流体力学习题解答

12．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E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U形管，一端连接在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P的铅直分力zP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kv小于由层流转变为紊流的临界流速kv，其中kv称为上临界速度，kv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25.0)Re68(11.0dk。26．速度的大小、方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3211111ssss。管嘴与孔口比较,如果水头H和直径d相同，其流速比2V孔口/V管嘴等于82.097.0,流量比Q孔口/Q管嘴等于82.060.0。33．不可压缩流体的空间三维的连续性微分方程是0zuyuxuzyx。34．1M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Δ小于粗糙高度。对四、计算题32．有一矩形底孔闸门，高3hm，宽2bm，上游水深16hm下游水深25h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]AhAhPPPcc下上)5.35.4(6807.959kN作用于闸门中心图解hbAhhP)(219.807659kN3．宽为1m，长为AB的矩形闸门，倾角为45，左侧水深13hm，右侧水深22h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：22121211sin45sin4522PPPhh2211119.80739.8072222262.327.6534.65kN1122DPyPyPy1122DPyPyyP122262.327.65(2)3245324534.65hh762.32227.652334.65176912.4634.65m5．有一圆滚门，长度10lm，直径4Dm，上游水深14Hm，下游水深22Hm，求作用于圆滚门上的水平和铅直分压力。[解]42221211()2xPPPlHH2219.80710(42)2590kN234zPVAlRl39.8074104920kN6．一弧形闸门AB，宽4bm，圆心角45，半径2r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]2sinh21449.80739.22xPhbkNzPVb面积()b扇形面积三角形面积2211()9.8074(1)822brh22.4kN2245.2xzPPP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]2)1.015.0()(22ABABvddv4.5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：025.40225.12.122gpg2212.7(24.5)2pg2.70.831.86m58．用水银比压计量测管中水流，过流断面中点流速u如图。测得A点的比压计读数60hmm汞柱。（1）求该点的流速u；（2）若管中流体是密度为0.8g/cm3的油，h仍不变，该点流速为若干，不计损失。[解]ABpgup22hppguBA)(212当管中通水时：hh6.121212.629.80712.60.063.85ughm/s当管中通油时：hh16807.98.0807.98.04.133121629.807160.064.31ughm/s10．直径为1700dmm的管道在支承水平面上分支为2500dmm的两支管，A-A断面压强为70kN/m2，管道流量0.6Q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]11210.61.56(0.7)4QvAm/s22220.31.53(0.5)4QvAm/sgvpgvp222222111221222112253.1256.122pggpgvgvpp2170ppkN/m26写能量方程式：RxvQApvQAp30cos)(22222111130cos)(22222111vQApvQApRx]53.13.01000)7.0(470000[356.16.01000)7.0(47000022308013932193.219NkN当记入损失时：gvgvpgvp252222222211264.15pkN/m2同理35.24RxkN11．油在管中以1vm/s的速度流动，油的密度920kg/m3，3lm，25dmm水银压差计测得9hcm，试求（1）油在管中的流态？（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：22vdlhf264)(2vdldvgh油汞22320.09(13600920)9.807lvd23231920(0.025)2440.09126809.8(2.5)100.7910323920m2/s校核是否为层流3161079.0025.01Re4vd所以为层流。（3）若倒流：则下端压强大于上端压强，h仍为9cm。712．油的流量77Qcm3/s，流过直径6dmm的细管，在2lm长的管段两端水银压差计读数30hcm，油的密度900kg/m3，求油的和值。[解]设若为层流2772.720.785(0.6)vm/s22flvpd2()2vlhgd油汞油260.3127009.8(0.006)8.6102329002.72m2/s638.6109007.7510Pas验证：62.720.006Re189720008.610ud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1150dmm，275dmm，50lm，管道的当量糙度0.6Kmm，水温为20oC。若管道的出口流速22vm/s，求（1）水位H。（2）绘出总水头线和测压管水头线。[解]（1）2222175()2()0.5150dvvd1m/s1160.50.15Re742571.0110vd12260.50.15Re742571.0110vd210.6()0.004150Kd20.6()0.00875Kd由叶迪图可知0.031；0.0372221122121222lvlvhdgdgf82250(0.5)5020.030.0370.1520.0752gg0.12755.035.16m0.50.5]0.375221油2A75[1-()]=0.5[1-()A15022120.50.3750.006370.080.08622mvvhgg220.25.160.0865.442fmvHhhg210.012752vgm；220.22vg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140d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0.1lm，A箱水深13Hm恒定不变。（1）分析出流恒定条件（2H不变的条件）。（2）在恒定出流时，B箱中水深2H等于多少？（3）水箱流量1Q为何值？[解]（1）21QQ时，2H恒定不变。（2）24~31.0dml，为管嘴出流，1d为空孔口出流。取10.611122222()2()AgHHAgHl222212220.6[2(3)]0.82[2(0.1)]AgHAgH222242222222410.820.820.33(0.1)(0.1)0.59(0.1)0.60.60.4AHHHHA2230.059(10.59)1.59HH22.9411.591.85Hm9（3）221122()0.60.0421.150.358104QAgHHgm3/s15．某诱导器的静压箱上装有圆柱形管嘴，管径为4mm，长度100lmm，02.0，从管嘴入口到出口的局部阻力系数5.0，求管嘴的流速系数和流量系数（见图5-4图）。[解]34ld为短管出流。故1110.7071002110.020.54ld0.707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3