流体力学第四章习题答案教学提纲

1、此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流第四章习题答案选择题 （单选题）4.1 等直径水管，a-a 为过流断面，b-b 为水平面， 1、2、3、4 为面上各点，各点的流动参数有以下关系： （c）aabb1324（a）1p=2p； （ b）3p=4p； （c）1z+1pg=2z+2pg； （d）3z+3pg=4z+4pg。4.2 伯努利方程中z+pg+22vg表示：（a）（a）单位重量流体具有的机械能；（b）单位质量流体具有的机械能；（c）单位体积流体具有的机械能； （d）通过过流断面流体的总机械能。4.3 水平放置的渐扩管，如忽略水头损失，断面形心点的压强，有以下关系：（c）

2、11p122p2（a）1p2p； （ b）1p=2p； （c）1p2p； （d）不定。4.4 黏性流体总水头线沿程的变化是：（a）（a）沿程下降； （b）沿程上升；（ c）保持水平；（d）前三种情况都有可能。4.5 黏性流体测压管水头线的沿程变化是：（d）（a）沿程下降； （b）沿程上升；（ c）保持水平；（d）前三种情况都有可能。4.6 平面流动具有流函数的条件是：（d）此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流无黏性流体； （b）无旋流动； （c）具有速度势； （d）满足连续性。4.7 一变直径的管段ab， 直径ad=0.2m，bd=0.4m， 高差h=1.5m， 今测得a

3、p=302/ mkn，bp=402/ mkn，b处断面平均流速bv=1.5sm/.。试判断水在管中的流动方向。 abh解：以过 a 的水平面为基准面，则a、b点单位重量断面平均总机械能为：423230 101.0 1.50.404.89210009.80729.8070.2aaaaapvhzgg（m）23240 101.0 1.51.55.6921000 9.8072 9.807bbbbbpvhzgg（m）水流从 b 点向 a 点流动。答：水流从b 点向 a 点流动。4.8 利用皮托管原理，测量水管中的点速度v。如读值h=60mm，求该点流速。水h汞u此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删

4、除只供学习与交流解：32229.807 12.660 103.85hgghpu（m/s）答：该点流速3.85um/s。4.9 水管直径50mm，末端阀门关闭时，压力表读值为212/mkn。阀门打开后读值降至5.52/ mkn，如不计水头损失，求通过的流量。解： （1）水箱水位321 1002.141000 9.807phzg（m）（2）阀门开启后，从水箱液面到仪表处列伯努利方程，可得：22pvhgg35.5 10229.8072.145.571000 9.807pvg hg（m/s）20.055.570.0114qva（m3/s）答：通过的流量0.011qm3/s。4.10 水在变直径竖管中流

5、动，已知粗管直径1d=300mm ，流速1v=6sm/。为使两断面的压力表读值相同，试求细管直径（水头损失不计）。此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流d2d13m解：以过下压力表处的水平面为基准面，列伯努利方程如下：2211 1222121 222wpvpvzzhgggg1 20wh，13zm，20z取12，当12pp时，有：222211229.8073694.842vgzv29.74v（m/s）由连续性方程2211v av a12126300235.59.74vddv（mm）答：细管直径为235.5mm。4.11 为了测量石油管道的流量，安装文丘里流量计，管道直径1d=

6、200mm，流量计喉管直径2d=100mm，石油密度=8503/ mkg，流量计流量系数=0.95。现测得水银压差计读书ph=150mm，问此时管中流量q是多少。此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流d1d2hp解：1hgpqkh油其中：0.95；22144120.2229.807440.03590.2110.1dgkdd0.15ph（m）11hghgppqkhkh水油水油10000.95 0.035913.610.158500.0511575（m3/s）51.2（l/s）答：此时管中流量q51.2l/s。4.12 水箱中的水从一扩散短管流到大气中，直径1d=100mm，该

7、处绝对压强1p=0.5 大气压，直径2d=150mm，试求水头h，水头损失忽略不计。此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流hd1d2解： （1）以出水管轴线为基准面，列管径1d与2d处的伯努利方程，可得：2211 122222pvpvgggg取121.0，20p，10.5 101.32550.663pkpa221122 pvv432221250.663 101101.325dvd1224101.3254.9940.1510.1v（m/s）（2）从液面到短管出口列能量（伯努利）方程。2224.9941.2722 9.807vhg（ m）答：水头h1.27m。4.13 离心式通

8、风机用集流器a从大气中吸入空气，直径d=200mm 处接一根细玻璃管，已知管中的水上升h=150mm，求进气流量（空气的密度=1.293/mkg） 。此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流had解：以集流器轴线的水平面为基准面，从距进口一定距离的水平处列到测管处的伯努利方程，可得：22ahppvggg不计损失，取1.02ahppv其中0ap，则hphg水210002 0.15 9.80747.761.29hgv水（m/s）247.760.21.54qva（m3/s）答：进气流量1.5qm3/s。4.14 一吹风装置，进排风口都直通大气，风扇前、后断面直径1d=2d=1m，排

9、风口直径3d=0.5m，已知排风口风速3v=40sm/，空气的密度=1.293/ mkg，不计压强损失，试求风扇前、后断面的压强1p和2p。此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流d1d2d3解：以过轴线的水平面为基准面，以2d及3d截面列伯努利方程：2233322222pvpvgggg其中30p，340v（m/s） ，231.0，232322dvvd4422223323221.290.51401967.52221.0vdpvvd（pa）从大气到1d断面，列伯努利方程：211 1002appvggg其中11.0，0ap（相对压强） ，2312322dvvvd422111.29

10、0.54064.5221.0pv（pa）答：风扇前、后断面的压强164.5ppa，2p967.5pa。4.15 两端开口的等直径u形管，管内液柱长度为l，使液面离开平衡位置而造成液柱振荡，水头损失忽略不计，求液柱的振荡方程z=tf。此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流220011zz解：取 0-0 断面为基准面，由非恒定流的伯努利方程：221122120122lpupuuzzdlgggggt1zz，2zz，120pp，12uu012luluzdlgtgt2ugztl,u z tu tdzu tdt222d zgzdtl令coszct，则2gl0022cossin2ggzz

11、tztll答：液柱的振荡方程0022cossin2ggzztztll。此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流4.16 水力采煤用水枪在高压下喷射强力水柱冲击煤层，喷嘴出口直径d=30mm，出口水流速度v=54sm/，求水流对煤层的冲击力。解：取控制体如图，受力如图。vpav2v1paf2q vvf22220.031000542.06144dfqvv（kn）水流对煤层的作用力与f构成作用力与反作用力，大小为2.061kn，方向向右。答：水流对煤层的冲击力2.061fkn，方向向右。4.17 水由喷嘴射出，已知流量q=0.4sm /3，主管直径d=0.4sm/，喷口直径d=0.

12、1m，水头损失不计，求水流作用在喷嘴上的力。此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流dd解： （1）取过轴线的水平面为基准面，列螺栓断面与出口断面的伯努利方程：2211 122022pvvggg4222211212122vdpvvd22100050.933.181291.8542（kpa）1210.443.180.4qva（m/s）2220.4450.930.1qva（m/s）（2）取控制体如图所示，列动量方程。p1v1fp2v22111q vvp af1121fp aq vv此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流20.41291.8541 0.450.9

13、33.18143.2394（kn）答：水流作用在喷嘴上的力为143.239kn。4.18 闸下出流，平板闸门宽b=2m， 闸前水深1h=4m， 闸后水深2h=0.5m， 出流量q=8sm /3，不计摩擦阻力，试求水流对闸门的作用力，并与按静水压强分布规律计算的结果相比较。h1h2解： （1）由连续方程1122qh b vhb v118124qvhb（m/s）22882 0.5qvh b（m/s）（2）由动量方程，取控制体如图。p1v1p2v2f211122q vvp ap af此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流12122122hhfg hbg h bq vv221221

14、22hhgbq vv2240.51000 9.807 21000 8812298.46（kn）221140.510009.8073.52120.1422fg b静（ kn）答：水流对闸门的作用力98.46fkn，按静水压强分布规律计算的结果120.14f静kn。4.19 矩形断面的平底渠道，其宽度b为 2.7m，渠底在某断面处抬高0.5m，该断面上游的水深为2m，下游水面降低0.15m，如忽略边壁和渠底阻力，试求：（ 1）渠道的流量； （ 2）水流对底坎的冲力。2.0m0.5m0.15m解： （1）以上游渠底为基准面，列上、下游过水断面的能力方程：2211 12221222pvpvzzgggg

15、其中：120appp，12.0zm，22.00.151.85zm 111qqvabh，222qqvabh12.0hm，22.00.150.51.35hm此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流2222112222221112vvqzzgb hb h11221212222222212122111g zzg zzqbhhhb hb h1222 9.807 0.152.7 1.351.35128.47（m3/s）1118.471.572.72qqvabh（m/s）2228.472.322.71.35qqvabh（m/s）（2）取控制体如图，列动量方程. p2v2fp1v121112

16、2q vvp ap af112221fp ap aq vv22122122hhgbgbq vv2212212hhgbq vv2221.351000 9.807 2.71000 8.472.32 1.572此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流22.48（ kn）答： （1）渠道的流量8.47qm3/s； （2）水流对底坎的冲力22.48fkn。4.20 下列不可压缩流体、平面流动的速度场分别为：（1）xu=y；yu=x（2）xu=xy；yu=xy（3）xu=22xyx；yu=(2)xyy试判断是否满足流函数和流速势的存在条件，并求、。解： （1）0yxuuxy，满足连续方程

17、，流速数存在。又111 1122yxzuuxy，有旋，故不存在。xuyy，yuxxddxdyxdxydyxy流速数2212xyc（2）1 120yxuuxy，流动不存在。（3）21210yxuuxxxy，故流速数存在。又1122022yxzuuyyxy，有旋，故存在势函数。流函数与势函数满足：222xyuxyxxyuxyyyx解得：32211,32x yxxyxc y此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流22dcxyxyyydy2012c yyc22320132xyxxyc又可解得：2313x yyxycx22ydcuxyyxyyxdx0dcdx，1cc23113x yyx

18、yc4.21已知平面流动的速度为直线分布，若0y=4m，0u=80/m s，试求： （1）流函数； （ 2）流动是否为有势流动。yxu0y0o解：已知xucy，当04yym，80 xum/s。20c（s-1） ，20 xuy由连续性条件：0yxuuxy，0yuy0yu此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流020yxddxdyu dxu dydxydyxy210yc，当0y时，0。210y110201022yxzuuxy（ s-1）流动有旋。答： （1）流函数210y； （2）流动有旋。4.22已知平面无旋流动的速度为速度势222xxy，试求流函数和速度场。解：xy；yx22222222222242xyxxyyxyxy2224xyxxy222222xxyuxxy；2224yxyuyxy2222242xydxxydyddxdyxyxy2222222224xyxydxdyxyxy222222222422y constx constxyxxyyxxyydxdyxyxyxy2222211x constyconstydyxyxyxy222222yyxy