流体力学习题集与答案解析Word下载.docx
《流体力学习题集与答案解析Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流体力学习题集与答案解析Word下载.docx（37页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
（C）流体分子间有空隙
2、流体的体积压缩系数
（A）等压（B）
3、在常温下水的密度为
（A）1（B）10
4、空气的体积弹性模数
（D）流体不可压缩
kp就是在条件下单位压强变化引起的体积变化率
等温（C）等密度
kg/m3。
（C）100（D）1000
E=。
（A）
（B）
（C）
（D）
5、温度为20C,压强为105Pa的空气密度为kg/m3。
（A）341（B）17、42（C）1、19（D）0、041
6、水的体积弹性模数空气的弹性模数。
（A）小于（B）近似等于（C）大于
7、静止流体剪切应力。
（A）不能承受（B）可以承受（C）能承受很小的（D）具有粘性时可承受
8、温度升高时,空气的粘性系数。
（A）变小（B）变大（C）不变
9、运动粘性系数的单位就是___
10、
就是非牛顿流体。
（A）水（B）空气
（C）血液
（D）沥青
与运动粘性系数
11、动力粘性系数
的关系为
12、流体的粘性与流体的无关
（A）分子内聚力（B）分子动量交换（C）温度（D）速度剃度
13、润滑油的动力粘性系数
剪切应力为
为。
（A）4（B）1/4（C）25（D）0、04
14、的流体称为理想流体。
已测得
流体微团的角变形速率则
（A）速度很小（B）速度很大（C）忽略粘性切力（D）密度不变
15
的量纲就是
、表面张力系数
16
的液体
、下列四种液体中,接触角
不润湿固体。
（A）120o（B）20o（C）10o（D）0o
17、动力粘性系数
的流体沿平板壁面
流动,测得离壁面
处的速度分布为
，在y=5mm处的粘性切应力为
（A）—2、97（B）0（C）8、9X10-4（D）0、027
18、温度升高时,表面张力系数
（A）增大（B）减小（C）不变
19、毛细液柱高度h与成反比。
（A）表面张力系数（B）接触角（C）管径（D）粘性系数
20
与大气压强
、液滴内的压强
之差
（A）>
（B）二（C）V
第二章流体静力学
1.什么就是绝对压力、相对压力、真空？
它们之间的关系如何？
2•已知大气压力为98、1kN/m2。
求:
（1）绝对压力为117、72kN/m2时的相对压
力;
（2）绝对压力为68、5kN/m2时的真空值各就是多少？
（用水柱高度表示）
3.流体静压力有哪些特性？
4.什么就是等压面？
等压面的两个重要性质就是什么？
5.流体静力学基本方程式有哪几个表达式？
方程式的物理意义、几何意义如何?
6.如图2-34所示，已知
7.如图2-35所示，已知
为多少。
0k
3,p1=64kpa,p2=79、68kpa,求z。
图2-34题6图
1
2Z
A〔=0、2m,A?
=10、0m
P2
T卜
2-35题7图2
2,P1=100kN,试求P2
d
门上的总压力及作用点位置。
=2m,B=1、2m求:
作用于闸
h
8.水深h=3m,大气压pa=1at,求水池底部的相对压强及绝对压强。
9.虹吸管内
最低绝对压强为45kpa,及Pa=1at,试求虹吸管内的最大真空值pv与最大真
空度hv=?
如图2-36所示,D=60mm,d=5npm,h=200rpm,求：
杯口气压的真空度
j2-36题10
11.如图2-37所示，已知铅垂放置闸门,h1=1m
（2）闸门完全淹没，作用在闸
13.如图2-39
向。
图2-40题14图
15.如图2-41所示，一辆小车车箱长L,高H,装有1/2的水，向右行驶,求使水不溢出的最大加速度。
的作用力的大小顺序
卜
I图2-45题18图
图2-46题19图
20.量测容器中A点压强的真空计如图2-47所示，已知：
z1m,h2m,当地大气压为98kPa,求A点的绝对压强，相对压强与真空度。
21.如图2-48所示，已知h10.91,h20.61m,h3h40.305m,油900kg/m3,计算
各液面的相对压强。
图2-48题21图
22.如图2-49所示,用复式测压计测量锅炉中水面上蒸汽的绝对压强p,已知
H3m,h11.4m,h22.5m,h31.2m,h42.3m,试求p值的大小。
图2-49题22图
23.如图2-50所示,一圆柱形容器，直径d1.2m,充满水，并绕垂直轴等角速度旋转
在顶盖上ro0.4m处安装一开口测压管，管中的水位h0.5m。
问此容器的转速n
为多少时顶盖所受的总压力为0
图2-50题23图
24.如图2-51所示,设计自动泄水阀，要求当水位为h时，用沉没一半的加油柱形浮
标将细杆所连接的堵塞提起。
已知堵塞直径d,浮标长I,活动部件的重量G,求浮
标直径D为多少，如果浮标改为圆球形，其半径R应为多少？
图2-51题24图
25.如图2-52所示,，一正方形容不得器，底面积为bb200200mm2,m!
4kg。
当它装水的高度h150mm时，在m?
25kg的载荷作用下沿平面滑动。
若容器的
底与平面间的摩擦系数f0.3,试求不使水溢出时容器的最小的高度H
图2-52题25图
26.如图2-53所示，半径R0.2m,长度I2m的圆柱体与油（比重为0、8）、水接
角,圆柱体右边与容器顶边成直线接触，试求:
（1）圆柱体作用在容器顶边上的力
（2）圆柱体的重量与比重
图2-53题26图
27.如图2-54所示,用熔化铁水（比重为7）铸造带凸缘的半球形零件,已
知,H0.5m,D0.8m,R0.3m,d0.05m,10.02m,20.05m,试求铁水作用
在砂箱上的力
图2-54题27图
第三章流体动力学基础
3-1二元不可压缩流场中，Vx5x3,Vy15x2y,试求点1,2上的速度与加速度。
［答:
v30.41m.Sa167.7ms2］
3-2已知Vx2kyt2,Vy2kxt2,Vz0,式中k就是不为零的常数。
试求:
⑴流线
xyxy
方程。
（2）t1时,通过点1,0流线的形状。
［答：
x2y2tC,流线为x2y21,流线的形状为一圆。
］
3-3流体质点速度沿x方向成线形规律变化，已知相距I50cm两点的速度为
Va2ms,Vb6ms。
流动就是恒定的，试求A、B两点的质点加速度。
aA16m；
s2,aB48ms2］
3-4已知不可压缩流体流动的两个分速度为V2x2y,Vy2y2z,且在z0
处有Vz0。
试求流速分量Vz的表达式。
Vz4xyz］
3-5大管直径d15m,小管直径d21m,已知大管中过流断面上的速度分布为
v6.25r2m；
s（式中r表示点所在半径，单位为m）。
试求管中流量及小管中的平
均速度
qv61.36m［s,v78.13ms］
3-6如图所示以断面平均流速v0.15ms流入直径D20mm的排孔管中的液体,全部经8个直径d1mm的排孔流出，假定每孔流速依次降低2%,试求第1孔与第8孔德流速。
v-i8.04ms,v86.98ms］
3-7试证明下列不可压缩均质流体运动中，哪些满足连续性方程，哪些不满足连续性方程。
（1）vx-ky,Vykx,vz0；
（2）vxkx,vyky,vz0；
（3）v*4x,vy0；
⑷v*4xy,
vy0。
（1）、
（2）满足连续性方程,（3）、（4）不满足连续性方程。
3-8水平放置的水管,直径由d115cm收缩到d27.5cm，已知P14gNcm2、
P21.5gNcm2（g为重力加速度），不计损失,试求管中流量。
qv0.101m3.s］
3-9利用皮托管原理测量输水管中的流量qv。
已知输水管直径d200mm,水银差压计读数hp60mm，断面平均流速v0.84vmax，其中vmax为皮托管前管轴上未受扰动水流的速度。
qv0.102m3s］
3-10油从铅直圆管向下流出。
管直径d110cm,管口处的速度为v11.4m'
s,试求管口下方H1.5m处的速度与油柱直径。
v25.6m；
s,d25cm］
3-11图示为水塔，供水管道系统,h19m,h20.7m。
当阀门打开时，管道中水的平均流速v4ms,总能量损失hw13m，试确定水塔的水面高度H。
[答:
H5.52m]
3-12已知铅直输水管道的直径d200mm,在相距I20m的上下两测压计读数分别为196.2kPa与588.6kPa。
试判断流动方向，并计算水头损失。
从下往上流，hf20.01m]
3-1320oC的水通过虹吸管从水箱吸至B点。
虹吸管直径d160mm,出口B处喷嘴直径d230mm。
当g2m、h24m时，在不计水头损失条件下，试求流量与C点的压强。
qV0.00626m3..s,pc22024.3Pa]
3-14图示一自来水龙头将水从水箱中放出，设水龙头直径d12mm,图示压力表当水龙头关闭时读数为p0.28MPa,打开水龙头后读数为p0.06MPa,求自来水龙头流出的流量，不计损失。
qV2.37103m3,s]
3-15图示一自然排烟锅炉，烟囱直径d1m,烟气流量Q7.135m3s,烟气密度
Hv2
0.7kg.m3,外部空气密度a1.2kgm3,烟囱的压强损失Pw0.035。
d2
为使烟囱底部入口断面的真空度不少于10mm水柱,试求烟囱的高度H。
H32.63m]
3-16已知dA15cm,dB7.5cm,a2.4m,水的流量
2
qV0.02m3「s,PBPa11772Nm2。
（1）如果AB之间的水头损失表示为去，
2g
试求的值。
（2）求水银差压计中的读数h
[答：
3.4,h9.5cm]
3-17在离心水泵的实验装置上测得吸水管上的计示压强Pi0.4g104Pa,压水管上的计示压强P22.8g104Pa（g为重力加速度）©
30cm,d225cm,a1.5m,qv0.1m3.s。
试求水泵的输出功率。
P32.96kW]
3-18如图所示的水平设置的输水弯管,转角60°
直径由d1200mm变为
d2150mm。
已知转弯前断面的压强518kNm2（相对压强）,输水流量
Q0.1m1s,不计水头损失，试求水流对弯管作用力的大小。
Fx0.538kN,Fy0.597kN]
3-19密度1000kg..'
m3的水从图示水平放置的喷嘴喷出流入大气。
已知喷嘴
尺寸D8cm,d2cm,测得出口速度V215ms,求螺栓组A所受的力。
F497N]
3-20一股水平方向上的射流冲击一斜置的光滑平板。
已知射流来流速度为V。
流量为qv，密度为，平板倾角为。
不计重力及流动损失，求射流对平板的作用力及分流流量q%、qv2°
3-21边长b30cm的正方形铁板闸门，上边铰链连接于O,其重力为W117.7N,水射流直径d2cm的中心线通过闸板中心C,射流速度v15ms。
（1）为使闸门保持垂直位置，在其下边应加多大的力F?
⑵撤销力F后，闸门倾斜角就是多少？
忽略铰链摩擦
F35.3N,36°
52]
3-22直径为d4cm,速度为v30ms的水射流,在叶片一端流入，从另一端流出
速度大小不变,但方向随叶片而偏转，试求下列两种情况下射流对叶片作用力。
（1）30°
（2）0,60°
。
（1）FFx=1958N,=0,
（2）F、Fx2Fy2=1958N,=arctan*=-30°
Fx
3-23旋转式喷水器由三个均布在水平平面上的旋转喷嘴组成，总供水量为qV，喷嘴出口截面积为A,悬臂长为R,喷嘴出口速度方向与悬臂的夹角为。
（1）不计一
些摩擦，试求悬臂的旋转角速度。
（2）如果使已经有角速度的悬臂停止，需要施加多大的外力矩M?
也sin,M—sin］
3AR3A
3-24判断流场Vxx2xy2,Vy2xyy就是有旋流动还就是无旋流动。
无旋流动］
3-25设流场中的速度分布为Vx1,Vy2,试判断就是否存在流函数与速度势
，若存在则绘出它们的分布图。
y2x,x2y,为互相垂直的平行直线］
3-26已知平面势流的速度势函数4x2y2，试求速度与流函数。
v8.x2y2，与水平方向的夹角arctan-;
8xy］
x
3-27已知某二元不可压缩流场速度分布Vxx24xy2,Vy2xy4y,试确
定:
（1）流动就是否连续？
（2）流场就是否有旋？
（3）速度为零的驻点位置。
（4）速度势函数与流函数。
流动连续；
流场无旋；
驻点为（0,0）与
（-4,0）；
】x32x2y2x2y2,x2y4xy1y3]
33
3-28已知
（1）vr
0,v-,k就是不为零的常数；
（2）v0,vr,为常
r
数。
试求上述两流场中半径为ri与a两条流线间流量的表示式。
（1）qkln\
（2）q12『叮］
D2
3-29源流与汇流的强度q均为60m2：
s分别位于x轴上的a,0、a,0点,a
为3m。
计算通过（0,4m）点的流线的流函数值，并求该点的流速。
⑴12.29;
vx2.29m,s,Vy0］
3-30将速度为v平行于x轴的均匀流与在原点O的点源叠加而成如图所示
绕平面半柱体的流动，试求它的速度势与流函数，并证明平面半柱体的外形方
程为rq2vsin，它的宽度等于qv。
3-31设在1,0点置有°
的旋涡，在1,0点置有°
的旋涡。
试求沿
下列路线的速度环量。
（1）x2y24;
（2）x1y21;
（3）x2,y2的一
个方形框；
（4）x0.5,y0.5的一个方形框。
3-32给定流场为V2Cy2,Vy2Cx2,Vz0，其中C为常数。
作一个围绕
Oz轴的任意封闭曲线，试用斯托克斯定理求此封闭曲线的速度环量，并说明此环量值与所取封闭曲线的形状无关。
3-33已知某流场的速度为vcr,vr0,Vz0,其中c为常数,r.x2y2。
（1）沿曲线x2y2a2的速度环量；
（2）通过上述圭寸闭曲线所包围的圆面积的旋涡强度J。
2ca2,Jca2]
ryry
3-34有一流场,在ra时,v2222弘0;
在ra
2xy2xy
时,Vxy,VyX,Vz0,求沿图所示曲线Il,l2,l3与I4（l3与14的半径相等）的
速度环量。
I4的半径为ro。
h2a2,，2-a2,I30,I42r；
3-35设流体质点运动的速度分量为Vxy2z,vyz2x,Vzx2y试求涡
线方程。
若涡管断面dA0.0001m2,求旋涡强度J。
第四章相似理论及量纲分析
1.为研究风对高层建筑物的影响，在风洞中进行模型实验，当风速为v9m/s时
测得迎风面压强为42N/m2，背风面压强为20N/m2，试求温度不变风速增
至v12m/s时，迎风面与背风面的压强。
（74.67N,35.56N）
2.一个潮汐模型，按弗劳得相似准则设计，尺度比例系数为i2000,问原型中的一天，相当于模型的时间就是多少？
（32.2min）
3.为研究输水管道上直径600mm阀门的阻力特性，采用直径300mm,几何相似
的阀门用气流做模型实验。
已知输水管道的流量为0.283m3/s,试求模型的气
流量。
（气/水15.6）
（qm2.207m3/s）
4.有一内径d200mm的圆管，输送运动粘度系数为4105m2/s的油，其流
量q0.12m3/s。
若用d50mm的圆管分别用20C的水与20C的空气作模
型实验,试求模型相似时管内应有的流量
（7.553104m3/s,1.139102m3/s）
5.用尺度比例系数i20的模型进行溢流坝的实验，今在模型中测得通过流量qm0.19m3/s时，坝顶水头Hm0.15m,坝趾收缩断面出流速Vcm3.35m3/s,试求原型相应的流量、坝顶水头及收缩断面处的流速。
（qp339.88m3/s,Hp3m,Vcp15m3/s）
6.汽车的高度h2m速度v108km/h,环境温度为20C。
为求汽车阻力在风洞中做模型实验。
设风洞中温度为0C。
气流速度Vm60m/s,试求模型汽车的高度hm；
若在风洞中测得模型汽车阻力Fm1500N，原型汽车阻力有多大？
（hm0.873m,F1830N）
7.光滑圆球以速度v1.6m/s在水中运动，为求圆球受到的阻力F在风洞中用直径放大到2倍的光滑圆球进行模型实验。
为保证两者相似，风洞中的空气速度应多大？
若在风洞中测到的阻力为Fm0.95N,则原型球的阻力有多大？
（Vm12.5m/s,Fp4.4N）
8.小球在不可压缩粘性流体中运动阻力Fd与小球的直径d、等速运动的速度v、
流体的密度、动力粘度系数有关,试导出阻力的表达式
9.雷诺数就是流速v,物体特征尺度I,流体密度，以及流体动力粘度系数这四
个物理量的综合表达，试用n定理推出雷诺数的表达形式。
10.不可压缩粘性流体在水平圆管中做定常流动时，已知流量q与直径d、单位长
度的压降p/l及流体动力粘度系数有关。
试用n定理推出q与这些物理量
的关系。
（qC畀）
11.圆型孔口出流的流速V与作用水头H,孔口直径d,流体的密度，动力粘度系
数与重力加速度g有关，试用n定理推导孔口出流速度的表达式。
/d.、
（vf（,Re,）2gh）H
第五章液流形态及水力损失
5-1用直径d=100mm的管道，输送流量为10kg/s的水,如水温5C试确定管内水的流态。
如用这管道输送同样质量的石油，已知石油的密度为p=850kg/m3运动粘滞系数1、14cm2/s,试确定石油的流态。
5-2有一矩形断面小排水沟，水深h=15cm,底宽b=20cm,流速if0、15m/s,水温为15°
C,试判别其流态。
5-3温度为t=20C的水,以Q=4000cm3/s的流量通过直径d=10cm的水管,试判别其流态。
如果保持管内液体为层流运动，流量应受怎样的限制？
5-4有一均匀流管路,长l=100m,直径d=0、2m,水流的水力坡度J=0、008,求管壁处与r=0、05m处切应力及水头损失。
5-5输油管管径d=150mm,输送油量Q=15、5t/h,求油管管轴上的流速Umax与1km长的沿程水头损失。
已知丫油=8、43kN/m3,v油=0、2cm2/s。
5-6油以流量Q=7、7cm3/s,通过直径d=6mm的细管,在l=2m长的管段
两端接水银差压计，差压计读数h=18cm,水银的容量丫汞=133、38kN/m3,油的
容重丫油=8、43kN/m3。
求油的运动粘度
题5-6图
5-7在管内通过运动粘度v=0、013cm2/s。
的水，实测其流量Q=35cm3/s,长15m管段上水头损失hf=2cmH2O,求该圆管的内径。
5-8液体薄层流（厚度为b）在斜面上向下呈均匀流动，试用取隔离体方法证
明：
流速分布u厂（b2y2）sin
单宽流量Q厂bS
题5-8图
5-9半径r0=150mm的输水管在水温t=15C下进行实验，所得数据为p水
=999kg/m3,卩水=0、001139Ns/m2,u=3、0m/s,?
=0、015。
（1）求管壁处、r=0、5r0处、r=0处的切应力。
⑵如流速分布曲线在r=0、5r0处的速度梯度为4、341/s,求该点的粘性切
应力与紊流附加切应力
（3）求r=0、5ro处的混合长度及无量纲常数k如果令tt,k=?
升级会员 