流体力学习题及解答

1《流体力学》1-4章作业讲评1-6．当空气温度从00C增加至020C时，值增加15%，容重减少10%，问此时值增加多少？解00000000000(115%90%)()()0.0353.5%ggg1-7．图示为一水平方向运动的木板，其速度为1ms，平板浮在油面上，油深1mm，油的0.09807Pas，求作用于平板单位面积上的阻力？解10.0980798.070.001duPady1-9．一底面积为4045cm，高为1cm的木板，质量为5kg，沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动，已知1mvs，1mm，求润滑油的动力粘滞系数？解0TGSin51213GVδ255255131313TGSinGgg所以10.400.451800.001duTAdy但259.8070.10513180Pas所以1-10．一个圆锥体绕其铅直中心轴等速旋转，锥体与固定壁的间距为δ＝1mm，全部为润滑油充满，μ＝0.1Pa.s，当旋转角速度ω＝16s－1，锥体底部半径R＝0.3m,高H＝0.5m时，求：作用于圆锥的阻力矩。解：取微元体，微元面积：切应力：阻力：阻力矩1-14．图示为一采暖系统图，由于水温升高引起水的体积膨胀，为了防止管道及暖气片胀裂，特在顶部设置一膨胀水箱，使水的体积有自由膨胀的余地，若系统内水的总体积38Vm，加热前后温度差050tC，水的热胀系数0.0005，求膨胀水箱的最小容积？解因为dVVdt所以30.00058500.2dVVdtm22cos0dhdArdlrdurdydTdAdMdTr0303303443312cos12()cos12cos20.1160.50.639.64cos100.8572HHHMdMrdTrdArrdhrdhrtghtghdhtgHNm32-2．在封闭管端完全真空的情况下，水银柱差250Zmm，求盛水容器液面绝对压强1p及测压管中水面高度1Z？解312013.6109.80.056664apZp116.6640.686809.8pZmmm2-6．封闭容器水面的绝对压强20107.7KNpm，当地大气压强298.07aKNpm，试求（1）水深0.8hm的A点的绝对压强和相对压强？（2）若容器水面距基准面高度5Zm，求A点的测压管高度和测压管水头。并图示容器内液体各点的测压管水头线；（3）压力表M和酒精（27.944KNm）测压计h的读数值？膨胀水箱散热片锅炉4hh1AMp0解（1）201107.79.8070.8115.55AKNpphm2115.5598.0717.48AAaKNpppm（2）217.481.789.807Aphm251.786.78nAHZhm（3）20107.798.079.63MaKNpppm9.631.217.944Mphm2-8．已知水深1.2hm，水银柱高度240phmm，大气压强730apmm水银柱，连接橡皮软管中全部都是空气，求封闭水箱水面的绝对压强及真空度？解5将1.2m的水柱高度换算为水银柱高度为：11.20.08813.6mHg则水面的绝对压强为：0.730.240.0880.402402mmmHg0730402328VapppmmHg2-14.封闭不水箱各测压管的液面高程为：1100cm，220cm，460cm，问3为多少？解1323()()213133.40.29.80710.137133.49.807m2-19．在水管的吸入管1和压出管2中装水银压差计，测得120hmm，问水经过水泵后，压强增加多少？若为风管，则水泵换为风机，压强增加为多少mmHg?解(1)2()0.12(133.49.81)15KNphm(2)2133.40.1216KNphm12161.6316309.807phmmmHO62-23．一直立煤气管，在底层测压管中测得水柱差1100hmm，在20Hm高处的测压管中测得水柱差2115hmm，管处空气容重312.64Nm气，求管中静止煤气的空重煤？解211hhHh煤气1233()9.807(0.10.115)0.012640.005295.2920hhKNNmmH2-30．密闭方形柱体容器中盛水，底部侧面开0.50.6m的矩形孔，水面绝对压强20117.7KNpm，当地大气压强298.07aKNpm，求作用于闸门的水静压力及作用点？解200117.798.0719.62aKNpppm0119.6229.807phm9.8073.10.50.69.15cphAKN2h1hH煤气73210.6120.011123.1ceccbhJymcmyAhbh2-34.封闭容器水面的绝对压强20137.37KNpm，容器左侧开一2*2米的方形孔，复以盖板AB，当大气压298.07aKNpm时，求作用于此盖板的水静压力及其作用点？1m2mABp0解:0137.3798.0749.807apphm2sin60435.732chhm9.807*5.732*4225cPhAkN3021*2*21112*0.054832*22sin603lcJymyA2-36.有一圆滚门,长度10lm,直径4Dm,上游水深14Hm,下游水深22Hm,求水作用于圆滚门上的水平和铅直分压力?解2212121()2xxxppplHH82219.80710(42)5902KN2339.80741092044zpVAlRlKN3-4.设计输水量为3300*10/kgh的给水管道，流速限制在0.9~1.4ms之间。试确定管道直径，根据所选的直径求流速，直径规定为50mm的倍数。解：333300*10/300/0.0833/kghmhms因为流速限制在0.9~1.4ms之间，故A的范围为：0.08330.08330.91.4，即220.09260.0595mm之间，则d取300mm此时，实际流速为20.08331.18/*0.34vms3-8．空气流速由超音流速过渡到亚音速时，要经过冲击波。如果在冲击波前，风道中流速660mvs，密度31.0/kgm，冲击波后，速度降低至250mvs，求冲击波后的密度？解1122AvAv3121266012.64/250vkgmv3-9．管路由不同直径的两管前后相接所成，小管位直径0.2Adm，大管直径0.4Bdm。水在管中流动时，A点的压强270AkNpm，B点的压强240BkNpm，B点的流速1Bmvs。试判断水在管中流动方向，并计算水流经两断面间的水头损失。解以A断面的管轴为基准面计算各断面的单位能量。9220.4140.2BBAAvAmvsA707.149.807Apm404.079.807Bpms22407.147.95522AAAApvHZmgg22214.075.12122BBBBpvHZmggABHH由A流向B7.9555.1212.834lABhHHm3-10．油沿管线流动，A断面流速为2ms，不计算损失，求开口C管中的液面高度？解220.15()()24.50.1ABABdmvvsd通过B断面中心作基准面，写A、B两断面的能量方程。2224.51.21.50022pgg102212.7(24.5)2.70.831.862pmg3-12．用水银比压计量测管中水流，过断面中点流速u如图，测得A点的比压计读数60hmm水银柱（1）求该点的流速u；（2）若管中流体是密度30.8gcm的油，h仍不变，该点流速为若干？不计损失。解22BAppug21()2ABppuhg当管中通过水时112.6hh212.629.80712.60.063.85mughs当管中通油时，1133.40.89.807160.89.807hhh2162160.064.31mughgs3-17．一压缩空气罐与文丘里式引射管联接，1d，2d，h为已知，问气罐压强cp多大才能将将B池水抽出。11解写1、2断面的能量方程2212122vvhgg2212122vvhgg22221211()AvdvvAd242211()12vdhgd又写气罐及出口断面的能量方程2202vpg代入上式42101()1dhpd10421()1hpdd所以104211hpdd3-19..断面为0.2m2和0.1m2的两根管子所组成的水平输水系从水箱流入大气中，(1)若不计损失，(a)求断面流速v1和v2；(b)绘总水头线和测压管水头线，(c)求进口A点的压强。(2)计入损失，第一段为2142vg，第二段为2232vg，(a)求断面流速v1和v2，(b)绘总水头线及测压管水头线，(c)根据水头线求各段中间的压强,不计局部损失。12H=4mA0.2m220.1mS1S2V1V2解：（1）列0-0面和出口的能量方程，则22400002vg28*9.88.85/vms21210.5*8.854.43/SvvmsS求A的压强，则2140002Apvg234.43(4)*9.8*1029.42*9.8AapkpA处的流速水头为2214.43122*9.8vmgA处的测压管水头为4-1=3m总水头线和测压管水头线如左图示。（2）列0-0面和出口的能量方程，则2222124000043222vvvggg由连续性方程：2122112SvvvS2222124445222vvvggg213.69/1.98/vmsvmsH=4mA总水头线测压管水头线H=4mA测压管水头线总水头线00.8m3.2m4.0m3.0m131段的中点：221114000222pvvgg代入数据，计算得：2311.98(43*)*9.8*1033.32*9.8apkp2段的中点：2222212400041.5222pvvvggg代入数据，计算得：22323.961.98(42.5*4)*9.8*1011.762*9.82*9.8apkp各段的损失为：2211.98440.822*9.8vmg2223.96342.422*9.8vmg两段的流速水头分别为：22120.2,0.822vvmmgg在计损失的情况下总水头线和测压管水头线如上图示。3-24.图为一水平风管，空气自断面11流向断面22。已知11断面的压强1150pmm水柱，115mvs，断面22的压强2140pmm水柱，210mvs，空气密度31.29Kgm，求两断面的压强损失。解2212121222fvvpppgg2221212121.291012178.522fNpppvvgm