流体力学(平时的作业题).doc

第一章 绪论
1-6．图示为一水平方向运动的木板，其速度为，平板浮在油面上，油深，油的，求作用于平板单位面积上的阻力？

1-7. 温度为20℃的空气，在直径为2.5cm管中流动，距管壁上1mm处的空气速度为3cm/s。求作用于单位长度管壁上的粘滞切应力为多少？
解: f=
1-8．一底面积为，高为的木板，质量为，沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动，已知，，求润滑油的动力黏度？
δ

第二章 流体静力学
2-6．封闭容器水面的绝对压强，当地大气压强，试求（1）水深的A点的绝对压强和相对压强？（2）若容器水面距基准面高度，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（）测压计的读数值？

（1）

（2）

（3）

2-16. 已知水箱真空表M的读数为0.98kPa，水箱与油箱的液面差H=1.5m，水银柱差，，求为多少米？

解：取等压面1-1，则

2-20.图为倾斜水管上测定压差的装置，已知，压差计液面之差，求当（1）的油时;（2）为空气时;A、B两点的压差分别为多少？

解：（1）取等压面1-1
（2）同题（1）可得
2-36.有一圆滚门,长度,直径,上游水深,下游水深,求水作用于圆滚门上的水平和铅直分压力?

2-44. 一洒水车以等加速度在平地上行驶，水车静止时，B点位置，，求运动后该点的静水压强。
解：由自由液面方程可得
故B点的静水压强为1.15mH2O
2-47 在D=30cm，高H=50cm的圆柱形容器中盛水，h=30cm，当容器绕中心轴等角速度转动时，求使水恰好上升到H时的转数.
解：O点的位置

解得
【结论】未转动时的水位在转动时最高水位与最低水位的正中间

第三章 一元流体动力学基础
3-1. 直径为150mm的给水管道，输水量为，试求断面平均流速。
解：由流量公式 注意：
得：
3-2. 断面为300mm×400mm的矩形风道,风量为2700m3/h,求平均流速.如风道出口处断面收缩为150mm×400mm,求该断面的平均流速
解：由流量公式　得：
由连续性方程知 得：
3-3. 水从水箱流经直径d1=10cm,d2=5cm,d3=2.5cm的管道流入大气中. 当出口流速10m/ 时,求(1)容积流量及质量流量;(2)及管段的流速
解：(1)由 质量流量
(2)由连续性方程： 得：

3-15.水由管中铅直流出,求流量及测压计读数.水流无损失
解：设水容重为，水银容重为
由连续性方程

由能量方程知
解得：
列管口到水银测压计出口的方程：
得：
3-17.一压缩空气罐与文丘里式的引射管连接均为已知,问气罐压强多大方才能将B池水抽空出。
解：设水的密度为，
得：
3-18.如图，闸门关闭时的压力表读数为49 kPa，闸门打开后，压力表读数为0.98 kPa，由管进口到闸门的水头损失为1 m，求管中的平均流速。
解: 由能量方程得 又　　得：
3-29.直径为d1=700mm的管道在支承水平面上分支为d2=500mm的两支管，A-A断面压强为，管道流量，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：设受水平推力为R，管道流速和支管流速分别为，压强为
（1）　 ①
，
，
能量方程 得： ②
②代入①得：
由牛顿第三定律知
（2）　　　③

得： 　　　 ④
④代入③得：
由牛顿第三定律知
第四章 流动阻力和能量损失
4-3.有一圆形风道，管径为300mm，输送的空气温度20℃，求气流保持层流时的最大质量流量。若输送的空气量为200kg/h，气流是层流还是紊流？
解 ：20℃时,空气的运动粘滞系数

因为层流的最大流量为32Kg/h 所以200Kg/h为紊流。

4-7.有一圆管，在管内通过的水，测得通过的流量为，在管长长的管段上测得水头损失为，求该圆管内径d。
解：假设为层流
Q=A ，λ= ，Re= = =2cm
代入数据得：
校核：Re=，将代入，Re<2000，计算成立

4-12.有一圆管，内壁涂有的砂粒，如水温为，问流动要保持为粗糙区的最小流量为多少？
解：
由查尼古拉兹图，得：
∴
4-24．为测定弯头的局部损失系数，可采用图所示的装置，已知AB段管长，管径，，实测数据为（1）AB两断面测压管水头差。（2）经2分钟流入量水箱的水量为。求弯头的局部损失系数。

4-28.一直立的突然扩大水管，已知=150mm，=300mm，h=1.5m，=3m/s，试确定水银比压计中的水银液面哪一侧较高？差值为多少？
解：设右侧高
得：

能量方程：
断面压强：
得：，代入能量方程
得：

第五章 孔口管嘴管路流动
3.一隔板将水箱分为A、B两格，隔板上有直径为d1=40mm的薄壁孔口，如题5-3 图，B箱底部有一直径为d2=30mm的圆柱形管嘴，管嘴长l=0.1m，A箱水深H1=3m恒定不变。
（1）分析出流恒定性条件（H2不变的条件）。
（2）在恒定出流时，B箱中水深H2等于多少？
（3）水箱流量Q1为何值？
解：（1）当，时 出流恒定
（2）因为，
查表得，，解得：
（3）解得3.58×10-3 m3/s
5-16.如图水泵抽水系统，管长、管径单位为m，ζ给于图中，流量Q=40×10-3m3/s，λ=0.03。求：
（1）吸水管及压水管的S数。
（2）求水泵所需水头。
（3）绘制总水头线。
解：（1）==118.69s2 /m5
==2106.1s2 /m5
（2）（+） （其中）
（3）略
22.如图所示管路，设其中的流量QA=0.6m3/s，λ=0.02，不计局部损失，其它已知条件如图，求A、D两点间的水头损失。
解：

∴

第六章 气体射流
6-1圆射流以Q0=0.55m³/s,从d0=0.3m管嘴流出。试求2.1m处射流半宽度R，轴心速度，断面平均流速，质量平均，并进行比较。
解：查表知：a=0.08 由
在主体段=3.4 ∴R=3.4×0.15=0.72m
= ==7.78m/s
解得：
解得：
解得：
6-2某体育馆的圆柱形送风口，d0=0.6m，风口至比赛区为60m，要求比赛区风速（质量平均风速）不得超过0.3m/s，求送风口送风量应不超过多少m³/s？
解：查表知：a=0.08 由
在主体段（其中）解得：
第八章 绕流运动
8-2在下列流速场中，哪些流动是无旋流动，哪些流动是有旋流动。如果是有旋流动，它的旋转角速度的表达式是什么？
（a）， （b）， （c），
（d）， （e）， （f），
（g），（h），（i），
（j），（k），（l），
（m），

解：无旋流有：（或）
（a），（f），（h），（j），（l），（m）为无旋流动，其余的为有旋流动
对有旋流动，旋转角速度：
（b） （c） （d） （e）
（g） （i） （k）
8-4流速场为，时，求半径为和的两流线间流量的表达式。
解：
∴
∴
8-5流速场的流函数是。它是否是无旋流动？如果不是，计算它的旋转角速度。证明任一点的流速只取决于它对原点的距离。绘流线。
解：
∴ 是无旋流

∴ 即任一点的流速只取决于它对原点的距离
流线即
用描点法：