔn)面取在管軸線上，得

則

3

l2（p0-p）_|2（一夕）_）2x（13.6-l）x9.81xlOxO.O6.

〃=J-----=41---------=Q/------------------------；--------=J.OJm/s

\P\PV103

25、流量為0.06m3/s的水，流過(guò)如圖所示的變直徑管段，截面①處管徑5=

250mm,截面②處管徑d2=150mm,①、②兩截面高差為2m,①截面壓力

pi=120kN/m2,壓頭損失不計(jì)。試求：水向下流動(dòng)，②截面的壓力及水銀壓

差計(jì)的讀數(shù)。

解：（1）由連續(xù)性方程，得

40_4x0.06

=1.223nVs

%^--3.14x0.252

4Q4x0.06

=3.397nVs

2

兀d；3.14x0.15

（2）列出①、②兩截面間的伯努利方程，基準(zhǔn)面取在②截面上；同時(shí)列出U

型管的靜力學(xué)方程，

22

且+“+乜=正+叫

72g/2g

但+/"）-必=（人一/）/〃

223

p2=p,+rW+-^-/—^-7=(120+9.81x2+-xl.223--x3.397)xl0

得2g2g22

=134.6x103N/m2=134.6kN/m2

(120—134.6+9.81x2)x1()3

An=---------=-----=--------------------；---=0.0406m=40.6mm

。永一丁)(13.6—1)x9.81x103

26、供水系統(tǒng)如圖所示。已知水箱內(nèi)壓力P4為30米水柱，所有管道的直徑

lOOmmo泵前真空度為6米水柱，吸入管沿程損失不計(jì)，排出管沿程損失

hL3-4=16m水柱，濾網(wǎng)處局部損失為4倍速度水頭，每個(gè)彎頭局部損失均為1

倍速度水頭，排出管進(jìn)入上水箱的局部損失為1倍速度水頭。求：1）泵的

排量Q;2）泵的揚(yáng)程Em；3）3-3截面處壓力p3；4）若泵的效率77=0.8,

求泵的軸功率N軸。

27、如圖所示為離心式水泵抽水裝置。已知流量。=201/s,幾何給水高度

%=18m。吸水管長(zhǎng)度Zi=8m,管徑Ji=150mm；壓水管長(zhǎng)度Z2=20m,管徑

J2=100mmo沿程摩阻系數(shù)2=0.042,局部水頭損失系數(shù)為：進(jìn)口鼻=5.0,彎

頭口=0.17。水泵的安裝高度Hs=5.45m,水泵進(jìn)口的允許真空度gv]=7mH2O。

試校核水泵進(jìn)口的真空度自。

解:

嗎=任區(qū)嗎=11321nzs

17T#3.14xO.152

4Q4x20xl05c一〃

v,二——?二一’一.'?—v=2.548m/s

1角3.14xO.I1

對(duì)0-0斷面和1-1斷面列伯努利方程，有

P?=q,+左+竽+%-

pgPd2g

=(人力+L+

=(0.042x+5.0+0.17jx彳［：［=0.484m

.p.-p>〃「泮」

h=---------=H，+二"+配>T

rPR2g

=5.45+1?中：+0.484=6.0m

2x9.8

28、圖示裝置水管鏈連的噴嘴，管路直徑Di=100mm,管嘴出口直徑

D2=50mm,流量20L/S,不計(jì)算能量損失。試確定管道與噴嘴連接處（1-1截

面）的軸向拉力。

29、如圖所示的分岔管水流射入大氣，干管及分岔管的軸線處于同一水平面

上。己知a=30。，V2=v3=12m/s,Ji=200mm,d2=d3=100mm,不計(jì)水頭損失，

求水流對(duì)分岔管的作用力。

解:

Q?=Q?=…=0.0942m1/s

Q、=+Q?=0.1884m3/s

4Q1,,

%=-示=6m/s

列斷面1-1和2-2的伯努利方程.有

Pt+皿=也+躬.

pg2g~pg2g

，=a?T,P2=0

Pi=yp（v2-?＞）

=-1xlX(122-63)=54kPa

取斷面1-1和2-2、3-3之間的水為控制體，設(shè)F.為分岔管對(duì)水流的作用

力。列。彳方向動(dòng)量方程,有

P)華■-F.=f>QJv1cwa+pO,%cosa-pQ^,

54-F,=2x().0942x12xcos30°-0.1884x6

代入數(shù)據(jù)得巳=0.868kN(一)

水流對(duì)分岔管的作用力與F,大小相等，方向相反。

30、如圖所示，水平放置的45。彎管，入口直徑4=600mm,出口直徑

d2=300mm,入口壓強(qiáng)8=⑷kN/m),流量4V=()425m'/s,若不計(jì)彎管

內(nèi)的水頭損失，試求水對(duì)彎管的作用力。

31、如圖所示，將一平板垂直探入水的自由射流中，設(shè)平板截去射流的部分

流量0=0.012相3/$,并引起射流的剩余部分偏轉(zhuǎn)一角度a。已知射流速度

為30m/s,總流量為=°Q36〃“s,不計(jì)重量及水頭損失。求射流加于平板上

的力和偏轉(zhuǎn)角度a0

第四部分實(shí)際流體的流動(dòng)阻力與能量損失

1、輸水管道在流量和水溫一定時(shí)，隨著直徑的增大，水流的雷諾數(shù)Re就（）

A、增大B、減小C、不變D、不定

2、圓管流動(dòng)的下臨界雷諾數(shù)Re”為（）

A、300B、1200C、3600D、12000E、這些都不是

3、雷諾實(shí)驗(yàn)中，由層流向紊流過(guò)渡的臨界流速上，和由紊流向?qū)恿鬟^(guò)渡的臨界流

速％之間的關(guān)系是（）

（A）vcr>vcr（B）vcr<vcr（C）vcr=vcr（D）不確定

4、管流的雷諾數(shù)Re是（）

丫P

雷諾數(shù)Re反映了（）的對(duì)比關(guān)系

A、粘滯力與重力重力與慣性力

C、慣性力與粘滯力D粘滯力與動(dòng)水壓力

圓管層流流動(dòng)中，過(guò)流斷面上切應(yīng)力分布為（

（a）（b）（c）（d）

7、輸送流體的管道，長(zhǎng)度及兩段的壓強(qiáng)差不變，層流流態(tài)，欲使管徑放大一倍,

4=2d1,則流量Qi應(yīng)為（）

A、2；B、4；C^8；D、16

8、圓管層流流量變化與（）

A、粘度成正比；B、管道半徑的平方成正比；C、壓降成反比；

D、粘度成反比；E、管道直徑的立方成正比

9、管道中紊流運(yùn)動(dòng)，過(guò)水?dāng)嗝媪魉俜植挤希ǎ?/p>

A、均勻分布B、直線變化規(guī)律

C、拋物線規(guī)律D、對(duì)數(shù)曲線規(guī)律

10、水流在管道直徑、水溫、沿程阻力系數(shù)都一定時(shí)，隨著流量的增加，粘

性底層的厚度就（）

A、增加B、減小C、不變D、不定

11、在紊流粗糙管中，（）

A、與紊流光滑區(qū)的阻力系數(shù)相同；B、粘性底層覆蓋粗糙凸起高度；

C、阻力系數(shù)只取決于雷諾數(shù)；D、水頭損失與斷面平均流速的平方成正比;

E、阻力系數(shù)入與相對(duì)粗糙無(wú)關(guān)。

12、圓管紊流過(guò)渡區(qū)的沿程摩阻因數(shù)幾：

A、與雷諾數(shù)及有關(guān)；B、與管壁相對(duì)粗糙%/“有關(guān)；

C、與Re及4"有關(guān)；D、與山及管長(zhǎng)1有關(guān)。

13、沿程摩阻因數(shù)不受股數(shù)影響，一般發(fā)生在。

A、層流區(qū)；B、水力光滑區(qū)；C、粗糙度足夠小時(shí)；D、粗糙度足夠大時(shí)。

14、水力半徑是（）

A、濕周除以過(guò)水?dāng)嗝娣eB、過(guò)水?dāng)嗝娣e除以濕周的平方

C、過(guò)水?dāng)嗝娣e的平方根D、過(guò)水?dāng)嗝娣e除以濕周

15、圓管突然擴(kuò)大的水頭損失可表示為（）

V；-W匕一彩（匕一咳）2為—-

A、2gB、2gC、2gD、2g

16、兩根相同直徑的圓管，以同樣的速度輸送水和柴油，不會(huì)出現(xiàn)情況。

A.水管內(nèi)為層流狀態(tài)，油管內(nèi)為紊流狀態(tài)；

B.水管，油管內(nèi)都為層流狀態(tài)；

C.水管內(nèi)為紊流狀態(tài)，油管內(nèi)為層流狀態(tài)；

D.水管，油管內(nèi)都為紊流狀態(tài)。

17、簡(jiǎn)答題

（1）濕周、水力半徑和當(dāng)量直徑的關(guān)系

（2）水力光滑和水力粗糙

（3）產(chǎn)生沿程水頭損失和局部水頭損失的原因

（4）上臨界雷諾數(shù)和下臨界雷諾數(shù)

（5）水流經(jīng)變截面管道，已知細(xì)管直徑由，粗管直徑d2=2di,試問(wèn)哪個(gè)截

面的雷諾數(shù)大?兩截面雷諾數(shù)的比值Rei/Re2是多少？

18、鑄鐵輸水管長(zhǎng)/=1000m,直徑d=300mm,管材的絕對(duì)粗糙度△=1.2mm,

水溫10℃,通過(guò)流量Q=lOOL/s,試求沿程壓頭損失。

19、做沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)的管道直徑〃=L5cm,測(cè)量段長(zhǎng)度/=4m,水的密

度/7=1000kg/m3,動(dòng)力粘性系數(shù)4=1.518乂10一次下/!?2。試求:（1）當(dāng)流量

Q=0.O3]/s時(shí)，管中的流態(tài)？（2）為保持管中為層流，測(cè)量段最大水頭差

Pl-Pl_

y?

20、推導(dǎo)圓管層流”九和心的計(jì)算公式。

21、一段直徑d=100mm的管路長(zhǎng)/=10m。其中有兩個(gè)90°的彎管（？90°=

0.294）,管段的沿程阻力系數(shù)4=0.037。如拆除這兩個(gè)彎管而管段長(zhǎng)度不變,

作用于管段兩端的總水頭也維持不變，問(wèn)管段中的流量能增加百分之幾？

22、如圖所示，兩水池水位恒定，已知水池水面高差”=50m,管道直徑

d=15cm,管長(zhǎng)/=25m,沿程阻力系數(shù)入=0。3,局部阻力系數(shù)短二°另，

，閥=04,C入=0.5,，出=1。試求管道中通過(guò)的流量外。（公式：沿程損失

---------hj-W—

d2g,局部損失2g)

求彎管的局部阻力系數(shù)。

24、如圖所示有壓涵管穿過(guò)路基，管長(zhǎng)/=50m,管徑d=1.0m,上下游水位

差H=3m,管路沿程阻力系數(shù)％=0.03,局部阻力系數(shù)：進(jìn)口或=05,彎

管么=0.65,水下出口氣”1.0,求通過(guò)流量?

25、如圖所示一輸水系統(tǒng)，已知4=4=0.2加，吸入段長(zhǎng)度/=15加，水的

運(yùn)動(dòng)粘度u=L8xl（）6/水池液面表壓強(qiáng)為=9800',過(guò)濾器兩端接

,_0.3164

汞-水壓差計(jì)，M=O.O5m,設(shè)流動(dòng)狀態(tài)在水力光滑區(qū)，一圾，

Q=（）.O3加3/5。求：（1）過(guò)濾器的局部阻力系數(shù),3?（2）吸入段水頭損失

兒吸？（3）泵前真空表讀數(shù)為多少？（4）設(shè)泵出口泵壓P2=0-8xl（）6Pa,求

泵的有效功率。

注：1——帶保險(xiǎn)活門芻;竺32____彎頭B=。4°

3——過(guò)濾器4——閘門備=0.32

26、虹吸管將A池中的水輸入B池，已知長(zhǎng)度4=3m,4=5m,直徑d=75mm,

兩池水面高差H=2m,最大超高h(yuǎn)=L8m,沿程阻力系數(shù)為=0.02,局部阻力

系數(shù)：進(jìn)口Ke=0.5,轉(zhuǎn)彎Kb=0.3,出口Ko=l,試求流量及管道最大超高

截面的真空度。

B

第五部分有壓流動(dòng)、孔口和管嘴出流

1、在相同水頭”0的作用下，管嘴出流量。與同樣斷面面積的孔口出流量Q1

的關(guān)系為

A、B、QMC、Q,>Q2D、a=2=j2g4°

2、在孔口外接一管嘴，管嘴的出流量比同樣斷面積的孔口出流量大，其主要原

因是O

A、管嘴阻力增加；B、管嘴收縮系數(shù)增大；

C、管嘴收縮斷面處產(chǎn)生了真空；D、孔口收縮斷面處產(chǎn)生了真空。

3、在并聯(lián)管道上，因?yàn)榱髁坎煌噪m然各單位重量液體相同，但通過(guò)

各管的水流所損失機(jī)械能總量卻不相同。

A、表面張力；B、粘滯力；C、測(cè)壓管水頭線；D、水頭損失。

4、在并聯(lián)管路問(wèn)題中，有。

A、流經(jīng)每一短管路的水頭損失相加得總水頭損失；

B、流經(jīng)所有管路的流量相同；

C、流經(jīng)管路的水頭損失相同；

D、當(dāng)總流量已知時(shí)，可直接解得各管的流量。

5、串聯(lián)管路作為長(zhǎng)管計(jì)算，忽略局部水頭損失與流速水頭則o

A、測(cè)壓管水頭線與管軸線重合；B、測(cè)壓管水頭線與總水頭線重合；

C、測(cè)壓管水頭線是一條水平線；D、測(cè)壓管水頭線位于總水頭線上方。

6、簡(jiǎn)答題

(1)管路特性

(2)并聯(lián)管路特征

(3)串聯(lián)管路特征

7、今欲以長(zhǎng)，=800m,內(nèi)徑d=50mm的水平光滑管道輸油，問(wèn)輸油流量欲達(dá)

135L/min,用以輸油的油泵揚(yáng)程為多大(設(shè)油的密度°=920kg/m3,粘度

//=0.056Pa-s\

ZO

135'1。3

v=-^-=1.146%

71屋

60x-x0.052

解:平均流速44

八Vdp1.146x0.05x920

Re=?_=______________=941

流動(dòng)雷諾數(shù)〃0056<2300為層流

沿程水頭損失

/V264IV2648001.1462

h=Z------=-----------=——x------x---------=72.84m

fd2gRed2g9410.052x9.81

因此輸油油泵的揚(yáng)程為"m=%=72.84m（油柱）

8、長(zhǎng)度L=1000m,內(nèi)經(jīng)d=200mm的普通鍍鋅鋼管，用來(lái)輸送運(yùn)動(dòng)粘度

丫=0.355x10、//'的重油，已經(jīng)測(cè)得其流量q=（）.038/s。求沿程損失為

多少。當(dāng)4000VReVI00000時(shí)，多,當(dāng)100000<Re<3000000時(shí)，

嗎0，25

Re-

0221

入=0.0032+3^

Re0237

解：圓管平均速度u=q/(㈤2/4)=].2096m/s,流動(dòng)的Re=曳=6815,

V

j2

2=0.3164/Re025=0.0348,h=2--=12.997m

ffd2g

9、15℃的水流過(guò)內(nèi)徑d=0.3m的銅管。若已知在/=100m的長(zhǎng)度內(nèi)水頭損失

%=2m。試求管內(nèi)的流量Q（設(shè)銅管的當(dāng)量粗糙&=3mm）。

解：管道相對(duì)粗糙度+:急

先假設(shè)管內(nèi)流動(dòng)為紊流阻力平方區(qū)，則由穆迪圖查得：2=。038

/V2

h-A--

由于d2g,

丫=陋:/2x9.81x0.3x2J%

故V2ZV0.038x100

2==1.76X-X0.32=0.124m/

則流量44/

然后，再檢驗(yàn)是否符合以上的假設(shè)

』5。。時(shí)，^-146x10-^

1.76x0.3

Re*=460733

u1.146x10-6與原假設(shè)紊流阻力平方區(qū)相一致

故管內(nèi)的流量。=°」24吆

10、并聯(lián)管道的總流量為Q=25L/s,其中一根管長(zhǎng)/i=50m、直徑di=

100mm,沿程阻力系數(shù)Q=0.03,閥門的局部阻力系數(shù)K=3.0；另一根管長(zhǎng)/2

=30m,直徑d2=50mm,沿程阻力系數(shù)入2=0.04,試求各管段的流量及并聯(lián)

管道的壓頭損失。

11dl

解：（1）各支管阻抗分別為

8(4?+ZK)SxCO.OSx—+3)

4_0.1425

SHI1.489xl0s/m

萬(wàn)2d：g3.142X0.14X9.81

8為2_8x0.04x30

=3.176xl05s2/m5

-3.142X0.055X9.81

,得總阻抗為

SH二SQH21.489X1:X3176X1()5一

H(A&+7^)2(V1.489xl04+73.176xl05)2

那么，各管段的流量為

°=。&=25x1O-3XJ—10061—=20.55XlO-3m3/s

4

'\SH1V1.489xl0

-31006-33

Q2=Q=25xioXLL.=4.45Xiom/s

V5H2V3.176X105

(2)并聯(lián)管道的壓頭損失為

232

hw=5H0=10061x(25xl0-)=6.3Pa

11>水從密閉容器A沿直徑d=25mm、長(zhǎng)度/=10m的管道流入容器B,已

知容器A水面的相對(duì)壓力pi=2at,水面高Hi=Im,H2=5m,沿程阻力系數(shù)

入=0.025,局部阻力系數(shù)：閥門Kv=4.0,彎頭Kb=0.3,試求流量。

解：（1）列兩容器液面間的伯努利方程，基準(zhǔn)面取在地面上，得

T+H'=H^

鼠=加+("「",)=^^+(1.0-5.0)=16皿0

則/9810

阻抗為

8(/+ZK)8x(0.025x—0+0.5+4.0+0.3x3+1.0)

$H舄4g=fl%0.0254x9.81=347x1(}6s2/m5

由鼠=SHQ］得流量為

=2.15x10-3m3/s

Q鵬T

12、工廠供水系統(tǒng)由水泵向A、B、C三處供水，管道均為鑄鐵管，已知流量

Qc=10L/s,qB=5L/s,qA=lOL/s,各段管長(zhǎng)。=350m,/2=450m,/3=100m,

各段直徑di=200mm,d2=150mm,ds=100mm,整個(gè)場(chǎng)地水平，試求水泵

出口壓力。

解析：水的運(yùn)動(dòng)粘度取v=1.0X10-6m2/s,鑄鐵管管壁粗糙度取△=0.4mm。

各管段的流量分別為

Q3=Qc=10x10-3m3/s

33

Q2=4B+Qc=15x10*m/s

3

Qi=4A+Q?=25x]0Tm/s

各管段的平均流速分別為

4Q|4x25x10-

=0.796m/s

萬(wàn)d：3.14x0.22

4Q_4x15x10-3

0.849m/s

茄f-3.14x0.152

-4ft4x10x102

u=1.274m/s

3=乃~名^3.14x0.12

各管段的雷諾數(shù)及其相對(duì)應(yīng)的分界點(diǎn)的雷諾數(shù)分別為

j§om—

Rea1=26.98(5)，=26.98x(理廣=3.28x