北京建筑工程学院考研水力学习题3

2-1 设水管上安装一复式水银测压计，如图所示。

试问测压管中1-2-3-4水平液面上的压强1p 、2p 、3p 、4p 中哪个最大？哪个最小？哪个相等？
2-3 设有一盛水的密闭容器，如图所示。

已知容器内点A 的相对压强为
Pa 4109.4×。

如在该点左侧器壁上安装一玻璃测压管，已知水的密度3/1000m kg =ρ，试问需要多长的玻璃测压管？如在该点右侧器壁上安装一水银压差计，已知水银密度33/106.13m kg Hg ×=ρ，m h 2.01=，试问水银柱高度差2h 是多大值？
2-5 设有一盛空气的密闭容器，在其两侧各接一测压装置，如图所示。

已知m h 3.01=。

试求容器内空气的绝对压强值和相对压强值，以及水银真空计左右两肢水银液面的高差2h 。

（空气质量略去不计）
2-25 设有一水平底边矩形铅垂金属闸门，它由三根水平横梁和平板所组成，如图所示。

已知阀门宽度m b 3=，闸门前水深m H 2=。

试根据横梁负荷相等的条件布置闸门三根横梁的位置（321y y y 、、）。

2-36 比重计系由带有刻度的空心圆玻璃管和充以铅丸的玻璃圆球组成，如图所示。

已知管外径m d 025.0=，球外径m D 03.0=，比重计重量N G 49.0=。

如果比重计浸入某液体内的浸没深度m h 10.0=，试求该液体的密度ρ。

2-37 设有一外径为R 、内径为r 的空心圆球，由密度为1ρ的材料制成。

现要求把球完全淹没在水中，能在任何高度处平衡，试求该球的内、外径之比。

水的密度为ρ、球体体积
33
4R V π=。

3-9 已知水平圆管过流断面上的液流速度分布为⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=20max 1r r u u ， max u 为管轴处最大流速、0r 为圆管半径，r 为点流速u 距管轴的径距。

试求断面平均流速v 。

3-13 送风管的断面面积为2
5050cm ×，通过d c b a 、、、四个送风口向室内输送空气，如图所示。

已知送风口断面面积均为24040cm ×，气体平均流速均为s m /5，试求通过送风口过流断面1-1、2-2、3-3的流量和流速。

3-16 在直径为d 的圆形风管断面上，用下法选定五个点来测量局部风速。

设想用与管轴同心，但不同半径的圆周，将全部断面分为中间是圆，其它是圆环的五个面积相等的部分，如图所示。

测点即位于等分此部分面积的圆周上。

这样测得的各点流速，分别代表相应断面的平均流速。

试计算各测点到管轴的距离，以直径的倍数表示；若各点流速分别为54321u u u u u 、、、、，空气密度ρ，试求质量流量m Q。

5-28 设水由水箱经管嘴射出，如图所示。

已知水头为H （恒定不变），管嘴截面积为A ，水箱水面面积很大。

若不计能量损失，试求作用于水箱的水平分力R F 。

5-30 有一沿铅垂直立墙壁的弯管如图所示，弯头转角为90°，其实断面1-1到断面2-2的轴线长度l 为 3.14m ，两断面中心高差z Δ为 2 m 。

一直断面1-1中心处动水压强1p 为2/117600m N ，两断面之间水头损失w h 为O mH 21.0，管径d 为m 2.0，流量Q 为s m /06.03。

试求水流对弯头的作用力大小R F 。

5-34 水流经180°弯管字喷嘴流出，如图所示。

一直管径mm D 75= ，管嘴直径mm d 25=，管端前端的测压表读数2/60m kN M =，求法兰盘接头A 处，上、下螺栓的受力情况。

假定螺栓上下前后供安装四个，上下螺栓中心距为150mm ，弯管管嘴和水重G 为100N ，它的作用位置如图所示。

不计能量损失（摩擦阻力）。

5-35 一装有水泵的机动船逆水航行，如图所示。

已知水速v 为s m /5.1，船相对与陆地的航速0v 为s m /9，相对与船身水泵想船尾喷出的水射流的喷速r v 为s m /18，水是从船首沿吸水管进入的。

当水泵输出功率（即水从水泵获得的功率）为21000 W ，流量为s m /15.03
时，求射流对船身的反推力和喷射推进系统的效率。

5-36 设一水平射流冲击一固定装置在小车上的光滑叶片，如图所示。

已知射流密度8.1030=ρ3/m kg ，速度48.300=v s m /，过流断面面积2058.18cm A =，叶片角度°=180θ，车的重力5.889=G N ，能量损失和射流重力作用以及小车沿水平方向的摩擦阻力都略去不计。

试求射流喷射10 s 后，小车的速度1v 和移动的距离l 。

5-37 设涡轮如图所示，旋转半径R 为0.6 m ，喷嘴直径为25mm ， 每个喷嘴喷出的流量为s m /007.03，若涡轮以min /100r 旋转，试求它的功率。

5-38 设有一水管中心装有枢轴的旋转洒水器，水平放置，如图所示。

水管两端有方向相反的喷嘴，喷射水流垂直于水管出流。

已知旋转半径m R 3.0=，相对于喷嘴的初六速度s m v /6=，喷嘴直径mm d 5.12=试求（1）当水管臂静止时，作用在转轴上的力矩M ；（2）当水管臂一等角转速旋转，圆周速度为u 时，该装置每秒所做的功和功率的表示式。

6-3 文丘里管喉道处的流速2v 与文丘里管进口断面直径1d ，喉道直径2d ，流体密度ρ，动力粘度μ及两断面间压差p Δ有关，试用π定理球求文丘里管通过流量Q 的表达式。

6-5 圆球在实际流体中作均速直线运动所受阻力D F 与流体的密度ρ，动力粘度μ、圆球与流体的相对速度0v 、 圆球的直径d 有关。

试用π定理球阻力D F 的表达式。

6-9 有一直径cm d p 20=的输油管，输送运动粘度s m v /10402
6−×=的油，其流量s m Q /01.03=。

若在模型试验中采用直径cm d m 5= 的圆管，试求（1）模型中用20°C 的水（s m v m /10003.12
6×=）作实验时的流量；（2）模型中用运动粘度s m v m /101726−×=的空气作实验时的流量。

7-3 欲一次测得半径为0r 的圆管层流中的断面平均流速v ，试求皮托管端头应放在圆管中
离管轴的径距0r 。

7-5 设有一水位保持不变的水箱，其中水流经铅垂等径圆管流入大气，AB 管段与上面的管段用法兰盘螺栓相连接，如图所示。

已知管径m d 02.0=，AB 管段长度m l 5=，流量s m Q /0015.03=， 沿程阻力系数02.0=λ，管段重量不计。

试求螺栓所受的拉力F 。

7-6 设圆管直径mm d 200=，管长m l 1000=，输送是由的流量s m Q /04.03
=，运动粘度s cm /6.12=ν，试求沿程损失f h 。

7-7 润滑油在圆管中作层流运动，一直管径cm d 1=，管长m l 5=，流量s cm Q /803=，
沿程损失m h f 30=（油柱）
，试求油的运动粘度ν。

7-8 油在管中以s m v /1=的速度流动，如图所示。

油的密度3/920m kg =ρ，m l 3=，mm d 25=，水银压差计测得cm h 9=。

试求（1）有在管中流动的流态；（2）油的运
动粘度ν；
（3）若保持相同的平均流速反向流动，压差计的读数有何变化。

7-12 一光洁铜管，直径mm d 75=，壁面当量粗糙度mm 05.0=Δ，球通过流量
s m Q /005.03=时，每100m 管长中的沿程损失 和此时的壁面的切应力0τ、阻力流速v 及粘性底层厚度0δ值。

已知水的运动粘度s m v /10007.12
6−×=。

7-13 设测定有压圆管流沿程阻力系数的试验装置，倾斜放置。

断面1-1、2-2间离差为m H 1=，如图所示。

一直管径mm d 200=，测试段长度m l 10=，水温C t °=20，流量s m Q /15.03
=，水银压差计读数m h 1.0=。

试求沿程阻力系数λ值，并和7-9相比较。

7-17 一十分光洁的管道，在610Re =时属于水力光滑管。

使用多年后，由于锈蚀，在同一Re 数的条件下属粗糙管，并且沿程损失f h 值比新管增加了一倍。

试求此锈蚀管道的相对粗糙d
Δ值。

7-25 有一如图所示的水平突然扩大管路，已知直径cm d 51=，直径cm d 102=，管中水流量s m Q /02.03
=。

试求U 形水银压差计中压差读数h Δ。

7-28 测定一蝶阀的局部损失系数装置如图所示。

在蝶阀的上、下游装设三个测压管，其间距m l 11=，m l 22=。

若圆管直径mm d 50=，实测cm 1501=∇，cm 1252=∇，cm 403=∇，流速s m v /3=，试求蝶阀的局部损失系数ζ值。

8-12 球形尘粒密度3
3/105.2m kg s ×=ρ，
在C t °=20的大气中等速自由沉降。

若空气阻力可按斯托克斯阻力公式计算，试求尘粒最大直径d 和自由沉降速度f u 。

8-13 球形水滴在C t °=20的大气中等速自由沉降，若空气阻力可按斯托克斯阻力公式计
算，试求水滴最大直径d 和自由沉降速度f u 。

8-15 使小钢球在油中自由沉降，以测定油的动力粘度。

已知油的密度3/900m kg =ρ，直径mm d 3=的小钢球密度。

若测得球的自由沉降速度3/7800m kg s =ρ，若测得球的自由
沉降速度s cm u f /11=，试求油的动力粘度μ。

2-1 1p <2p =3p <4p
2-3 h =5m ,2h =0.38m
2-5 ·0p =9.506410×Pa ，0p = —2940Pa ，2h =22mm 2-25 1y =0.77m ，2y =1.40m ，3y =1.82m
2-36 ρ=7913/m kg 2-37 311ρρ−=R
r 3-9 v = 0.5max v
3-13 1Q =2.4s m /3，1v =9.6s m /；2Q =50310−×s m /3，2v =9.6s m /；3Q =30310−×s m /3，3v =9.6s m /
3-16 1r =0.158d ，2r =0.274d ，3r =0.358d ，4r =0.418d ，5r =0.474d ，
)(20543212u u u u u d Q m ++++=π
ρ
5-28 gHA F R ρ2=方向为水平向左
5-30 R F =5124N ；方向向左。

向下倾斜，与水平x 轴成42° 5-34 水流作用于弯管的力R F =333.82 N ，方向为水平向左，上、下螺栓所受拉力上F =7.19N ，下F =159.73 N ，左、右螺栓每个所受拉力中F =83.46 N 5-35 反推力F =1125 N ，η=56.3%
5-36 1v =28.28s m /， l =242.49m
5-37 W P 67.2508=
5-38 (1)65.2=M m N ⋅，（2）,)(2u u v Q W −=ρu v u +=2η
6-3 gH d d d Q 24
Re),(2221πφ=,υvd =Re 6-5 2242
(Re)00U A C U d F D D ρρπφ==⋅=，υH
U 0Re =，σρH v We 2= 6-9 （1）m Q =6.26510
−×s m /3，m Q =1.06310−×s m /3
7-3 7-5 F =18 N (方向向下)
7-6 f h =16.57m
7-7 v =1.802s m /
7-8 （1）层流，（2）v =7.91510−×2/m s ，
（3）有变化，压差计左肢水银与油的交界面低于右肢的交界面，读数认为h
7-12 f h =1.614m ，0τ=2.92Pa 、v =0.0545s m /、0δ=0.214mm 7-13 λ=0.0216， 7-17
d
Δ=1.08310−× 7-25 h Δ=0.16m 7-28 ζ=0.76
8-12 max d =5.84510
−×m ≈58.4m μ，s m u f /257.0= 8-13 max d =7.935
10−×m ≈79.3m μ，s m u f /189.0= 8-15 μ≈0.307s Pa ⋅。