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流体力学作业3 第三章 流体运动学（作业答案）一、 选择题(略)二、 判断题(略)三、 简答题1 述流体运动的两种方法是什么？简述其内容。答：（略）2. 流体微团体运动分为哪几种形式? 答： 平移 线变形 角变形 旋转变形。3. 写出恒定平面势流中流函数、势函数与流速的关系。 （改为：写出恒定平面势流中流函数具有的性质，流函数与流速势的关系。）答：流函数具有的性质 流函数相等的点组成的线即流线，或曰，同一流线上个点的流函数为常数。 两流线间的函数值之差为为单宽流量。 平面势流的流函数为一个调和函数。答：流函数与流速势的关系 流函数与势函数为调和函数。 等势线与等流函数线正交。4什么是过流断面和断面平均流速？为什么要引入断面平均流速？答：与流线正交的断面叫过流断面。过流断面上点流速的平均值为断面平均流速。引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算。5如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问：(1)当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流？是均匀流还是非均匀流？(2)当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非恒定流？(3)恒定流情况下，当判别第II段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系？ 答：（1）是恒定流。、是均匀流，是非均匀流。（2）管中为非恒定流。（3）有。管段相当长为渐变流，管段较短为急变流。四、计算题（解题思路）1 恒定二维流动的速度场为 ，其中秒-1。（1）论证流线方程为；（2）绘出C0、1及4m2的流线；（3）求出质点加速度的表达式。解：（1）流线方程为： 代入数值推导 （2）（略）（3）由：代入数值求解。 代入数值求解。答案: 2 试检验下述不可压缩流体的运动是否存在？（1）（2） 解：由连续性微分方程，=0 流体的运动存在,反之流体的运动不存在。 答案:（1）代入数值求解， 流体的运动不存在。（2）代入数值求解，流体的运动存在。3 水流从水箱经管径分别为的管道流出，出口流速，如图所示。求流量及其它管道的断面平均流速。 解：应用连续性方程（1）流量：4.91 (2) 断面平均流速 , 。4 如图铅直放置的有压管道，已知d1=200mm，d2=100mm，断面1-1处的流速v1=1m/s。求（1）输水流量Q；（2）断面2-2处的平均流速v2；（3）若此管水平放置，输水流量Q及断面2-2处的速度v2是否发生变化？（4）图a中若水自下而上流动，Q及v2是否会发生变化？ 解：应用连续性方程（1）（2）（3）不变。（4）流量不变则流速不变。5 已知某流场的流速势为，为常数，试求及。 解： 6. 对于，的平面流动，为常数。试分析判断该流动： (1) 是恒定流还是非恒定流？(2) 是均匀流还是非均匀流？(3) 是有旋流还是无旋流？解：应用质点加速度数学表达式 求解。看时间加速度与迁移加速度判别是恒定流还是非恒定流;是均匀流还是非均匀流。答案: （1）是恒定流。 （2）是非均匀流 （3）用无旋流数学表达式求解，是无旋流