工程流体力学考试答案

1.6、两种不相混合的液体有一个水平的交界面 O-O，两种液体的动力粘性系数 分别是 =0.14Pas, =0.24Pas；两液层厚度分别为12 =0.88mm， =1.2mm，假定速度分布为直线规律，试求推动底面积2 A=1000cm2平板在液面上以匀速 U=0.4m/s 运动所需的力？ 解： 设两层液体交界面处的液体运动速度为 U0(未知)。 交界面处，下层液体对上层液体的摩擦切应力为 ，上层液体对下层液体的1 摩擦切应力为 ，根据两层液体中的速度梯度不难得到2 ， （6 分）01U102 显然，这两个在交界面处的切应力应当是大小相等、方向相反的。由 （4 分）1020 解出 12102U 122 于是可得作用在运动平板上的摩擦力，与其大小相等、方向相反的，也就是维 持平板运动所需之力为 12UAF = =3.54N （5 分）0.4.018 55.如图所示，一并联管路，流量 ， ，管长L/S0Q/S31 米， 米，管径1l502l 毫米，管子为清洁铸铁管，d 试求 为若干？2 解：由于在并联管路上，各管段比 能损失相同，即 21ffh 也就是 ，查表知 ，21klQm01dL/S0381.k 且 ， L/S9182053512112212 .lQ)(lk)(lk 查表可知 时， ，则管径近似为 150mm.SL80/.50d 5-5. 如图所示，水由水塔 A 流出至 B 点后有三支管路，至 C 点又合 三为一，最后流入水池 D，各管段尺寸 分别为 d1=300 毫米, =500 米； d2=250 毫米， =300 米； d3=400 毫米， =800 米； dAB=500 毫米， =800 米； dCD=500 毫米， =400 米；管 子为正常情况，流量在 B 点为 250 升/ 秒。试求全段管路损失水头为若干？ 解：对并联管路 ，而 ，32lllhh12lQk11 11lhkl 同理 ，22lkQ33lk 因为 ，经查表知： 升/米，)(3211B llh 061k 升/米， 升/米， 升/米， 升/米，5682.k63k97ABk3927CD 从而 ，则 米。)80.50(h56.h 所以 mh2o。7.38)382407(2)( hklQH2CDAB2CDAB 5-6. 一连续出流管路，长 10 米，其通过流量为 35 升/秒，连续 分配流量为 30 升/秒，若水头损失为 4.51 米时，其管径应为若干？ （按正常管计算） 解： 升/秒， 升/秒35TQ30p2T2f Q1klh 1l2l 3l ABCDl 即 ， 所以 30153k105422. 5709k2 查表知对应的管径为 毫米。d 5-7. 水塔 A 中其表面压强 =1.3 大气压（表） ，水经水塔 A 通 过不同断面的管道流入开口水塔 B 中，如图所示。设两水塔的水面差 H=8 米，各管段的管径和长度分别 为： d1=200 毫米， =200 米； d2=100 毫米, =500 米。管子为 正常管。仅计阀门所形成的局部阻 力，试求水的流量为若干？ 解：选取截面 H 及 2-2 为研究对象。2-2 表压强为 0，由伯努利方程 得 ， ，从而 . 21w01hgp21gpHh21w 各个局部损失系数如下: 管进口 ，阀门5.k1 432k 突缩： ，所以 .42dA09 局部损失系数之和 8.549.51i k 由于 ，从而 升/秒。)(2gpHv01AvQ 5-10. 如图所示，两贮水池的水 面差 H=24 米，各管路尺寸分别为： d1= d2= d4=100 毫米， d3=200 毫米， l1= l2= l3= l4=100 米；管路的摩擦 阻力系数 ，02521. ；闸阀的阻力系数 。试03.3 求管路系统中的流量为若干？又当闸 阀关闭时，问各管段的流量将如何变 化？ 0p1l2l 解： ，则3l2lhg2vdlg2vl33)( 因为 ，2dQ4v43 将 ， ， ， 米， 毫米，052.0.1032l102d 毫米代入上式并整理可得d （1）22341 因为 g2vdlvlgvdlH421 即 （2）)(890602543 21Q. 又因为 （3）Q1 （4）4Q 综合上述(1),(2),(3),(4)式知， 升/秒， 升/秒，4214.62.Q 升/秒。20. 当闸阀关闭时, ， ，421关03QgvdlvlgvdlH2421 因为 d1= d2= d4=100 毫米