流體力學作業(yè)試題庫與答案

./第一章緒論思考題1-1何謂流體連續(xù)介質(zhì)模型？含有氣泡的液體是否適用連續(xù)介質(zhì)模型？答：所謂流體的連續(xù)介質(zhì)模型,即把流體視為沒有間隙地由流體質(zhì)點充滿它所占據(jù)的整個空間的一種連續(xù)介質(zhì)其物理性質(zhì)和物理量也是連續(xù)的。若氣泡相對于液體而言可以看作孤立的點的話,則含有氣泡的液體可以適用連續(xù)介質(zhì)模型。習題11-3如題圖所示,設(shè)平行板間隙為0.5mm,中間充滿液體,上板以U＝0.25m/s的速度平移,施于單位面積的力為2Pa,試求液體的粘度為多少？解：液體粘度1-4求題圖所示的軸與軸套之間的流體粘度。解：第二章流體靜力學習題22-5用多管水銀測壓計測壓,,題圖中標高的單位為m,試求水面的壓強p0。解：2-9一盛水的敞口容器作加速運動,試求下列兩種情況下容器內(nèi)靜壓強的分布規(guī)律：〔1〕自由降落；〔2〕以等加速度a向上運動。解：〔1〕〔2〕2-12試求開啟題圖所示水閘閘門所需的單寬拉力F。不計閘門自重與轉(zhuǎn)軸摩擦力。解：2-16試定性繪出題圖中各ABC曲面的壓力體圖。答：第三章流體運動基本原理習題33-1已知二元流,其流速分布為ux＝x2t,uy=-2xyt。試求t=1,點<-2,1>處的流線方程和跡線方程。解：3-3已知流速場為。試問〔1〕它是均勻流嗎？〔2〕它是無旋流嗎？解：〔1〕〔2〕3-5試求題3-3中的旋轉(zhuǎn)角速度。解：根據(jù)題3-3所列方程,可得3-9已知流函數(shù),試求速度勢函數(shù)。解：第四章恒定總流基本方程4-5有一管路,由兩根不同直徑的管子與一漸變連接管組成。已知dA=200mm,dB=400mm,A點相對壓強pA為6.86×104N/m2,B點相對壓強pB為3.92×104N/m2；B點處的斷面平均流速vB為1m/s。A、B兩點的高差為△z為1m。要求判別流動方向,并計算這兩斷面間的水頭損失hw。解：選取A點所在平面為基準面,則zA＝0,zB＝1m,假設(shè)流向為A到B。4-7如題圖所示,一盛水的密閉容器,液面恒定,其上相對壓強p0為4.9×104N/m2。若在容器底部接一段管路,管長為4m,與水平面夾角,出口斷面直徑d＝0.05m。管路進口斷面中心位于水下深度H＝5m處,水出流時總的水頭損失為2.3m,取а1＝а2＝1,求出水流量qv。解：以出水口中心線端點所在水平面為基準面,取斷面1-1、2-2,則z1＝0,斷面2-2的相對壓強為p2＝p0,斷面1-1的相對壓強為p1＝04-8一水平變截面管段接于輸水管路中,管段進口直徑d1＝0.1m,出口直徑d2＝0.05m.。當進口斷面平均流速v1為1.4m/s,相對壓強p1為5.88×104N/m2時,若不計兩截面間的水頭損失,試計算管段出口斷面的相對壓強p2。解：取管道中線所在水平面為基準面,則4-15在寬為b＝2.0m的矩形斷面渠中修建一寬頂堰,堰高P＝1.2m,上下游水深分別為h1＝3.0m和h2＝1.5m,流量qv＝5.2m3/s。試求水流作用于堰上的水平推力。解:〔1〕取控制體取堰前漸變流斷面1-1至堰后漸變流斷面2-2所截取的寬為b＝2.0m的水體所占空間為控制體。〔2〕選坐標系取直角坐標xOy,如圖所示。〔3〕受力分析設(shè)堰體對水流的水平作用力為FR’,則控制體所受的水平力Fx為〔4〕列動量方程求FR’列x方向的總流動量方程,取,有①〔5〕補充條件求v1與v2連續(xù)性方程：對寬度b=2.0m有②將已知條件代入②,得將v1與v2代入①式,得解得FR’＝61.6kN水流作用于堰上的水平推力與FR’大小相等、方向相反,即FR＝61.6kN,方向向右。4-18水流通過平置變截面彎管。若已知彎管的直徑d1＝0.25m,d2＝0.2m,流量qv＝0.12m3/s。斷面1-1的相對壓強pA為1.764×105N/m2,管子中心線均在同一水平面上,求固定此彎管所需的力FRx與FRy。不計水頭損失。解：〔1〕取控制體取斷面1-1與斷面2-2與管壁所圍成的水體為控制體?！?〕選坐標系取直角坐標xOy,如圖所示?！?〕受力分析①②〔4〕列動量方程列x、y方向的總流動量方程,取,有③④〔5〕補充條件求v1、v2與p2由連續(xù)性方程求v1、v2：,代入已知條件得由伯努力方程求p2：基準面選在管軸線所在平面上,則z1＝z2＝0。計算斷面分別選在彎管進出口斷面1-1和2-2,計算點取在管軸線上。取а1＝а2＝1,不計水頭損失,得：代入已知條件得p2＝1.721×105N/m2將求得的v1、v2與p2等已知條件代入①②③④,聯(lián)立解得FRx＝8948.6N,方向向左；FRy＝4945.3N,方向向上。第五章量綱分析和相似理論習題55-8用直徑為1.2m的圓管輸送煤氣,為確定其三通管的水頭損失〔〕,采用t=20℃,qv=0.075m3/s的水進行實驗。已知煤氣ρ=40kg/m3,μ=0.0002N·s/m2,ν=25m/s。試確定模型實驗比尺,以與原型與模型之間的水頭損失關(guān)系。解：5-