工程流体力学复习题答案

PAGEPAGE27第1章绪论1.1解：1.2解：当时，此处的流速梯度为当时，此处的流速梯度为1.3解：1.4解：充入内外筒间隙中的实验液体，在外筒的带动下做圆周运动。因间隙很小，速度可视为近似直线分布，不计内筒端面的影响，内桶剪切应力由牛顿内摩擦定律推得：作用于内筒的扭矩：1.5解：体积压缩系数：（负号表示体积减少）手轮转数：1.6解：，即比增加了3.5％。1.7解：测压管内液面超高：当测压管你液面标高5.437m时，若箱内盛水，水箱液面高程为：若箱内盛水银，水箱液面高程为：1.8解：当液体静止时，它所受到的单位质量力为。当封闭容器自由下落时，它所受到质量力除向下的重力G＝mg外，还有与重力加速度方向相反（即向上）的惯性力F＝－mg，所以其单位质量力为1.9解：同理可求：水平方向（法向）的单位质量力为：则A点处单位质量力为：与水平方向夹角为：1.10解：体积膨胀系数：或：积分：所以，膨胀水箱的最小容积为：1.11答：运动粘度——切应力——体积模量——表面张力系数——动量——功——1.12答：=1\*GB3①（欧拉数）=3\*GB3③=4\*GB3④（韦伯数）1.13解：由已知条件可将溢流堰过流时单宽流量q与堰顶水头H、水的密度ρ和重力加速度g的关系写成下面的一般表达式：其量纲公式：根据量纲一致性原则：：：：解得：令（即堰流流量系数），得堰流单宽流量计算公式：1.14解：根据题意已知列出水泵输出功率与有关的物理量的关系式：由于用瑞利法求力学方程，有关物理量不能超过4个，当有关物理量超过4个时，则需要归并有关物理量，令写出指数乘积关系式：写出量纲式：以基本量纲（、、）表示各物理量量纲：根据量纲和谐原理求量纲指数：：：：得：，，整理方程：令K为试验确定的系数：1.15解：列出有关物理量的关系式：取，，为基本量，，：：：：得：，同理可得：：解得：，，，即：第2章流体静力学2.12.2得D=28.3cm2.3解：（1）（2）水柱高2.4解：2.5p0=100.94kN/m22.6pc=2.45kN/m22.78153kN/m22.8解：＝＝＝34.65282.9264.56kPa2.10ρ=4.59×103kg/m3H不用求出2.11pA/ρg=140.5mH2O,pC/ρg=142.8mH2O,pB/ρg=4.5mH2O,pD/ρg=4.5mH2O2.12解：静水总压力：或：合力作用点距A点的距离：压力中心至闸门底边的距离：或：压力中心的位置：：2.13题目难于理解，不用求2.142.15解：受力示意图：（1）力（2）对o点的矩P1的矩：P2至坝趾的斜距：P2的矩：2.16解2.17解：2.18解：水平分力：铅直分力：2.19解：解法一：水平分力：铅直分力：解法二：水平分力：铅直分力：其余同解法一。2.20解：设为油顶部以上油柱的高度。水平分力：铅直分力：与水平面的夹角：P距O点的矩：由，得：第3章流体动力学基础3.1解：3.2解：（1）（2）二元流动（3）恒定流（4）非均匀流3.3解：3.4解：3.5解：（1），，（2），3.6解：d=1.02m3.7解：以过A点的水平面为基准面，则可以看出：，水将从B点流向A点。水头损失为：3.8解：3.9解：以过2—2断面渠底处的水平面为基准面0—0，对1—1和2—2过水断面列能量方程：3.10解：（1）对1－1和2－2列能量方程：阀门关闭时：得：阀门开启时：（2）3.11解：3.12解：以过管轴线的水平面为基准面0—0，对1—1和2—2列能量方程：3.13解：集流器外大气中取断面1－1与玻璃管处断面2－2列伯努利方程3.14解：3.15解：对1－1和2－2列能量方程:3.16解：对1-1和2-2列能量方程：对1-1和2-2列动量方程：3.17解：X方向：Y方向：3.18解：列水平方向的动量方程：答：每个闸墩所受的水平推力为98.2kN，方向水平向左。3.19解：对1－1和2－2列能量方程：对1－2之间的水体列动量方程：方向：方向：则：与水平方向夹角：3.20课堂上已经讲解：；3.21解：（1）取1－1、2－2断面之间水体为脱离体，如图所示取、坐标轴。由于1－1、2－2断面在同以水平面上，因此位置相同，又压强均为大气压强（相对压强）。故能量方程可得。由于叶片对称方向无作用力，设叶片对脱离体的作用力为，写方向的动量方程所以由上式可知：因为，时，则（2）平板时，所以则此时可见，曲面叶片上受到的最到作用力为平板所受作用力的2倍，这也是水力机械叶片为什么做成曲面叶片的原因。（3）当弯曲叶片以速度向右移动时，前面表达式应该改成：3.22解：取渐变流1－1和C－C断面以及液流边界所包围的封闭曲面为控制面，作用在控制面上的表面力有两渐变流过水断面上的动水压力和，闸门对水流的作用力以及渠底支撑反力。质量力有重力。在方向建立恒定总流动量方程式中；（连续性方程）取则因水流对闸门的冲击力R与R’为一对作用力与反作用力，故令又故R有极大值，为：3.23解：由于管轴对称，列x向的动量方程：第4章流动阻力与水头损失4.1解：输入水时：属于紊流。输入油时：属于层流。解：当T=20°C时，查表ν=15.7×10-6m2/s由解：当T=20°C时，查表ρ气=1.205kg/m3所以为紊流解：4.5解：查表：查莫迪图：4.6解：（1）（2）由达西公式得：（3）是紊流。解：当T=20°C时，查表ν=1.011×10-6m2/s查莫笛图4.8解：由于新管在水力光滑区：而旧管在水力粗糙区：即：在水力光滑区：可初步推出：4.9解：假设处在紊流粗糙区，ν=1.31×10-6m2/s利用公式验算，处在紊流粗糙区，假设成立4.10解：解：解：列烟囱底部和出口断面的以相对压强表示的气流的能量方程：其中：代入式中，得出H=27m.解：欲使流量随管长的增加而减少，只有：即时流量随流程的增加而减少解：列能量方程得：4.15解：设突扩前后的沿程损失忽略不计，列能量方程，知：得出ξ=2.544.17解：（1）当管为两级放大时：要使所产生的局部水头损失最小，必须满足下列条件：即：满足时，两级扩大的局部水头损失最小。（2）两级扩大时：一级扩大时：故4.18解：增加了7.6%第五章孔口、管嘴出流及有压管流5.1解：，，，5.2解：（1）（2）（3）解：（1）取，（2）（3）5.4解：（1）5.5解：设孔口收缩断面的平均流速为v，t为流体质点由收缩断面到墙顶所经过的时间，则解得：在不计射流经过小孔口的水头损失时，所以5.7解：吃水深度：恒定出流：当体积时，为极限状态。则按大孔口计算时：按小孔口计算时：5.8解：首先列水池水面和出口处能量方程：阻力系数查表，根据流量求出速度，从而求出管径。列收缩断面和出口