工程流体力学A第2次作业
工程流体力学 第二版 习题与解答
解：
(1) 由 vx = x + t, v y = y + t 得迹线微分方程为：：
dx = x + t， dy = y + t
dt
dt
一阶线性微分方程 y′ + p(t) y = q(t) 的通解形式为
1—3
解：固定圆盘表面液体速度为零，转动圆盘表面半径 r 处液体周向线速度速度 vθs = rω ；
设液膜速度沿厚度方向线性分布，则切应力分布为
=τ µ= ∂vθ µ vθ= s − 0 µrω
∂δ
δ
δ
所需力矩 M 为：
∫ ∫ = M
R 2π
τ r(= rdrdθ )
00
π= µω D4 32d
Aτ r=R / 2 R
=1−
p1 p2
1/ k
等温过程 k=1，所以
∆V = 1 − p1 / p2 = 1 −1/ 6 =83.33%
绝热过程 k=1.4，所以 ∆V = 1 − ( p1 / p2 )1/1.4 = 1 − (1/ 6)1/1.4 =72.19%
压缩终温为 78℃时，利用理想气体状态方程可得
解：（1）根据牛顿剪切定律有
τ
=
m du =m −4 dr
um
r R2
由上式可知，壁面切应力为τ 0 = −4mum / R ，负号表示τ 0 方向与 z 相反；
（2）由流体水平方向力平衡有： p R2Dp + τ 0p DL=0 ，将τ 0 表达式代入得
工程流体力学(第二版)习题与解答
1—3
解： 固定圆盘表面液体速度为零， 转动圆盘表面半径 r 处液体周向线速度速度 vθ s = rω ； 设液膜速度沿厚度方向线性分布，则切应力分布为
图 1-14 习题 1-5 附图
r
z
u
R
r R2 由上式可知，壁面切应力为 τ 0 = −4 m um / R ，负号表示 τ 0 方向与 z 相反；
τ = mm = −4 um
du dr
（2）由流体水平方向力平衡有： p R 2 Dp + τ 0p DL= 0 ，将 τ 0 表达式代入得
8m u L ∆p = 2m R
图 1-16 习题 1-7 附图
1-7 如图 1-16 所示，流体沿 x 轴方向作层状流动，在 y 轴方向有速度梯度。在 t=0 时， 任取高度为 dy 的矩形流体面考察，该矩形流体面底边坐标为 y，对应的流体速度为 u ( y ) ； 经过 dt 时间段后，矩形流体面变成如图所示的平行四边形，原来的 α 角变为 α − dα ，其剪 。试推导表明：流体的 切变形速率定义为 dα /dt （单位时间内因剪切变形产生的角度变化） 剪切变形速率就等于流体的速度梯度，即 dα du = dt dy 解：因为 a 点速度为 u，所以 b 点速度为 u +
V2 pT 1 × 78 =1 − 1 2 =1 − =80.03% V1 p2T1 6 × 20
压缩终温为 78℃时，利用理想气体状态方程可得
∆V = 1 −
1-2 图 1-12 所示为压力表校验器，器内充满体积压缩系数= β p 4.75 × 10−10 m2/N 的油， 用手轮旋进活塞达到设定压力。已知活塞直径 D=10mm，活塞杆螺距 t=2mm，在 1 标准大 气压时的充油体积为 V0=200cm3。设活塞周边密封良好，问手轮转动多少转，才能达到 200 标准大气压的油压（1 标准大气压=101330Pa） 。 解：根据体积压缩系数定义积分可得：
石大远程奥鹏-工程流体力学(含模拟实验)-第二次在线作业-参考答案
B、必须是均流断面
C、之间可以有急变流
D、之间必须是缓变流
我的答案：C此题得分：2.5分
5.（2.5分）在安排水池中的船舶阻力试验时，首先考虑要满足的相似准则是________。
A、雷诺数Re
B、弗鲁德数Fr
C、斯特罗哈数St
D、欧拉数Eu
我的答案：B此题得分：2.5分
6.（2.5分）从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体________。
中国石油大学（北京）
石大远程
工程流体力学（含模拟实验）-第二次在线作业
参考答案
试读一页
工程流体力学（含模拟实验）-第二次在线作业
1.（2.5分）流体的压缩性不能用_____直接描述。
A、体积压缩系数
B、弹性模量
C、声速
D、密度。
我的答案：D此题得分：2.5分
2.（2.5分）按定义，牛顿粘性定律
A、只适用于牛顿流体。
A、理想流体
B、粘性流体
C、可压缩流体
D、不可压缩流体
我的答案：D此题得分：2.5分
9.（2.5分）在安排管道阀门阻力试验时，首先考虑要满足的相似准则是________。
A、雷诺数Re
B、弗鲁德数Fr
C、斯特罗哈数St
D、欧拉数Eu
我的答案：A此题得分：2.5分
10.（2.5分）欧拉数Eu代表的是之比。
B、只适用于部分牛顿流体。
C、也适用于非牛顿流体。
D、适用于所有流体。
我的答案：A此题得分：2.5分
3.（2.5分）单位时间内，控制体内由于密度变化引起的质量增量等于从控制面。
A、流入的质量
B、流出的质量
C、流入与流出质量之和
第2次流体力学作业ANS
HW #2 Student ID: Name: Assigned: 9/10/2018, Due on 9/17/2018 Problems ：一、选择题1．静止液体中存在:（ A ）A. 压应力;B. 压应力和拉应力；C. 压应力、切应力；D. 压应力、拉应力和切应力。
2．相对压强的起点是: （ C ）A.绝对压强；B. 1个标准大气压；C.当地大气压；D.液面大气压。
3．金属压力表的读值是：（ B ）A.绝对压强；B.相对压强；C.绝对压强加当地大气压；D.相对压强加当地大气压。
4．绝对压强p abs 与相对压强p 、真空度p v 、当地大气压p a 之间的关系是：（ C ）A. p abs =p +p v ；B. p = p abs + p a ；C. p v =p a - p abs ；D. p = p v + p a 。
5．在密闭容器上装有U 形水银测压计，其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系为：（ C ）A. p 1=p 2=p 3；B. p 1＞p 2＞p 3；C. p 1＜p 2＜p 3；D. p 2＜p 1＜p 3。
6．用U 形水银压差计测量水管A 、B 两点的压强差，水银面高h p =10cm ，p A -p B 为：（ B ）A. 13.33kPa ；B. 12.35 kPa ；C. 9.8 kPa ；D. 6.4 kPa 。
题5图 题6图二、计算题1．以U 型管测量A 处水压强，h 1=0.15m ，h 2=0.3m ，水银的γ＝133280N 3/m ，当时当地大气压强298000/a P N m =，求A 处绝对压强p 。
题1图解：由γ+p 水γ+1h 水银ap h =2，有-=a p p γ水-1h γ水银a22/565463.013328015.0980098000m N h =⨯-⨯-=2．灭火器内装有液体，从水银差压计上读得h 1=26.5mm,，h 2=40mm,，a =100mm,，试求：灭火器中液体的密度ρ及装液高度H 。
17春西南交《工程流体力学A》在线作业二
17春西南交《工程流体力学A》在线作业二答案一、单选题（共35 道试题，共70 分。
）1. 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是( )。
A. 切应方和压强B. 切应力和剪切变形速度C. 切应力和剪切变形D. 切应力和流速正确答案：2. 均匀流特征不包括( )。
A. 流线平行B. 过流断面上符合静水压强分布C. 流速及流速分布流程不变D. 流速缓慢正确答案：3. 从本质上讲,紊流应属于( )A. 恒定流B. 非恒定流C. 均匀流D. 恒定非均匀流正确答案：4. 相对压强的起点是( )。
A. 绝对真空B. 1个标准大气压C. 当地大气压D. 液面压强正确答案：5. 粘性流体的测压管水头线的沿程变化是( )。
A. 沿程下降B. 沿程上升C. 保持水平D. 不一定正确答案：6. 欲使水力最优梯形断面渠道的水深和底宽相等,则渠道的边坡系数应为( )。
A. 1B. 1C. 0D. 07. 在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( )。
A. 重合B. 相交C. 相切D. 平行正确答案：8. 渗流模型与实际渗流相比较( ).A. 流量相同B. 流速相同C. 各点压强不同D. 渗流阻力不同正确答案：9. 并联管道1、2，两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度L2＝3L1，通过的流量为( )。
A. Q1=Q2B. Q1＝1.5Q2C. Q1=1.73Q2D. Q1＝3Q2正确答案：10. 水力最优矩形断面，宽深比是( ).A. 0.5B. 1C. 2D. 4正确答案：11. 在流量一定，渠道断面的形状、尺寸一定时，随底坡的增大，临界水深将( ).A. 增大B. 减小C. 不变D. 以上都可能正确答案：12. 在水力学中,常取的基本量纲为( )A. 质量量纲M、长度量纲L、时间量纲TB. 流量量纲Q、长度量纲L、时间量纲TC. 流速量纲V、长度量纲L、时间量纲TD. 加速度量纲A、长度量纲L、时间量纲T正确答案：13. 变直径管的直径d1=200mm，d2=100mm，V2=6m/s，V1为( )。
(完整版)工程流体力学课后习题(第二版)答案
第一章绪论31-1. 20C的水2.5m，当温度升至80C时，其体积增加多少？［解］温度变化前后质量守恒，即V 2V3又20C时，水的密度i 998.23kg /m380C 时，水的密度 2 971.83kg/m3V2— 2.5679m323则增加的体积为V V V i 0.0679m1-2.当空气温度从0C增加至20C时，运动粘度增加15%，重度减少10%，问此时动力粘度增加多少(百分数)？［解］(1 0.15)原(1 0.1)原1.035原原1.035原原 1.035原原0.035原原此时动力粘度增加了 3.5%1-3•有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为u 0.002 g(hy 0.5y2)/ ，式中、分别为水的密度和动力粘度，h为水深。
试求h 0.5m时渠底(y=0)处的切应力。
［解］——0.002 g(h y)/dy0.002 g(h y) dy当h =0.5m , y=0 时0.002 1000 9.807(0.5 0)9.807Pa1-4.一底面积为45 x 50cm2,高为1cm的木块，质量为5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s，油层厚1cm,斜坡角22.620(见图示)，求油的粘度。
［解］木块重量沿斜坡分力F与切力T平衡时，等速下滑mg sindu T Adymg sin A U 5 9.8 sin 22.621 0.4 0.45 -0.0010.1047 Pa s1-5.已知液体中流速沿y方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律沿y方向的分布图。
3 3 5 2 ［解］ A dl 3.14 0.8 10 20 10 5.024 10 m 石，定性绘出切应力1-6 •为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。
已知导线直径的粘度=0.02Pa. s。
若导线以速率50m/s拉过模具，试求所需牵拉力。
0.9mm，长度20mm，涂料(1.O1N)yU 50 5F R A 0.02 3 5.024 10 1.01Nh 0.05 10 31-7.两平行平板相距0.5mm,其间充满流体，下板固定，上板在2Pa的压强作用下以0.25m/s匀速移动，求该流体的动力粘度。
工程流体力学--习题及答案(同名9288)
第1章 绪论选择题【1.1】 按连续介质的概念，流体质点是指：（a ）流体的分子；（b ）流体内的固体颗粒；（c ）几何的点；（d ）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。
解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。
（d ）【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a ）切应力和压强；（b ）切应力和剪切变形速度；（c ）切应力和剪切变形；（d ）切应力和流速。
解：牛顿内摩擦定律是d d v y τμ=，而且速度梯度d d vy 是流体微团的剪切变形速度d d t γ，故d d t γτμ=。
（b ）【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是：（a ）m 2/s ；（b ）N/m 2；（c ）kg/m ；（d ）N·s/m 2。
解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2。
（a ）【1.4】 理想流体的特征是：（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RTp =ρ。
解：不考虑黏性的流体称为理想流体。
（c ）【1.5】当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（a ）1/20 000；（b ）1/1 000；（c ）1/4 000；（d ）1/2 000。
解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约95d 1d 0.51011020 000k p ρρ-==⨯⨯⨯=。
（a ）【1.6】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a ）能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（b ）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c ）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d ）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。
解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。
（c ）【1.7】下列流体哪个属牛顿流体：（a ）汽油；（b ）纸浆；（c ）血液；（d ）沥青。
东大14秋学期《工程流体力学》在线作业2答案
A.流出的动量
B.流出的质量
?
正确答案：B
二,判断题
1. N－S方程中的加速度对对流项是非线性项，这使方程的求解变得十分简单。
A.错误
B.正确
?
正确答案：A
2.连续性方程vA＝常数，成立条件要求流体不可压缩。对于可压缩流体恒定流，连续性定理是质量流量沿程不变
7.气体作绝热的且没有摩擦损失的流动时，称为等熵流动。
A.错误
B.正确
?
正确答案：B
8.当接触角小于90度时称流体润湿固体。
A.错误
B.正确
?
正确答案：B
9.液体的粘性随温度的升高而增大。
A.错误
B.正确
?
正确答案：A
10.如果流场中所有的流体微团的角变形速度为零，说明流动无旋。
A.错误
B.正确
?
正确答案：A
B.方向
?
正确答案：B
6.应力是____。
A.一定质量的流体所受的力
B.作用于流体界面上的力的分布强度
?
正确答案：B
7.绝热流动的滞止____处处相等。
A.温度
B.压强
?
正确答案：A
8.速度系数λ＝____。
A.
B.
?
正确答案：A
9.沿程损失系数λ的量纲（单位）为____。
A. m/s
B.无量纲
?
正确答案：B
A.错误
B.正确
?
正确答案：B
3.龙卷风场风眼内的流动是无旋流动。
A.错误
B.正确
?
正确答案：A
4.介于有层流和紊流之间是一种相对稳临界状态。
（完整版）工程流体力学课后习题（第二版）答案.doc
h 12 h 6 2 1 0.1 12h 6 得h4 m 3 2-11．有一盛水的开口容器以的加速度 3.6m/s 2沿与水平面成 30o 夹角的斜面向上运动， 试求容器中水面的倾角。 [ 解 ] 由液体平衡微分方程 dp ( f x dx f y dy f z dz) f x a cos300 ， f y 0 ， f z ( g asin 300 ) 在液面上为大气压， dp a cos300 dx ( g a sin 300 )dz 0 dz a cos300 0.269 tan g a sin 300 dx 150 2-12．如图所示盛水 U 形管，静止时，两支管水面距离管口均为 h ，当 U 形管绕 OZ 轴以等角速度ω旋转 时， 求保持液体不溢出管口的最大角速度ωmax 。 [ 解 ] 由液体质量守恒知， 管液体上升高度与 管液体下降高度应相等，且两者液面同在一等压面上， 满足等压面方程： 2r 2 C z z I II
=45 °，闸门挡水深 h=3m ，试求水对闸门的作用力及 方向 [ 解 ] 水平分力： F px gh c A x hhb 1000 3.0 g 9.81 3 44.145kN 2 2 压力体体积： V [ h( h h) 1 h 2 ] 8 ( h ) 2 sin 45 2 sin 45 [ 3(3 3) 1 32 ] ( 3 )2 sin 45 2 8 sin 45 1.1629m 3 铅垂分力： F pz gV 1000 9.81 1.1629 11.41kN 合力： Fp F px 2 F pz 2 44.1452 11.412 45.595kN 方向： arctan
2g h 液体不溢出，要求 z I z II 2h ， 以 r 1 a, r 2 b 分别代入等压面方程得： a b a>b gh 2 a2 b2 max 2 gh b2 a2 2-13．如图， 600 ，上部油深 h 1＝ 1.0m ，下部水深 h 2 ＝ 2.0m ，油的重度 =8.0kN/m 3，求：平板 ab 单位 宽度上的流体静压力及其作用点。 [ 解 ] 合力 Pb 1 h11h22油 h 1 sin 600 2 水 h 2 sin 600 ＝ 46.2kN ＋油h1h20 sin 60 作用点： 1
工程流体力学课后习题(第二版)答案
第一章 绪论1-1．20℃的水2.5m 3，当温度升至80℃时，其体积增加多少？ [解] 温度变化前后质量守恒，即2211V V ρρ= 又20℃时，水的密度31/23.998m kg =ρ 80℃时，水的密度32/83.971m kg =ρ 321125679.2m V V ==∴ρρ 则增加的体积为3120679.0m V V V =-=∆1-2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度ν增加15%，重度γ减少10%，问此时动力粘度μ增加多少（百分数）？ [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+==Θ原原原μρν035.1035.1==035.0035.1=-=-原原原原原μμμμμμΘ此时动力粘度μ增加了3.5%1-3．有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02y hy g u -=，式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度，h 为水深。
试求m h 5.0=时渠底（y =0）处的切应力。
[解] μρ/)(002.0y h g dydu-=Θ)(002.0y h g dydu-==∴ρμτ 当h =0.5m ，y =0时)05.0(807.91000002.0-⨯⨯=τPa 807.9=1-4．一底面积为45×50cm 2，高为1cm 的木块，质量为5kg ，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s ，油层厚1cm ，斜坡角22.620 （见图示），求油的粘度。
[解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时，等速下滑yu AT mg d d sin μθ== 001.0145.04.062.22sin 8.95sin ⨯⨯⨯⨯==δθμu A mg s Pa 1047.0⋅=μ1-5．已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律yud d μτ=，定性绘出切应力沿y 方向的分布图。
[解]1-6．为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。
新版流体力学作业2答案课件.doc
作业 2 答案（第 3 章、第 4 章）第3 章一、选择题1、流体运动的连续性方程是根据（C）原理导出的。
A、动量守恒 B 、质量守恒 C 、能量守恒 D 、力的平衡2、流线和迹线重合的条件为（ C ）A、恒定流 B 、非恒定流 C 、非恒定均匀流二、判断题1、以每个流体质点运动规律为研究对象的方法称为拉格朗日法。
（正确）2、恒定流一定是均匀流。
（错误）3、涡流是指流体质点在运动中不绕自身轴旋转的流动。
（正确）4、无旋流就是无涡流。
（正确）5、非均匀流一定是非恒定流。
（错误）三、简答题1、述流体运动的两种方法是什么？简述其内容。
答：研究流体运动有两种不同的观点，因而形成两种不同的方法：一种方法是从分析流体各个质点的运动着手，即跟踪流体质点的方法来研究整个流体的运动，称之为拉格朗日法；另一种方法则是从分析流体所占据的空间中各固定点处的流体的运动着手，即设立观察站的方法来研究流体在整个空间里的运动，称其为欧拉法2. 流体微团体运动分为哪几种形式?答：①平移②线变形③角变形④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（1）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。
（2）两流线间的函数值之差为为单宽流量。
（3）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（1）流函数与势函数为调和函数。
（2）等势线与等流函数线正交。
14．什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。
工程流体力学 第二版 习题与解答
973Pa
1-10 图 1-18 所示为插入水银中的两平行玻璃 板，板间距 δ =1mm，水银在空气中的表面张力σ
=0.514N/m，与玻璃的接触角θ =140°，水银密度 ρ =13600kg/m3。试求玻璃板内外水银液面的高度
差 h。
解：对于两平板间的液膜，如图所示，液面下
侧压力 p0 + ρ gh ，液面上侧压力为 p0 ，取垂直书
量平衡，所以
Aτ = mg sinθ → 0.2 × 0.2 ×1400uT = 1000sin 20 → uT ≈ 6.11m/s
1-4 有一直径 d=150mm 的轴在轴承中转动，转速 n=400 r/min，轴承宽度 L = 300mm ， 轴与轴承间隙 δ = 0.25mm ，其间充满润滑油膜，油的粘= 度为 µ 0.049 Pa ⋅ s 。假定润滑油 膜内速度为线性分布，试求转动轴的功率 N（注：N=转轴表面积 A×表面切应力τ ×表面线速 度 vθ ）。
20°
图 1-12 习题 1-2 附图
图 1-13 习题 1-3 附图
1-3 如图 1-13 所示，一个底边为 200mm × 200mm 、重量为 1kN 的滑块在 20°斜面的 油膜上滑动，油膜厚度 0.05mm，油的粘度µ= 7 ×10−2 Pa·s。设油膜内速度为线性分布，试求 滑块的平衡速度 uT 。
∫ =y e−∫ pdt ( qe∫ pdtdt + c)
此处迹线微分方程中 p = -1，q = t；代入后得：
∫ y = et ( te−tdt + c) = et [−e−t (t +1) + c] = cet − t −1
即
x= c1et − t −1， y= c2et − t −1
工程流体力学A主观作业答案
工程流体力学A第1次作业四、主观题(共8道小题)33.简述流体的形态特征和力学特征。
形态特征：流体随容器而方圆，没有固定的形状。
力学特征：流体主要承受压力，静止流体不能承受拉力和剪力。
34.一封闭水箱如图所示，已知金属测压计读数Pa，金属测压计中心和容器内液面分别比A点高0.5m和1.5m ，试求液面的绝对压强和相对压强。
解：由得水箱液面的相对压强绝对压强或93.1kPa35.如图所示为测量容器中A点压强的真空计。
已知，试求A点的真空压强及真空度。
解：真空计的测压管中压缩空气内压强变化可忽略不计。
由题意得A点真空压强及真空度36.如图所示绕铰链C 转动的自动开启式矩形平板闸门。
已知闸门倾角为，宽度为，闸门两侧水深分别为和，为避免闸门自动开启，试求转轴C至闸门下端B的距离x。
解：为避免闸门自动打开，由理论力学知必有关系式中故37.利用检查井作闭水试验检验管径的市政排水管道施工质量。
已知排水管堵头形心高程为256.34m，检查井中水面高程为259.04m，试求堵头所受的静水总压力大小。
解：排水管堵头形心处的相对压强堵头所受的静水总压力38.如图所示盛水（重度为）容器由半径为R 的两个半球用N 个螺栓连接而成，已知测压管水位高出球顶H ，试求每个螺栓所受的拉力 F 。
解：取上半球为隔离体，由，得式中为静止液体作用在上半球面上的总压力的铅垂分力，由上半球面的压力体计算得故每个螺栓所受的拉力为39.如图所示水流流经等径直角弯管。
已知管径mm，管轴上A、B两点高差400mm，U形水银差压计读数=300mm ，管流速度m/s，相对压强，，试求相对压强和 A、B两断面间的机械能损失。
解：由差压计原理得由伯努利方程考虑到,得A、B两断面间的机械能损失40.如图所示，为测流需要，在宽度m 的平底矩形断面渠道的测流段，将渠底抬高0.3m 。
若测得抬高前的水深为1.8m，抬高后水面降低0.12m，水头损失经率定按抬高后流速水头的一半计算，试求渠道流量。
工程流体力学经典习题答案
第一章流体及其主要物理性质1-1. 轻柴油在温度15ºC 时相对密度为0.83，求它的密度和重度。
解：4ºC 时所以，33/8134980083.083.0/830100083.083.0mN m kg =⨯===⨯==水水γγρρ1-2.甘油在温度0ºC 时密度为1.26g/cm 3，求以国际单位表示的密度和重度。
333/123488.91260/1260/26.1m N g m kg cm g =⨯==⇒==ργρ1-3. 水的体积弹性系数为1.96×109N/m 2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？MPa Pa E E VVVV p p6.191096.101.07=⨯==∆=∆=∆β 1-4.容积4m 3的水，温度不变，当压强增加105N/m 2时容积减少1000cm 3，求该水的体积压缩系数βp 和体积弹性系数E 。
解：1956105.2104101000---⨯=⨯--=∆∆-=Pa p V V pβ Pa E p89104105.211⨯=⨯==-β 1-5. 用200L 汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液面上压强为1个大气压，封闭后由于温度变化升高了20ºC ，此时汽油的蒸气压为0.18大气压。
若汽油的膨胀系数为0.0006ºC －1，弹性系数为14000kg/cm 2。
试计算由于压力及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？解：E ＝E ’·g ＝14000×9.8×104PaΔp ＝0.18atdp pVdT T V dV ∂∂+∂∂=00V TVT V V T T ββ=∂∂⇒∂∂=00V p V p V V p p ββ-=∂∂⇒∂∂-= 所以，dp V dT V dp pVdT T V dV p T 00ββ-=∂∂+∂∂=从初始状态积分到最终状态得：LL L V p p EV T T V V dpV dT V dV T p pp T TT VV 4.21057.24.2200108.914000108.918.020*******.0)(1)(34400000000≈⨯-=⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯=---=--=-⎰⎰⎰βββ即()kg V V M 32.13810004.220010007.0=-⨯⨯=∆-=ρ另解：设灌桶时每桶最多不超过V 升，则200=++p t dV dV VV dt V dV t t 2000061.0⨯=⋅⋅=βV dp V dV p p 18.0140001⨯-=⋅⋅-=β（1大气压＝1Kg/cm 2）V ＝197.6升 dV t ＝2.41升 dV p ＝2.52×10-3升G ＝0.1976×700＝138Kg ＝1352.4N 1-6.石油相对密度0.9，粘度28cP ，求运动粘度为多少m 2/s?解：s Pa P sPa s mPa P cP ⋅=⋅=⋅==--1.0110110132()cSt St s m 3131.0/101.310009.01028253==⨯=⨯⨯==--ρμν 1-7.相对密度0.89的石油，温度20ºC 时的运动粘度为40cSt ，求动力粘度为多少？解：89.0==水ρρd ν＝40cSt ＝0.4St ＝0.4×10-4m 2/sμ＝νρ＝0.4×10-4×890＝3.56×10-2Pa ·s 1-8.图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1m/s ，板与固定边界的距离δ=1，油的动力粘度μ＝1.147Pa ·s ，由平板所带动的油层的运动速度呈直线分布，求作用在平板单位面积上的粘性阻力为多少？解：233/10147.11011147.1m N dy du ⨯=⨯⨯==-μτ 1-9.如图所示活塞油缸，其直径D ＝12cm ，活塞直径d ＝11.96cm ，活塞长度L ＝14cm ，油的μ＝0.65P ，当活塞移动速度为0.5m/s 时，试求拉回活塞所需的力F=？解：A ＝πdL , μ＝0.65P ＝0.065 Pa ·s , Δu ＝0.5m/s , Δy=(D-d)/2()N dy du AF 55.821096.11125.010141096.1114.3065.0222=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯==---μ第十三章 流体静力学2-1. 如图所示的U 形管中装有水银与水，试求：（1）A 、C 两点的绝对压力及表压各为多少？ （2）A 、B 两点的高度差为多少？解：① p A 表＝γh 水＝0.3mH 2O ＝0.03at ＝0.3×9800Pa＝2940Pa p A 绝＝p a + p A 表＝（10+0.3）mH 2O ＝1.03at ＝10.3×9800Pa＝100940Pap C 表＝γhg h hg + p A 表＝0.1×13.6m H 2O+0.3mH 2O ＝1.66mH 2O ＝0.166at＝ 1.66×9800Pa ＝16268Pap C 绝＝p a + p C 表＝（10+1.66）mH 2O ＝11.66 mH 2O ＝1.166at ＝11.66×9800Pa ＝114268Pa② 30c mH 2O ＝13.6h cmH 2O ⇒h ＝30/13.6cm=2.2cm题2-2 题2-32-2.水银压力计装置如图。
工程流体力学A第2次作业
工程流体力学A第2次作业一一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1．欲使水力最优梯形断面渠道的宽度和深度相等，则相应的渠道边坡系数m=( C )。
A 0.25B 0.50C 0.75D 1.02．静止液体作用在平面上的静水总压力A p P c =，这里c c gh p ρ=为（ B ）A 、受压面形心处的绝对压强B 、受压面形心处的相对压强C 、压力中心处的绝对压强D 、压力中心处的相对压强3．平衡流体的等压面方程为（ D ）A 、0=--z y x f f fB 、0=++z y x f f fC 、0d d d =--z f y f x f z y xD 、0d d d =++z f y f x f z y x4．绝对压强的起量点为（ A ）A 、绝对真空B 、当地大气压C 、液面压强D 、标准大气压5．渐变流过流断面近似为（ D ）A 、旋转抛物面B 、双曲面C 、对数曲面D 、平面6．已知突然扩大管道突扩前后管段的直径之比5.0/21=d d ，则相应的断面平均流速之比=21/v v （ B ）A 、8B 、4C 、2D 、17．流速水头的表达式为（ D ）A 、22vB 、22v ρC 、22gv D 、g v 22 8．已知动力黏度μ的单位为s Pa ?，则其量纲=μdim （ D ）A 、1MLT -B 、T ML -1C 、LT M -1D 、1-1T ML - 9．下列各组物理量中，属于同一量纲的为（ D ）A 、密度、重度、黏度B 、流量系数、流速系数、渗流系数C 、压强、切应力、质量力D 、水深、管径、测压管水头10．底宽为b 、水深为h 的矩形断面渠道的水力半径=R （ A ）A 、h b bh 2+B 、bh h b 2+C 、)(2h b bh +D 、bhh b )(2+ 11．突然扩大管段的局部水头损失=j h （ B ）A 、gv v 221- B 、g v v 2)(221- C 、g v v 22221- D 、g v v 22221+ 12．根据堰的分类可知，实用堰的相对堰厚（ B ）A 、67.0/<="">B 、5.2/67.0<<="">C 、5/5.2<<="">D 、10/0.5<<="">13．下列各组力中，属于质量力的是（ A ）A 、重力、惯性力B 、压力、黏性力C 、摩擦力、表面张力D 、拉力、剪力14．流速v 、水深h 和重力加速度g 组成的无量纲量为（ C ）A 、hgv B 、g vh C 、gh v 2 D 、gv h 15．圆管层流运动的断面最大流速m ax u 与平均流速v 之比=v u /max （ B ）A 、1B 、2C 、3D 、416．圆管流动的水力半径R 与相应的管径d 之比=d R /（ D ）A 、2.0B 、1.0C 、0.5D 、0.2517．从本质上讲，紊流应属于（ B ）A 、恒定流B 、非恒定流C 、均匀流D 、恒定非均匀流18．工程流体力学中描述流体运动的方法一般采用（ A ）A 、欧拉法B 、雷诺法C 、拉格朗日法D 、弗劳德法19．流体的运动黏度ν与动力黏度μ、重度γ和重力加速度g 之间的关系为=ν（ C ）A 、g γμB 、μγg C 、γμg D 、μγg 20．理想流体是指（ D ）A 、忽略密度变化的流体B 、忽略温度变化的流体C 、忽略黏性变化的流体D 、忽略黏性的流体二、多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
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一一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1．欲使水力最优梯形断面渠道的宽度和深度相等，则相应的渠道边坡系数m=( C )。
A 0.25B 0.50C 0.75D 1.02．静止液体作用在平面上的静水总压力A p P c =，这里c c gh p ρ=为（ B ）A 、受压面形心处的绝对压强B 、受压面形心处的相对压强C 、压力中心处的绝对压强D 、压力中心处的相对压强3．平衡流体的等压面方程为（ D ）A 、0=--z y x f f fB 、0=++z y x f f fC 、0d d d =--z f y f x f z y xD 、0d d d =++z f y f x f z y x4．绝对压强的起量点为（ A ）A 、绝对真空B 、当地大气压C 、液面压强D 、标准大气压5．渐变流过流断面近似为（ D ）A 、旋转抛物面B 、双曲面C 、对数曲面D 、平面6．已知突然扩大管道突扩前后管段的直径之比5.0/21=d d ，则相应的断面平均流速之比=21/v v （ B ）A 、8B 、4C 、2D 、17．流速水头的表达式为（ D ）A 、22vB 、22v ρC 、22gvD 、gv 228．已知动力黏度μ的单位为s Pa ⋅，则其量纲=μdim （ D ）A 、1MLT -B 、T ML -1C 、LT M -1D 、1-1T ML - 9．下列各组物理量中，属于同一量纲的为（ D ）A 、密度、重度、黏度B 、流量系数、流速系数、渗流系数C 、压强、切应力、质量力D 、水深、管径、测压管水头10．底宽为b 、水深为h 的矩形断面渠道的水力半径=R （ A ）A 、h b bh 2+B 、bh h b 2+C 、)(2h b bh + D 、bh h b )(2+ 11．突然扩大管段的局部水头损失=j h （ B ）A 、g v v 221-B 、g v v 2)(221-C 、g v v 22221-D 、gv v 22221+12．根据堰的分类可知，实用堰的相对堰厚（ B ）A 、67.0/<H δB 、5.2/67.0<<H δC 、5/5.2<<H δD 、10/0.5<<H δ13．下列各组力中，属于质量力的是（ A ）A 、重力、惯性力B 、压力、黏性力C 、摩擦力、表面张力D 、拉力、剪力14．流速v 、水深h 和重力加速度g 组成的无量纲量为（ C ）A 、h gvB 、g vhC 、ghv 2D 、gv h 15．圆管层流运动的断面最大流速max u 与平均流速v 之比=v u /max （ B ）A 、1B 、2C 、3D 、416．圆管流动的水力半径R 与相应的管径d 之比=d R /（ D ）A 、2.0B 、1.0C 、0.5D 、0.2517．从本质上讲，紊流应属于（ B ）A 、恒定流B 、非恒定流C 、均匀流D 、恒定非均匀流18．工程流体力学中描述流体运动的方法一般采用（ A ）A 、欧拉法B 、雷诺法C 、拉格朗日法D 、弗劳德法19．流体的运动黏度ν与动力黏度μ、重度γ和重力加速度g 之间的关系为=ν（ C ）A 、g γμB 、μγgC 、γμgD 、μγg 20．理想流体是指（ D ）A 、忽略密度变化的流体B 、忽略温度变化的流体C 、忽略黏性变化的流体D 、忽略黏性的流体二、多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选、少选或未选均无分。
21．下列流体中，属于牛顿流体的有（ ABD ）A 、水B 、汽油C 、新拌混凝土D 、酒精E 、泥石流22．1个工程大气压=（ ABC ）A 、kPa 98B 、O mH 102C 、2kgf/cm 0.1 D 、mmHg 760 E 、kPa 3.10123．根据尼古拉兹试验成果知，（ ABCD ）A 、层流区(Re)f =λB 、层、紊过渡区(Re)f =λC 、紊流光滑区(Re)f =λD 、紊流过渡区)/(Re,d f ∆=λE 、紊流粗糙区)/(d f ∆=λ24．下列关于长管水力计算的说法中，不正确的有（ BE ）A 、串联管路的总水头损失等于各支路的水头损失之和B 、串联管路的总流量等于各支路的流量之和C 、并联管路两节点间的总水头损失等于各支路的水头损失D 、并联管路各支路的水头损失相等E 、并联管路两节点间的总流量等于各支路的流量25．下列关于水流流向的说法中，不正确的有（ ABCD ）。
A 、水一定是从高处向低处流B 、水一定是从流速大处向流速小处流C 、水一定是从压强大处向压强小处流D 、水一定是从测压管水头高处向测压管水头低处流E 、水一定是从机械能大处向机械能小处流三、判断改错题（本大题共5小题，每小题3分，共15分）判断正误，将正确的划上“√”，错误的划上“×”，并改正错误。
26．恒定总流的连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的数学表达式。
（ √ ）27．紊流的沿程水头损失f h 与流速v 成正比。
（ × ）28．绝对压强可正可负。
而相对压强和真空压强则恒为正值。
（ × ）29．已知某管流的雷诺数500/Re ==μρvR ，则其相应的断面平均流速与最大流速之比8.0/max =u v 。
（ × ）30．流线一般不能相交，且只能是一条光滑的折线。
（ × ）四、简答题（10分）31．何谓渐变流？渐变流过流断面具有哪些重要性质？定义：流线近似为平行直线的流动称为渐变流；性质：过流断面近似为平面，过流断面上的动压强近似按静压强分布，即C p z ≈+γ/五、计算题（本大题共5小题，每小题9分，共45分）32．试设计一矩形断面小桥孔径B 。
已知设计流量/s m 303=Q ，桥下游水深m 1.1=h ，桥下铺砌的允许流速 3.5m/s v '=，桥前允许壅水水深m 5.1='H ，选定小桥进口形式后知90.0,85.0===ϕψε，取动能修正系数 1.0α=（提示：铁路、公路标准孔径一般有4、5、6、8、12、16、20米等）。
解题要点：从v v '=出发进行设计：①判别流动状态 m g v h k 903.022='=αψ因m 1.1m 17.13.1=>=h h k ，故小桥过流为自由式。
②计算孔径 m 14.13='=v h Q b k εψ取标准孔径m 16=B③校核 m 792.0)(322=='B g Q h k εα h m 03.13.1<='kh ，已转为淹没式过流。
m/s 01.2==BhQ v ε H m 35.1222'<=+<h g v H ϕ（可以）33．已知某市政长直输水管道的沿程阻力系数013.0=λ，水力半径mm 75=R ，水流过000m 1=l 管长的水头损失m 5.1=f h ，试求该水管的通过流量Q 。
解题要点：由g v R l h f 242λ=得 m/s 824.08==lgRh v f λ 故L/s 22.58)4(42==v R Q π34. 一密闭贮液罐，在罐壁m 0.8和m 0.5高度处的金属测压计的读数分别为kPa 4.57和kPa 0.80，试求该贮液罐内液体的重度γ。
解题要点：据题意有48)0.50.8(p g p =-+ρ故 384N/m 7533357400800003=-=-=p p γ）35. 某建筑小区欲修建一条混凝土抹面（020.0=n ）的矩形断面排洪渠道，已知设计流量/s m 0.13=Q ，渠道底坡根据地形条件采用004.0=i ，试按水力最优概念设计该排洪渠道的断面尺寸。
解题要点： 将水力最优条件2/,2/h R h b h ===β代入 2/13/21i R nbh Av Q == 得 m 60.0)2(8/32/13/1==inQ h ，m 20.12==h b36. 如图所示水流流经等径弯管，已知A 、B 两点高差40cm ，U 形水银差压管读数h =30cm ，管流速度5.1=v m/s ，若6.13/=水水银γγ，试求：①A 、B 两点测压管水头差)()(水水γγB B AA p z p z +-+；②A 、B 两断面间的能量损失w h 。
解题要点： ①m 78.3)1()/()/(=-=+-+h p z p z B B A A 水水银水水γγγγ ②w h =m 78.3)/()/(=+-+水水γγB B A A p z p z二一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1．交通土建工程施工中的新拌建筑砂浆属于（ B ）A 、牛顿流体B 、非牛顿流体C 、理想流体D 、无黏流体2．牛顿内摩擦定律yu d d μτ=中的y u d d 为运动流体的（ D ） A 、拉伸变形 B 、压缩变形 C 、剪切变形 D 、剪切变形速率3．重力作用下的流体静压强微分方程为=p d （ C ）A 、z d ρ-B 、z g d -C 、z d γ-D 、z g d γ-4．金属测压计的读数为（ B ）A 、绝对压强p 'B 、相对压强pC 、真空压强v pD 、当地大气压a p5．在紊动切应力研究中，提出混合长度理论的科学家是（ C ）A 、雷诺B 、欧拉C 、普兰特D 、尼古拉兹6．圆柱形外管嘴的正常工作条件是（ B ）A 、m 9,)4~3(0>=H d lB 、m 9,)4~3(0<=H d lC 、m 9,)4~3(0>>H d lD 、m 9,)4~3(0<<H d l7．完全潜水井的产水量Q 与（ B ）A 、渗流系数k 成正比B 、井的半径0r 成正比C 、含水层厚度H 成正比D 、影响半径R 成正比8．文丘里管可用来测量（ D ）A 、点流速B 、点压强C 、断面平均流速D 、流量9．在水力学中，常取的基本量纲为（ A ）A 、质量量纲M 、长度量纲L 、时间量纲TB 、流量量纲Q 、长度量纲L 、时间量纲TC 、流速量纲V 、长度量纲L 、时间量纲TD 、加速度量纲A 、长度量纲L 、时间量纲T10．静止液体作用在曲面上的静水总压力的水平分力x c x c x A gh A p P ρ==，式中的（ D ）A 、c p 为受压面形心处的绝对压强B 、c p 为压力中心处的相对压强C 、x A 为受压曲面的面积D 、x A 为受压曲面在铅垂面上的投影面积11．圆管层流运动的断面流速分布为（ B ）A 、平面B 、抛物面C 、双曲面D 、对数曲面12．从本质上讲，紊流应属于（ B ）A 、恒定流B 、非恒定流C 、均匀流D 、恒定非均匀流13．工程流体力学中描述流体运动的方法一般采用（ A ）A 、欧拉法B 、雷诺法C 、拉格朗日法D 、弗劳德法14．已知不可压缩流体的流速场为0),(),,(===z y x u x f u z y f u ，则该流动属于（ B ）A 、一元流B 、二元流C 、三元流D 、非恒定流15．渐变流过流断面近似为（ A ）A 、平面B 、双曲面C 、对数曲面D 、抛物面16．水力最优矩形断面渠道的水力半径=R （ C ）A 、4/hB 、3/hC 、2/hD 、h17．水力最优梯形断面渠道的水力半径=R （ C ）A 、4/hB 、3/hC 、2/hD 、h18．小桥淹没过流的充分必要条件是桥下游水深h （ D ）A 、≥k h 8.0B 、≥k hC 、≥k h 1.1D 、≥k h 3.119．渗流系数比尺=k λ（ B ）A 、l λ（长度比尺）B 、v λ（流速比尺）C 、Q λ（流量比尺）D 、t λ（时间比尺）20．理想流体是指（ D ）A 、忽略密度变化的流体B 、忽略温度变化的流体C 、忽略黏性变化的流体D 、忽略黏性的流体二、多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。