流體力學(xué)典型習(xí)題及流體力學(xué)復(fù)習(xí)

一、某流體在相距2mm的兩平行平板間。當(dāng)作用于其中一平板上的切應(yīng)力為30Pa時(shí)，該平板相對于另一平板的線速度為2m/s，求該流體的動力粘度。解：解得二、兩同心圓筒間隙為G，其中充滿動力粘度為μ的液體，若外筒固定，直徑為d的內(nèi)桶以角速度ω旋轉(zhuǎn)。求單位長度的內(nèi)筒所受到的阻抗力矩。解、三、如圖所示一密閉容器，上部裝有密度ρ1=0.8×103kg/m3的油，下部為密度ρ2=103kg/m3的水，已知h1=0.3m，h2=0.5m。測壓管中水銀液面讀數(shù)為h=0.4m。求密閉容器中油面的壓強(qiáng)。解：以表壓強(qiáng)計(jì)算，設(shè)水銀與水的fenjie面處壓強(qiáng)為P則有代入數(shù)據(jù)解得：四、如圖所示，用真空計(jì)測得封閉水箱上部的真空度為0.98×103Pa，若敞口油箱的液面低于水箱液面，且h=1.5m，水銀測壓計(jì)的讀數(shù)h2=0.2m，已知h1=5.61m，求油的密度。解：根據(jù)靜止流體內(nèi)部的靜壓強(qiáng)分布規(guī)律設(shè)密閉水箱上部空氣壓強(qiáng)為P1，有（5分）代入數(shù)據(jù)，以表壓強(qiáng)計(jì)算（4分）解得（1分）五、密閉盛水容器，水深h1=60cm，h2=100cm，水銀測壓計(jì)的讀數(shù)Δh=25cm，如圖所示，試求半徑R=0.5m的半球形蓋子AB所受總壓力的水平分力和豎直分力大小和方向。解：對于半球形蓋子AB，設(shè)水平風(fēng)向分力為Fy，豎直方向分力為Fz，有=37278Pa方向水平向左方向豎直向下六、如圖所示，一變直徑的管段AB，直徑dA=0.2m，dB=0.4m，高度差h=1.0m，用壓強(qiáng)表測得pA=7×104Pa，pB=4×104Pa，用流量計(jì)測得管中流量q=0.2m3/s，試判斷水在管路中流動的方向，并求水頭損失。解：對于單位重量的流體在A-A過流斷面上的機(jī)械能為在B-B過流斷面上的機(jī)械能為帶入能量方程mm,所以管路中水的流向?yàn)锳到B，且在兩斷面之間的水頭損失約為4m水柱。七、如圖所示，水通過虹吸管從水箱吸至B點(diǎn)，虹吸管直徑d1=60mm，出口B處的噴嘴直徑d2=30mm，當(dāng)H1=2m，H2=4m時(shí)，在不計(jì)水頭的損失條件下，試求流量和C點(diǎn)的壓強(qiáng)。解：設(shè)水箱自由液面為過流斷面1-1，噴嘴出口處為過流斷面2-2，列寫伯努利方程，取動能修正系數(shù)為1，不計(jì)水頭損失，以表壓強(qiáng)計(jì)算代入數(shù)據(jù)，解得設(shè)C點(diǎn)所在斷面為3-3則3-3斷面的平均速度對1-1，3-3斷面列寫伯努利方程有代入數(shù)據(jù)解得八、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，并引起射流的剩余部分偏轉(zhuǎn)一角度。已知設(shè)流速度，總流量，平板所截流量。不計(jì)重力及流量損失，求射流加于平板上的力和偏轉(zhuǎn)角度。（15分）qqv0qv2vqv1vv解：假定坐標(biāo)系如圖所示忽略重力及能量損失，根據(jù)伯努利方程可知：1、列寫y方向的動量定理方程∴∴∴2、列寫x軸方向的動量定理與假定方向相同∴射流對平板的沖擊力與大小相等，方向相反，即方向水平向右九、如圖所示，貯水容器壁上裝有三個(gè)直徑d=1m的半球形蓋，側(cè)壁蓋子處于中心位置，H=2.5m，h=1.5m，求每個(gè)蓋子靜水總壓力及方向。HHhd（1）上面半球形蓋總壓力：上面半球形蓋以鉛垂線對稱，水平方向互相抵消，僅受鉛垂方向的作用力F1z，方向向上。（3分）方向豎直向上（1分）（2）側(cè)面半球形蓋總壓力F2為：（3分）（2分）（1分）F2與水平方向夾角α為：（1分）（3）底面半球形蓋總壓力：底面半球形蓋以鉛垂線對稱，水平方向互相抵消，僅受鉛垂方向的作用力F3z，方向向下。（1分）（3分）十、如圖所示，水平放置的圓管由兩段組成，直徑分別為d1=0.01m和d2=0.006m，管路每段長度l=3m，輸送液體的運(yùn)動粘度ν=2*10-5m2/s，通過的流量為q=2*10-4m3/s，管道突然縮小處的局部阻力系數(shù)ξ=0.35（對應(yīng)斷面突變后的速度）。試求管段上的總能頭損失。（注：當(dāng)2323<Re<4000時(shí)，λ=0.025Re1/3；4000<Re<105時(shí)，λ=0.3164/Re0.25，管路光滑）解：（2分）所以，斷面突變前為層流狀態(tài)斷面突變后仍為層流狀態(tài)（2分）所以（2分）所以（4分）流體力學(xué)（機(jī)械類）第1次作業(yè)一、單項(xiàng)選擇題(只有一個(gè)選項(xiàng)正確，共5道小題)1.在研究流體運(yùn)動時(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)際流體正確答案：D解答參考：2.相對壓強(qiáng)是指該點(diǎn)的絕對壓強(qiáng)與 的差值

(A)

標(biāo)準(zhǔn)大氣壓

(B)

當(dāng)?shù)卮髿鈮?/p>

(C)

工程大氣壓

(D)

真空壓強(qiáng)正確答案：B解答參考：3.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正確答案：A解答參考：4.雷諾數(shù)Re反映了( )的對比關(guān)系

(A)

粘滯力與重力

(B)

重力與慣性力

(C)

慣性力與粘滯力

(D)

粘滯力與動水壓力正確答案：C解答參考：5.圓管均勻?qū)恿鬟^流斷面上切應(yīng)力分布為

(A)

拋物線分布，管壁處為零，管軸處最大

(B)

直線分布，管壁處最大，管軸處為零

(C)

均勻分布

(D)

對數(shù)分布正確答案：B解答參考：四、主觀題(共5道小題)6.

參考答案：7.

參考答案：8.

有一貯水裝置如圖所示，貯水池足夠大，當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，壓強(qiáng)計(jì)讀數(shù)為2.8個(gè)大氣壓強(qiáng)。而當(dāng)將閥門全開，水從管中流出時(shí)，壓強(qiáng)計(jì)讀數(shù)是0.6個(gè)大氣壓強(qiáng)，試求當(dāng)水管直徑參考答案：9.

參考答案：10.

水平管路路直徑由d1=10cm,突然擴(kuò)大到d2=15cm，水的流量。（1）試求突然擴(kuò)大的局部水頭損失；（2）試求突然擴(kuò)大前后的壓強(qiáng)水頭之差。參考答案：流體力學(xué)（機(jī)械類）第2次作業(yè)一、單項(xiàng)選擇題(只有一個(gè)選項(xiàng)正確，共5道小題)1.不可壓縮氣體總流能量方程

(A)

1和2斷面上的絕對壓強(qiáng)

(B)

1斷面上的絕對壓強(qiáng)及2動能上的相對壓強(qiáng)

(C)

1和2斷面上的相對壓強(qiáng)

(D)

1斷面上的相對壓強(qiáng)及2斷面上的絕對壓強(qiáng)正確答案：C解答參考：2.動量方程式中流速和作用力

(A)

流速有方向，作用力沒有方向

(B)

流速沒有方向，作用力有方向

(C)

都沒有方向

(D)

都有方向正確答案：D解答參考：3.管道中紊流運(yùn)動，

過流斷面流速分布符合

(A)

均勻分布

(B)

直線變化規(guī)律

(C)

拋物線規(guī)律

(D)

對數(shù)曲線規(guī)律正確答案：D解答參考：4.在紊流粗糙管中

(A)

層流底層覆蓋粗糙高度

(B)

沿程阻力系數(shù)只取決于雷諾數(shù)

(C)

沿程水頭損失與流速的平方成正比

(D)

阻力系數(shù)與相對粗糙無關(guān)正確答案：C解答參考：5.水力半徑是()

(A)

濕周除以過水?dāng)嗝娣e

(B)

過水?dāng)嗝娣e除以濕周的平方

(C)

過水?dāng)嗝娣e的平方根

(D)

過流斷面積除以濕周正確答案：D解答參考：四、主觀題(共16道小題)6.

在流體力學(xué)當(dāng)中，三個(gè)主要的力學(xué)模型是指哪三個(gè)？參考答案：答：（1）連續(xù)介質(zhì)；（2）無粘性流體；（3）不可壓縮流體。7.

參考答案：8.

參考答案：9.

參考答案：10.

在距離為δ的兩平行壁面之間充滿動力粘度為μ的液體，在液體中有一邊長為L的薄板以速度V沿薄板所在平面內(nèi)運(yùn)動。假定沿鉛直方向的速度分布是直線規(guī)律：(1)

當(dāng)薄板距下側(cè)壁面距離為h時(shí)，求薄板運(yùn)動時(shí)的液體阻力？(2)

若h可變，求h為多大時(shí)，薄板運(yùn)動阻力最?。孔钚∽枇槎嗌?？參考答案：11.

圓弧形閘門長b=5m，圓心角，半徑R=4m，如圖所示。若弧形閘門的轉(zhuǎn)軸與水面齊平，求作用在弧形閘門上的總壓力及其作用點(diǎn)的位置。參考答案：12.

參考答案：13.

如圖所示的U形壓差計(jì)測量彎管的局部水頭損失系數(shù)ζ。已知管徑參考答案：14.

今要以長L=80m，內(nèi)徑d=50mm的水平光滑管道輸油，若輸油流量要參考答案：15.

參考答案：16.

試述流體靜壓強(qiáng)的兩個(gè)重要特性。參考答案：流體靜壓力的方向沿作用面的內(nèi)法線方向；靜止流體中任一點(diǎn)的流體靜壓強(qiáng)大小與其作用面在空間的方位無關(guān)。17.

何謂流線？試寫出流線的微分方程式。參考答案：流場中某一瞬時(shí)流體質(zhì)點(diǎn)的速度方向線；18.

粘性流體在圓管中作層流流動時(shí)，其速度分布與切應(yīng)力分布有何規(guī)律？參考答案：答（簡）：速度分布為拋物線分布，切應(yīng)力分布為線性分布。19.

紊流分成哪三個(gè)區(qū)，沿程阻力系數(shù)各有什么特點(diǎn)？參考答案：20.

一個(gè)圓柱體沿管道內(nèi)壁下滑，圓柱體直徑參考答案：21.

如圖，一弧形閘門寬2m，圓心角參考答案：流體力學(xué)（機(jī)械類）第3次作業(yè)三、主觀題(共14道小題)1.

一股由噴管流出的自由射流，沿水平方向沖入固定導(dǎo)流片水平入口，如圖所示。水流截面積參考答案：2.

水平管路直徑由d1=10cm,突然擴(kuò)大到d2=15cm，水的流量（1）試求突然擴(kuò)大的局部水頭損失；（2）試求突然擴(kuò)大前后的壓強(qiáng)水頭之差。參考答案：3.

兩水庫的水面高差H=25m，用管1和管2串聯(lián)接通，不計(jì)局部損失，求流量。如果將管3與管2并聯(lián)，如圖，這時(shí)各管流量各為多少？已知各管長度和管徑分別為參考答案：4.

如圖，水箱上有兩個(gè)完全相同的孔口，H1=6m，H2=2m，試求密封容器上的計(jì)示壓強(qiáng)p。參考答案：5.

流體靜力學(xué)的基本方程式的幾何意義是什么？參考答案：第一項(xiàng)為壓強(qiáng)水頭、第二項(xiàng)為位置水頭，兩項(xiàng)相加為側(cè)壓管水頭；同種、連續(xù)、靜止的均質(zhì)流體中各點(diǎn)的側(cè)壓管水頭為常數(shù)。6.

在均勻流過流斷面上，壓強(qiáng)分布有何規(guī)律？參考答案：答（簡）：過流斷面上壓強(qiáng)服從靜止壓強(qiáng)分布規(guī)律，亦即同一過流斷面上各點(diǎn)的測壓管水頭相等7.

粘性流體的流動可以分為哪兩種流動狀態(tài)？為什么雷諾數(shù)可以用來判斷流態(tài)?

參考答案：答（簡）：層流和紊流；雷諾數(shù)反映的是慣性力與粘性力作用的比值。8.

尼古拉茲實(shí)驗(yàn)曲線圖中，可以分為哪五個(gè)區(qū)域？在五個(gè)區(qū)域中，λ與哪些因素有關(guān)？參考答案：9.

有兩個(gè)同心圓筒，長參考答案：10.

如圖，矩形閘門寬度B=3m，上緣A處設(shè)有固定鉸軸，已知參考答案：11.

大管直徑d1=5m，小管直徑d2=2m，已知大管中過流斷面上的速度分布為式中r表示點(diǎn)所在半徑。試求管中流量及小管中的平均速度。參考答案：12.

如圖所示，水以V=10m/s的速度從內(nèi)徑為50mm的噴管中噴出，噴管的一端則用螺栓固定在內(nèi)徑為100mm水管的法蘭上。如不計(jì)損失，試求作用在連接螺栓上的拉力。參考答案：13.

采用如圖所示的裝置測定900彎頭的局部阻力系數(shù)參考答案：14.

如圖所示的具有并聯(lián)、串聯(lián)管路的虹吸管，已知參考答案：流體力學(xué)（機(jī)械類）第4次作業(yè)三、主觀題(共12道小題)1.

流體靜壓強(qiáng)的方向必然是沿著

。參考答案：作用面的內(nèi)法線方向2.

均勻流過流斷面上壓強(qiáng)分布服從于

參考答案：水靜力學(xué)規(guī)律3.

流線不能相交（駐點(diǎn)處除外），也不能是折線，因?yàn)?/p>

，流線只能是一條光滑的

參考答案：流場內(nèi)任一固定點(diǎn)在同一瞬間只能有一個(gè)速度向量:曲線或直線4.

圓管層流的沿程阻力系數(shù)僅與

有關(guān)，且成反比，而和

無關(guān)參考答案：雷諾數(shù),管壁粗糙5.

液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動是極不規(guī)則的，各部分流體

，這種流動狀態(tài)稱為

。參考答案：相互劇烈摻混紊流6.

參考答案：7.

參考答案：8.

參考答案：9.

參考答案：10.

參考答案：11.

參考答案：12.

參考答案：流體力學(xué)（機(jī)械類）第5次作業(yè)三、主觀題(共11道小題)1.

流體受壓，體積縮小，密度

的性質(zhì)，稱為流體的

；流體受熱，體積膨脹，密度

的性質(zhì)，稱為流體的

。參考答案：流體受壓，體積縮小，密度增大

的性質(zhì)，稱為流體的壓縮性

；流體受熱，體積膨脹，密度減少

的性質(zhì)，稱為流體的熱脹性

。2.

液體靜壓強(qiáng)分布規(guī)律只適用于

。參考答案：靜止、同種、連續(xù)液體