流体力学习题3及流体力学试卷、习题及答案

第21页共46页PAGE第三章流体动力学基础复习思考题1．比较拉格朗日法和欧拉法，两种方法及其数学表达式有何不同？2．什么是流线？流线有哪些不要性质，流线和迹线有无重合的情况？3．总流连续性方程的物理意义是什么？4．何谓均匀流及非均匀流？以上分类与过流断面上流速分布是否均匀有克关系？5．何谓渐变流，渐变哪些有哪些重要性质？引入渐变流概念，对研究流体运动有什么实际意义？6．动能校正系数及动量校正系数的物理意义是什么？7．说明总流伯努力利方程各项的物理意义和几何意义。8．应用总流伯努力利方程解题时，在所取过流断面上，不同点单位重量液体具有的机械能是否相等？9．结合公式的推导，说明总流伯努力利方程的适用条件。10．结合公式推导，说明总流动量方程适用条件。习题选择题（单选题）3-1恒定流是：（a）流动随时间按一定规律变化；（b）流场中任意空间点的运动要素不随时间变化；（c）各过流断面的流速分布不同；（d）各过流断面的压强相同。3-2非恒定流是：（a）əu/ət=0；（b）əu/ət≠0；（c）əu/əS=0；（d）əu/əS≠0。3-3一元运动是：（a）均匀流；（b）速度分布按直线变化；（c）运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数；（d）限于直线运动。3-4均匀流是：（a）当地加速度为零；（b）迁移加速度为零；（c）向心加速度为零；（d）合加速度为零。3-5变直径管的直径d1=320mm，d2=160mm，流速v1=1.5m/s，v2为：（a）3m/s；（b）4m/s；（c）6m/s；（d）9m/s。3-6一等直径水管，A-A为过流断面，B-B为水平面，1、2、3、4为面上各点，各点的运动物理量有以下关系：（a）p1=p2；（b）p3=p4；（c）z1+p1/ρg=z2+p2/ρg；（d）z3+p3/ρg=z4+p4/ρg。3-7伯努利方程中z+p/ρg+αv2/2g表示：（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。3-8水平防止的渐扩管如图所示，如忽略水头损失，断面形心点的压强有以下关系：（a）p1>p2；（b）p1=p2；（c）p1<p2；（d）不定。3-9粘体流体总水头线沿程的变化是：（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。3-10粘体流体测压管水头线的沿程的变化是：（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。计算题3-11已知流场ux=2t+2x+2y，uy=t－y+z，uz=t+x－z。求流场中x=2，y=2，z=1的点在t=3时的加速度（m/s）。（35.86m/s2）3-12已知流速场ux=xy3，uy=－1/3y3，uz=xy，试求：（1）点（1，2，3）之加速度；（13.06m/s2）（2）是几元流动？（3）是恒定流还是非恒定流；（4）是均匀流还是均匀定流？3-13已知平面流动的速度分布为ux=a，uy=b，其中a、b为常数。求流线方程并画出若干条y>0时的流线。（(b/a)x-y=C）3-14已知平面流动速度分布为ux=－cy/（x2+y2），uy=cx/（x2+y2），其中c为常数。求流线方程并画出若干条流线。（x2+y2=C）3-15已知平面流动的速度场为u=（4y－6x）ti+（6y－9x）tj。求t=1时的流线方程并绘出x=0至x=4区间穿过x轴的4条流线图形。（1.5x-y=C）3-16水管的半径r0=30mm，力量Q=401L/s，已知过流断面上的流速分布为u=umax（y/r0）1/7。式中：umax是断面中心点的最大流速，y为距管壁的距离。试求：（1）断面平均流速；（2）断面最大流速；（3）断面上等于平均流速的点距管壁的距离。（145.08cm/s；177.65cm/s；0.726cm/s；）3-17不可以压缩流体对下面的运动是否满走连续性条件？（1）ux=2x2+y2，uy=x3－x（y2－2y）（2）ux=xt+2y，uy=xt2－yt（3）ux=y2+2xz，uy=－2yz－x2yz，uz=1/2x2z2+x3y4（(1)不连续；(2)连续；(3)连续）3-18已知不可压缩流体平面流动在y方向的流速分量为uy=y2－2x+2y，求速度在x方向的分量ux。（μx=-(2xy+2x)+f(y)）3-19水管直径50mm，末端的阀门关闭时，压力表读值为21kN/m2，阀门打开后读值降至5.5kN/m2，如不计水头损失，求通过的流量。（10.9L/s）3-20水在变直径竖管中流动，已知粗管直径d1=300mm，流速v1=6m/s。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）。（d2=0.24m）3-21一变直径的管段AB，dA=0.2m，dB=0.4m，高差∆h=1.5m，今测得pA=30kN/m2，pB=30kN/m2，B点断面平均流速vB=6m/s。试判断水在管中的流动方向。（流向B-A）3-22用水银压差计测量水管中的某带内流速u，如读值∆h=60mm，求该点流速。（3.85m/s）3-23为了测量石油管道的流量，安装文丘里流量计，管道直径d1=200mm，流量计喉管直径d2=100mm，石油密度ρ=850kg/m3，流量计流量系数μ=0.95。现测得水银压差计读数hp=150mm。问此时管中流量Q多大？（51.1L/s）3-24水箱中的水从一扩散短管流到大气中。直径d1=100mm，该处绝对压强p1=0.5大气压，直径d2=150mm。求水头H。水头损失不计。（1.23m）3-25离心式通风机用集流器A从大气中吸入空气。直径d=200mm处，接一根细玻璃管，管的下端插入水槽中。已知管中的水上升H=150mm，求每秒钟吸入的空气量Q。空气的密度ρ为1.29kg/m3。（1.499m3/s）3-26一吹风装置，进、排风口都直通大气，管径d1=d2=1m，d3=0.5m。已知排风口风速v3=40m/s空气的密度ρ=1.29kg/m3，不计压强损失。试求风扇前、后的压强p1和p2。（plabs=97935.5Pa；pzabs=98967.5Pa）3-27水由喷嘴射出，已知流量Q=0.4m3/s，主管只D=0.4m，喷口直径d=0.1m，水头损失不计。求作用在喷嘴上的力。（143.3kN）3-28水平方向射流，流量Q=36L/s，流速v=30m/s，受垂直于射流轴线方向的平板的阻挡，截去流量Q1=12L/s，并引起射流其余部分偏转，不计射流在平板上的阻力，试求射流的偏转角及对平板的作用力。（30°；456.6kN）3-29矩形断面的平底渠道，其宽度B=2.7m，渠底在某断面处抬高0.5m，抬高前的水深为2m，抬高后的水面降低0.15m，如忽略边壁和底部阻力。试求：（1）渠道的流量；（2）水流对底坎的推力R。（8.483m3/s；22.45kN）3-30闸下出流，平板闸门宽b=2m，闸前水深h1=4m，闸后水深h2=0.5m，出流量Q=8m3/s，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计算的结果相比较。（98.35kN）流体力学与叶栅理论课程考试试题选择题（每小题1分，共10分）1、在括号内填上“表面力”或“质量力”：摩擦力（）；重力（）；离心力（）；浮力（）；压力（）。2、判断下列叙述是否正确（对者画√，错者画╳）：(a)基准面可以任意选取。（）(b)流体在水平圆管内流动，如果流量增大一倍而其它条件不变的话，沿程阻力也将增大一倍。（）(c)因为并联管路中各并联支路的水力损失相等，所以其能量损失也一定相等。（）(d)定常流动时，流线与迹线重合。（）(e)沿程阻力系数λ的大小只取决于流体的流动状态。（）回答下列各题（1—2题每题5分，3题10分，共20分）1、什么是流体的连续介质模型？它在流体力学中有何作用？2、用工程单位制表示流体的速度、管径、运动粘性系数时，管流的雷诺数，问采用国际单位制时，该条件下的雷诺数是多少？为什么？3、常见的流量的测量方法有哪些？各有何特点？三、计算题（70分）1、如图所示，一油缸及其中滑动栓塞，尺寸D=120.2mm，d=119.8mm，L=160mm，间隙内充满μ=0.065Pa·S的润滑油，若施加活塞以F=10N的拉力,试问活塞匀速运动时的速度是多少？（10分）题1图2、如图所示一盛水容器，已知平壁AB=CD=2.5m，BC及AD为半个圆柱体，半径R=1m，自由表面处压强为一个大气压，高度H=3m，试分别计算作用在单位长度上AB面、BC面和CD面所受到的静水总压力。（10分）题2图3、原型流动中油的运动粘性系数υp=15×10-5m2/s，其几何尺度为模型的5倍，如确定佛汝德数和雷诺数作为决定性相似准数，试问模型中流体运动粘性系数υm4、如图所示，变直径圆管在水平面内以α=30。弯曲，直径分别为d1=0.2m，d2=0.15m，过水流量若为Q=0.1m3/s，P1=1000N/m2力及作用力的位置。（20分）题4图5、两水池的水位差H=6m，用一组管道连接，管道的第一段BC长L1=3000m，直径d1=600mm，C点后分为两根长L2=L3=3000m，直径d2=d3=300mm的并联管，各在D点及E点进入下水池。设管道的沿程阻力系数λ=0.04，求总流量Q=？（20分）题5图习题第一章绪论1.连续介质假设意味着________。(A)流体分子互相紧连(B)流体的物理量是连续函数(C)流体分子间有空隙(D)流体不可压缩2.流体的体积压缩系数kp是在____条件下单位压强变化引起的体积变化率。(A)等压(B)等温(C)等密度3.在常温下水的密度为____kg/m3。(A)1(B)10(C)100(D)10004.空气的体积弹性模数E＝____。(A)(B)(C)(D)5.温度为20℃，压强为105Pa的空气密度为____kg/m3。(A)341(B)17.42(C)1.19(D)0.0416.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是____。(A)(B)(C)(D)10.____是非牛顿流体。(A)水(B)空气(C)血液(D)沥青11.动力粘性系数与运动粘性系数的关系为____。(A)(B)(C)(D)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，已测得剪切应力为，流体微团的角变形速率则为____。(A)4(B)1/4(C)25(D)0.0414.____的流体称为理想流体。(A)速度很小(B)速度很大(C)忽略粘性切力(D)密度不变15.表面张力系数的量纲是____。(A)(B)(C)(D)16.下列四种液体中，接触角的液体不润湿固体。(A)120o(B)20o(C)10o(D)0o17.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)8.9×10－4(D)0.02718.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.液滴内的压强与大气压强之差。(A)＞(B)＝(C)＜第二章流体静力学1．什么是绝对压力、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时的真空值各是多少？（用水柱高度表示）3．流体静压力有哪些特性？4．什么是等压面？等压面的两个重要性质是什么？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=800kg/m3,p1=64kpa,p2=79.68kpa，求图2-34题6图7．如图2-35所示，已知A1=0.2m2,A2=10.0m2,P1=100kN,试求P图2-35题7图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和最大真空度hv=?如图2-36所示，D=60mm,d=5mm,h=200mm，求:杯口气压的真空度图2-36题10图11．如图2-37所示，已知铅垂放置闸门,h1=1m,H=2m,B=1.2m求:作用于闸门上的总压力及作用点位置。图2-37题11图12．已知如图2-38所示，闸门为圆形,D=1.25m,=80,可绕通过C的水平轴旋转求(1)作用在闸门上的转矩与闸门在水下的深度无关(2)闸门完全淹没,作用在闸门的转矩图2-38题12图13．如图2-39所示，直径相等的半球形面，求作用在三个球面的作用力的大小及方向。图2-39题13图14．如图2-40所示，弧形闸门,宽B=5m,=45,r=2m,转轴与水平面平齐求:水对闸门轴的压力图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。图2-42题15图16．如图2-43所示，底面积相同，高度相同、形状不同的四个容器，置于桌面上。不计容器质量。试求四个容器中的水对桌子的作用力的大小顺序以及水对容器底部的作用力的大小顺序。图2-43题16图17．求如图2-44所示，水下倾斜放置的平板，已知，宽。求：作用在平板上的总压力和压力中心的位置。图2-44题17图18．如图2-45所示，用一U形管测量汽车的加速度，,当汽车加速行驶时，使，求汽车的加速度。图2-45题18图19．如图2-46所示，一容器，上部为油，下部为水，已知油的密度为，求作用于容器侧壁AB单位宽度上的作用力的大小及其作用点的位置图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：当地大气压为98kPa，求A点的绝对压强，相对压强和真空度。图2-47题20图21．如图2-48所示，已知，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，直径充满水，并绕垂直轴等角速度旋转，在顶盖上处安装一开口测压管，管中的水位。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l，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，。当它装水的高度时，在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，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，长度的圆柱体与油（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：圆柱体作用在容器顶边上的力；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，，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，，，试求点上的速度和加速度。[答：，]3-2已知，，，式中是不为零的常数。试求：（1）流线方程。（2）时，通过点流线的形状。[答：，流线为，流线的形状为一圆。]3-3流体质点速度沿方向成线形规律变化，已知相距两点的速度为，。流动是恒定的，试求、两点的质点加速度。[答：，]3-4已知不可压缩流体流动的两个分速度为，，且在处有。试求流速分量的表达式。[答：]3-5大管直径，小管直径，已知大管中过流断面上的速度分布为（式中表示点所在半径，单位为）。试求管中流量及小管中的平均速度。[答：，]3-6如图所示以断面平均流速流入直径的排孔管中的液体，全部经8个直径的排孔流出，假定每孔流速依次降低2%，试求第1孔和第8孔德流速。[答：，]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），，；（2），，；（3），；（4），。[答：（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，直径由收缩到，已知、（为重力加速度），不计损失，试求管中流量。[答：]3-9利用皮托管原理测量输水管中的流量。已知输水管直径，水银差压计读数，断面平均流速，其中为皮托管前管轴上未受扰动水流的速度。[答：]3-10油从铅直圆管向下流出。管直径，管口处的速度为，试求管口下方处的速度和油柱直径。[答：，]3-11图示为水塔，供水管道系统，，。当阀门打开时，管道中水的平均流速，总能量损失，试确定水塔的水面高度。[答：]3-12已知铅直输水管道的直径，在相距的上下两测压计读数分别为和。试判断流动方向，并计算水头损失。[答：从下往上流，]3-13的水通过虹吸管从水箱吸至点。虹吸管直径，出口处喷嘴直径。当、时，在不计水头损失条件下，试求流量和点的压强。[答：，]3-14图示一自来水龙头将水从水箱中放出，设水龙头直径，图示压力表当水龙头关闭时读数为，打开水龙头后读数为，求自来水龙头流出的流量，不计损失。[答：]3-15图示一自然排烟锅炉，烟囱直径，烟气流量，烟气密度，外部空气密度，烟囱的压强损失。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。[答：]3-16已知，，，水的流量，。（1）如果之间的水头损失表示为，试求的值。（2）求水银差压计中的读数。[答：，]3-17在离心水泵的实验装置上测得吸水管上的计示压强，压水管上的计示压强（为重力加速度），，，，。试求水泵的输出功率。[答：]3-18如图所示的水平设置的输水弯管，转角，直径由变为。已知转弯前断面的压强（相对压强），输水流量，不计水头损失，试求水流对弯管作用力的大小。[答：]3-19密度的水从图示水平放置的喷嘴喷出流入大气。已知喷嘴尺寸，，测得出口速度，求螺栓组所受的力。[答：]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，流量为，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、。[答：]3-21边长的正方形铁板闸门，上边铰链连接于，其重力为，水射流直径的中心线通过闸板中心，射流速度。（1）为使闸门保持垂直位置，在其下边应加多大的力？（2）撤销力后，闸门倾斜角是多少？忽略铰链摩擦。[答：，]3-22直径为，速度为的水射流，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），（2），。[答：（1），（2）]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，喷嘴出口截面积为，悬臂长为，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？[答：，]3-24判断流场，是有旋流动还是无旋流动。[答：无旋流动]3-25设流场中的速度分布为，,试判断是否存在流函数和速度势，若存在则绘出它们的分布图。[答：，，为互相垂直的平行直线]3-26已知平面势流的速度势函数，试求速度和流函数。[答：，与水平方向的夹角；]已知某二元不可压缩流场速度分布，，试确定：（1）流动是否连续？（2）流场是否有旋？（3）速度为零的驻点位置。（4）速度势函数和流函数。[答：流动连续；流场无旋；驻点为（0，0）和（-4，0）；，]已知（1），，是不为零的常数；（2），，为常数。试求上述两流场中半径为和两条流线间流量的表示式。[答：（1），（2）]源流和汇流的强度均为，分别位于轴上的、点，为3m。计算通过（0，4m）点的流线的流函数值，并求该点的流速。[答：（1）；，]将速度为平行于轴的均匀流和在原点的点源叠加而成如图所示绕平面半柱体的流动，试求它的速度势和流函数，并证明平面半柱体的外形方程为，它的宽度等于。设在点置有的旋涡，在点置有的旋涡。试求沿下列路线的速度环量。（1）；（2）；（3）的一个方形框；（4）的一个方形框。给定流场为，，，其中为常数。作一个围绕轴的任意封闭曲线，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。已知某流场的速度为，，，其中为常数，。求：（1）沿曲线的速度环量；（2）通过上述封闭曲线所包围的圆面积的旋涡强度。[答：，]有一流场，在时，，，；在时，，，，求沿图所示曲线，，和（和的半径相等）的速度环量。的半径为。[答：，，，，]设流体质点运动的速度分量为，，，试求涡线方程。若涡管断面，求旋涡强度。第四章相似理论及量纲分析为研究风对高层建筑物的影响，在风洞中进行模型实验，当风速为时测得迎风面压强为，背风面压强为，试求温度不变风速增至时，迎风面和背风面的压强。()一个潮汐模型，按弗劳得相似准则设计，尺度比例系数为，问原型中的一天，相当于模型的时间是多少？()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，试求模型的气流量。()()有一内径的圆管，输送运动粘度系数为的油，其流量。若用的圆管分别用20℃的水和20℃的空气作模型实验，试求模型相似时管内应有的流量。（）用尺度比例系数的模型进行溢流坝的实验，今在模型中测得通过流量时，坝顶水头，坝趾收缩断面出流速，试求原型相应的流量、坝顶水头及收缩断面处的流速。(,,)汽车的高度,速度，环境温度为20℃。为求汽车阻力在风洞中做模型实验。设风洞中温度为0℃。气流速度，试求模型汽车的高度；若在风洞中测得模型汽车阻力，原型汽车阻力有多大？（）光滑圆球以速度在水中运动，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，则原型球的阻力有多大？(,)小球在不可压缩粘性流体中运动阻力与小球的直径、等速运动的速度、流体的密度、动力粘度系数有关，试导出阻力的表达式。（）雷诺数是流速，物体特征尺度，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π定理推出雷诺数的表达形式。（）不可压缩粘性流体在水平圆管中做定常流动时，已知流量与直径、单位长度的压降及流体动力粘度系数有关。试用π定理推出与这些物理量的关系。（）圆型孔口出流的流速与作用水头，孔口直径，流体的密度，动力粘度系数和重力加速度有关，试用π定理推导孔口出流速度的表达式。（）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5℃，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ρ=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υ=0.15m/s，水温为15℃，试判别其流态。5-3温度为t=20℃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，求管壁处和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和1km长的沿程水头损失。已知γ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γ汞=133.38kN/m3，油的容重γ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=2cmH20，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：流速分布单宽流量题5-8图5-9半径r0=150mm的输水管在水温t=15℃下进行实验，所得数据为ρ水=999kg/m3，μ水=0.001139N·s/m2，υ=3.0m/s，λ=0.015。（1）求管壁处、r=0.5r0处、r=0处的切应力。（2）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=0.5r0处的混合长度及无量纲常数κ。如果令τ=τ0,κ=？5-10圆管直径d=15cm，通过该管道的水的速度υ=1.5m/s，水温t=18℃。若已知λ=0.03，试求粘性底层厚度δt。如果水的流速提高至2.0m/s，δt如何变化？如水的流速不变，管径增大到30cm，δt又如何变化？5-11铸铁输水管内径d=300mm，通过流量Q=50L/s，水温t=10℃，试用舍维列夫公式求沿程阻力系数λ及每公里长的沿程水头损失。5-12铸铁输水管长l=1000m，内径d=300mm，通过流量Q=100L/s，试按公式计算水温为10℃、15℃两种情况下的λ及水头损失hf。又如水管水平放置，水管始末端压强降落为多少？5-13城市给水干管某处的水压p=196.2kPa，从此处引出一根水平输水管，直径d=250mm，当量粗糙高度△=0.4mm。如果保证通过流量为Q=50L/s，问能送到多远？（水温t=25℃）5-14一输水管长l=1000m，内径d=300mm，管壁当量粗糙高度△=1.2mm，运动粘度ν=0.0131cm2/s，试求当水头损失hf=7.05m时所通过的流量。5-15圆管直径d=10cm，粗糙度△=2mm，若测得2m长的管段中的水头损失为0.3m，水温为10℃。问此时是水力光滑管还是水力粗糙管流动？如管内流动属水力光滑区，问水头损失可减至多少？5-16混凝土排水管的水力半径R=0.5m。水均匀流动1km的水头损失为1n，粗糙系数n=0.014，试计算管中流速。5-17用泵水平输送温度t=20℃及流量Q=90L/s的水，经直径d=250mm，l=1000m的新焊接钢管至用水点，试求水头损失。5-18容重γ=8435N/m3的石油，在水泵压力p=1930kPa下通过直径d=250mm的水平输油管，输送距离l=20km，如运动粘度ν=0.30cm2/s，试求石油的流量。5-19有一水管，管长l=500m，管径d=300m，粗糙高度△=0.2mm，若通过流量Q=600L/s，水温20℃，试：（1）判别流态；（2）计算沿程损失；（3）求断面流速分布。5-20流速由υ1变为υ2的突然扩大管，如分为二次扩大，中间流取何值时局部水头损失小，此时水头损失为多少？并与一次扩大时的水头损失比较。5-21水从封闭容器A沿直径d=25mm、长度l=10m的管道流入容器B。若容器A水面的相对压强为2个工程大气压，H1=1m，H2=5m，局部阻力系数ζ进=0.5，ζ阀=4.0，ζ弯=0.3，沿程最系数λ=0.025，求流量Q。题5-20图题5-21图5-22自水池中引出一根具有三段不同直径的水管如图所示。已知d=50mm，D=200mm，l=100m，H=12m，局部阻力系数ζ进=0.5，ζ阀=5.0，，沿程阻力系数λ=0.03，求管中通过的流量并绘出总水头线与测压管水头线。5-23图中l=75cm，d=2.5cm，υ=3.0m/s，λ=0.020，ζ进=0.5，计算水银差压计的水银面高差hp，并表示出水银面高差方向。题5-22图题5-23图5-24如图所示为一突然扩大的管道，其管径由d1=50mm突然扩大到d2=100mm，管中通过流量Q=16m3/h的水。在截面改变处插入一差压计，其中充以四氯化碳(ρ2=1600kg/m3)，读得的液面高度差h=173mm5-25计算图中逐渐扩大管的局部阻力系数。已知d1=7.5cm，p1=0.7工程大气压，d2=15cm，p2=1.4工程大气压，l=150cm，流过的水量Q=56.6L/s。题5-24图题5-25图5-26测定一蝶阀的局部阻力系数装置如图所示，在蝶阀的上、下游装设三个测压管，其间距l1=1m，l2=2m。若圆管直径d=50mm，实测▽1=150cm，▽2=125cm，▽3=40cm，流速υ=3m/s，试求蝶阀的局部阻力系数ζ值。题5-26图5-27一圆形桥墩立于水中，桥墩直径为0.4m，水深2m，平均流速2m/s。试求桥墩受到的水流作用力。（水温为20℃）5-28一个直径d=1cm，比重为1.82的小球在静水中下沉，达到等速沉降时速度u0=463m/s，求：（1）等速沉降时小球所受到的绕流阻力D；（2）绕流阻力系数CD及雷诺数Re。（水温为20℃）第六章孔口、管嘴及有压管道流动6-1若管嘴出口面积和孔口面积相等，且作用水头也相等，为什么管嘴出流量要比孔口出流量大？并写出管嘴收缩断面处真空高度的表达式。6-2液流从贮藏箱的垂直侧壁上的小孔口中水平射出，从收缩断面处量起，水平射程为，孔口中心离地高为。试用和来表示出流流速。若贮液箱内液面比孔口中心高出，求流速系数的表达式。习题6-26-3在混凝土坝中设置一泄水管，如图所示，管长m，管轴处的水头m，现需通过流量m3/s，若流量系数，试决定所需管径，并求管道水流收缩断面处的真空值。习题6-36-4如题图所示的水箱用隔板分成左右两个水箱，隔板上开一直径mm的薄壁小孔口，水箱底接一直径mm的外管嘴，管嘴长m，m。试求在恒定出流时水深和水箱出流流量、。习题6-46-5水从水箱通过直径为10cm的孔口流入水箱，流量系数为0.62