流体力学习题解答

1、2在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。3流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。4均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。5和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。7流体受压，体积缩小，密度增大 的性质，称为流体的压缩性 ；流体受热，体积膨胀，密度减少 的性质，称为流体的热胀性 。8压缩系数的倒数称为流体的弹性模量 ，以来表示12液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。13静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等温面。14测压管是一根玻璃直管或形管，一端连接在

2、需要测定的容器孔口上，另一端开口，直接和大气相通。16作用于曲面上的水静压力的铅直分力等于其压力体内的水重。17通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。18 流线不能相交（驻点处除外），也不能是折线，因为流场内任一固定点在同一瞬间只能有一个速度向量，流线只能是一条光滑的曲线或直线。20液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。21由紊流转变为层流的临界流速小于 由层流转变为紊流的临界流速，其中称为上临界速度，称为下临界速度。23圆管层流的沿程阻力系数仅与雷诺数有关，且成反比，而和管壁粗糙无关。25紊流过渡区的阿里特苏里公式为。26速度的大小、方

3、向或分布发生变化而引起的能量损失，称为局部损失。29湿周是指过流断面上流体和固体壁面接触的周界。31串联管路总的综合阻力系数S等于各管段的阻抗叠加。32并联管路总的综合阻力系数S与各分支管综合阻力系数的关系为。管嘴与孔口比较,如果水头H和直径d相同，其流速比V孔口/V管嘴等于,流量比Q孔口/Q管嘴等于。33不可压缩流体的空间三维的连续性微分方程是。34即气流速度与当地音速相等，此时称气体处于临界状态。36气体自孔口、管路或条缝向外喷射 所形成的流动，称为气体淹没射流。37有旋流动是指流体微团的旋转角速度在流场内不完全为零 的流动。38几何相似是指流动空间几何相似。即形成此空间任意相应两线段夹角

4、相同，任意相应线段长度保持一定的比例 。39因次是指物理量的性质和类别。因次分析法就是通过对现象中物理量的因次以及因次之间相互联系的各种性质的分析来研究现象相似性的方法。他是一方程式的因次和谐性为基础的。二、判 断 题3静止液体自由表面的压强，一定是大气压。错4静止液体的自由表面是一个水平面，也是等压面。对6当相对压强为零时，称为绝对真空。错7某点的绝对压强小于一个大气压强时即称该点产生真空。对8流场中液体质点通过空间点时，所有的运动要素不随时间变化的流体叫恒定流。对9恒定流时，流线随的形状不随时间变化，流线不一定与迹线相重合。错10渐变流过水断面上动水压强的分布规律可近似地看作与静水压强分布

5、规律相同。对 14随流动雷诺数增大，管流壁面粘性底层的厚度也愈大。错15水泵的扬程就是指它的提水高度。错16管嘴出流的局部水头损失可有两部分组成，即孔口的局部水头损失及收缩断面出突然缩小产生的局部水头损失。错17当流速分布比较均匀时，则动能修正系数的值接近于零。错18流速分布越不均匀，动能修正系数的值越小。错21为了减少摩擦阻力，必须把物体做成流线型。错22在研究紊流边界层的阻力特征时，所谓粗糙区是指粘性底层的实际厚度小于粗糙高度。对四、计 算 题2 有一矩形底孔闸门，高 m，宽 m，上游水深 m 下游水深m。试用图解法及解析法求作用于闸门上的水静压力及作用点？ 解 kN 作用于闸门

6、中心 图解 kN3 宽为1m，长为AB的矩形闸门，倾角为，左侧水深 m，右侧水深 m。试用图解法求作用于闸门上的水静压力及其作用点？ 解 压强分布图略，根据图计算如下： kN m5 有一圆滚门，长度 m，直径 m，上游水深 m，下游水深m，求作用于圆滚门上的水平和铅直分压力。 解 kN kN6 一弧形闸门AB，宽 m，圆心角 ，半径 m，闸门转轴恰与水面齐平，求作用于闸门的水静压力及作用点。 解 kN kN kN7 油沿管线流动，A断面流速为2m/s，不计损失，求开口C管中的液面高度。 解 m/s 通过B断面中心作基准面，写A、B两断面的能 能量方程： m8 用水银比压计量测管中水流，过流断面

7、中点流速u如图。测得A点的比压计读数mm汞柱。（1）求该点的流速u；（2）若管中流体是密度为g/cm3的油，仍不变，该点流速为若干，不计损失。 解 当管中通水时： m/s当管中通油时： m/s10 直径为mm的管道在支承水平面上分支为mm的两支管，A-A断面压强为kN/m2，管道流量m3/s，两支管流量相等：（1）不计水头损失，求支墩受水平推力。（2）水头损失为支管流速水头的5倍，求支墩受水平推力。不考虑螺栓连接的作用。 解 m/s m/s kN/m2写能量方程式：kN当记入损失时：kN/m2同理kN11油在管中以m/s的速度流动，油的密度kg/m3，m，mm水银压差计测得cm，试求（1）油在

8、管中的流态？（2）油的运动粘滞系数？（3）若保持相同的平均流速反向流动，压差计的读数有什何变化？ 解 （1）若为层流： m2/s校核是否为层流 所以为层流。（3）若倒流：则下端压强大于上端压强，仍为9cm。12油的流量cm3/s，流过直径mm的细管，在m长的管段两端水银压差计读数cm，油的密度kg/m3，求油的和值。 解 设若为层流 m/s m2/sPas验证：故为层流。13 水箱侧壁接出一根由两段不同的管径所组成的管道。已知mm，mm，m，管道的当量糙度mm，水温为oC。若管道的出口流速m/s，求（1）水位H。（2）绘出总水头线和测压管水头线。 解（1）m/s 由叶迪图可知 ； m m ；

9、m（2）水头线略。14 一隔板将水箱分为A、B两格，隔板上有直径mm的薄壁孔口，如题下图，B箱底部有一直径的圆柱形管嘴，管嘴长m，A箱水深m恒定不变。（1）分析出流恒定条件（不变的条件）。（2）在恒定出流时，B箱中水深等于多少？（3）水箱流量为何值？ 解 （1）时，恒定不变。 （2），为管嘴出流，为空 孔口出流。取 m（3）m3/s15某诱导器的静压箱上装有圆柱形管嘴，管径为4mm，长度mm，从管嘴入口到出口的局部阻力系数，求管嘴的流速系数和流量系数（见图5-4图）。解 为短管出流。故16 如上题，当管嘴外空气压强为当地大气压强时，要求管嘴出流流速为30m/s。此时静压箱内应保持多少压强？空气

10、密度为kg/m3。解 。即静压箱中相对压强为kN/m217 某恒温室采用多孔板送风，风道中的静压为200Pa，孔口直径为20mm，空气温度为oC，。要求通风量为m3/s。问需要布置多少孔口？解 在通风工程中，对于多孔板送风，流量系数采用0.8m3/s；18 水从A水箱通过直径为10cm的孔口流入B水箱，流量系数为0.62。设上游水箱的水面高程m保持不变。 （1）B水箱中无水时，求通过孔口的流量。 （2）B水箱水面高程m时，求通过孔口的流量。 （3）A箱水面压力为2000Pa，m时，而B水箱水面压力为0，m时，求通过孔口的流量。 解 （1）m3/s （2）m3/s （3）m3/s19 如图示管路

11、中输送气体，采用U形差压计测量压强差为m液体。试推导通过孔板的流量公式。 解 式中以米计，为差压计用的液体容重。为流动气体的容重。20 如上题图孔板流量计，输送oC空气，测量mmH2O。，mm，求Q。解 m3/s21 某供热系统，原流量为m3/s，总水头损失mH2O，现在要把流量增加到m3/s，试问水泵应供给多大压头。解 mH2O22 两水池用虹吸管连通，上下游水位差m，管长m，m，m，直径mm，上游水面至管顶高度m。已知，进口网（每个弯头），出口，求： （1）虹吸管中的流量； （2）管中压强最底点的位置及其最大负压值。 解 写上、下游水面的能量方程：m/sm3/s压强最低点在末端，则m23 如图水泵抽水系统，管长、管径单位为m，给于图中，流量m3/s，。求：（1）吸水管及压水管的S数。 （2）求水泵所需水头。 （3）绘制总水头线。解 （1）S数：mm24 有一简单并联管路如下图，总流量m3/s，求各管段的流量及两节点间的水头损失。第一支路mm，m，第二支路mm，m。 解 节