工程流体力学A主观作业答案
工程流体力学课后习题答案(第二版)
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(-+==原原原μρν035.1035.1==035.0035.1=-=-原原原原原μμμμμμ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-=)(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。
大专《流体力学》(A)答案(热动08)
大专《工程流体力学》考试题（A）姓名热动0621 班级：学号：一、填空题（每小题3分，共21分）1.流体力学是研究流体流体的平衡和运动规律规律及其应用的一门科学。
2.液体的粘性具有随温度升高而降低的特性；气体的粘性具有随温度升高而升高的特性。
3.液体静压力的方向总是垂直受压面，而且只能是拉力力，不能是压力力。
4.等压面是水平面的条件同一流体、连续、静止。
5.在一定的条件下，运动流体的能量可以相互转化，势能可以转化成动能，动能可以转化成势能。
另外，还有一部分能量转化成热量而损失。
6.流体的毛细现象是指当毛细玻璃管插入液体中时，流体在毛细玻璃管中上升或下降的特性。
水银在细管中呈下降（上升、下降）特性，液面呈凸面（凹面、凸面）。
7．如图所示，用水银U形管测压计测量压力水管中A点的压强。
若测得h1=800mm，h2=900mm，并假定大气压强为pa=105N/m2，求A点的绝对压强=212KPa 。
（水银的密度为13555kg/m3）二、解释下列专业名词（每小题4分，共20分）1．流体流体是指在微小剪切力的连续作用下会产生连续不断变形的物质。
流体包含液体和气体。
在物质的三态中，分子之间的作用力：固体>液体>气体；分子之间的距离：气体>液体>固体。
液体与气体具有较大的流动性。
2．水力光滑管和水力粗糙管当层流底层的厚度大于管道内壁的绝对粗糙度时，则管壁的粗糙凸出的高度完全被层流底层所掩盖，这时管壁的粗糙度对流动不起任何影响，液体好象在完全光滑的管道中流动一样。
这时的管道称之为“水力光滑管”。
当层流底层的厚度小于管道内壁的绝对粗糙度时，即管壁的粗糙凸出部分突出到紊流区中。
当流体流过凸出部分时，在凸出部分后面将引起旋涡，增加了能量损失，管壁粗糙度将对紊流流动发生影响。
这种管道称之为“水力光粗糙管”。
3．迁移加速度和当地加速度流体在流动过程中，由于在某一空间点上的流体质点的速度随时间的变化而变化所产生的加速度，叫当地加速度。
工程流体力学A卷答案.doc
二、填空题（每空 4 分，共 28 分）
1、管径不变的流道内粘性流体的总水头沿流程的变化是 下降
，测压管水头沿流程的
变化是 不变
。
2、某液体的运动粘性系数 =0.005kg/m·s，相对密度为 0.85，则运动粘性系数值 v= 0.0058
8、欧拉数的物理意义为（ B ） A、惯性力与重力之比 B、压力与惯性力之比
（b）
解（a）、（b）可得： R -7171.76（N）
（
则，螺栓上所受得力为 7171.76 N
四、何谓渐变流？渐变流过流断面具有哪些重要性质？（7 分） 答：定义：流线近似为平行直线的流动称为渐变流；
假定为不可压缩定常流动，忽略摩擦损失。（10 分）
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
z p/ C 。
五、将一平面探入水的自由射流内并垂直于射流的轴线，该平板截去射流流量的一部分 Q 1 ， 并引起射流的剩余部分偏角α 角，如果射流流速ν =30m/s，全部流量 Q=36L/s，平板截去的 流量 Q 1 =12L/s，忽略流体的质量及摩擦损失，确定射流施予平板的作用力和射流偏转转角α 。 （10 分）
4、根据湍流理论，湍流的切应力可表示为：τ =
dx dy
ux
u
y
。
5、作用于水头和出口断面面积相同条件下，管嘴出流量大于孔口出流量的原因是 管嘴收缩
断面产生了真空 。
三、有一水平喷嘴，如图所示， D1 =200mm 和 D2 =100mm，喷嘴进口水的绝对压强为 345kPa，
出口为大气， pa =103.4kPa，出口水速为 22m/s。求固定喷嘴法兰螺栓上所受的力为多少？
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( )。
工程流体力学试题与答案3
一、判断题( 对的打“√”，错的打“×”，每题1分，共12分) 1．无黏性流体的特征是黏度为常数。
2．流体的“连续介质模型”使流体的分布在时间上和空间上都是连续的。
3．静止流场中的压强分布规律仅适用于不可压缩流体。
4．连通管中的任一水平面都是等压面。
5. 实际流体圆管湍流的断面流速分布符合对数曲线规律。
6. 湍流附加切应力是由于湍流元脉动速度引起的动量交换。
7. 尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数λ与雷诺数Re 和管长l 有关。
8. 并联管路中总流量等于各支管流量之和。
9. 声速的大小是声音传播速度大小的标志。
10.在平行平面缝隙流动中，使泄漏量最小的缝隙叫最佳缝隙。
11.力学相似包括几何相似、运动相似和动力相似三个方面。
12.亚声速加速管也是超声速扩压管。
二、选择题（每题2分，共18分）1．如图所示，一平板在油面上作水平运动。
已知平板运动速度V=1m/s ，平板与固定边界的距离δ=5mm ，油的动力粘度μ＝0.1Pa ·s ，则作用在平板单位面积上的粘滞阻力为（ ） A ．10Pa ； B ．15Pa ； C ．20Pa ； D ．25Pa ；2. 在同一瞬时，位于流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此流线（ ）A ．相切；B ．重合；C ．平行；D ．相交。
3. 实际流体总水头线的沿程变化是：A ．保持水平；B ．沿程上升；C ．沿程下降；D ．前三种情况都有可能。
4．圆管层流，实测管轴上流速为0.4m/s ，则断面平均流速为（ ） A ．0.4m/s B ．0.32m/s C ．0.2m/s D ．0.1m/s5．绝对压强abs p ，相对压强p ，真空度v p ，当地大气压a p 之间的关系是： A ．v abs p p p +=； B ．abs a v p p p -=； C ．a abs p p p +=；D ．a v p p p +=。
6．下列说法正确的是：A ．水一定从高处向低处流动；B ．水一定从压强大的地方向压强小的地方流动；C．水总是从流速大的地方向流速小的地方流动；D．以上说法都错误。
工程流体力学课后习题答案
第1章 绪论【1-1】500cm 3的某种液体，在天平上称得其质量为0.453kg ，试求其密度和相对密度。
【解】液体的密度3340.4530.90610 kg/m 510m V ρ-===⨯⨯ 相对密度330.906100.9061.010w ρδρ⨯===⨯ 【1-2】体积为5m 3的水，在温度不变的条件下，当压强从98000Pa 增加到4.9×105Pa 时，体积减少1L 。
求水的压缩系数和弹性系数。
【解】由压缩系数公式10-1510.001 5.110 Pa 5(4.91098000)p dV V dP β-=-==⨯⨯⨯- 910111.9610 Pa 5.110pE β-===⨯⨯ 【1-3】温度为20℃，流量为60m 3/h 的水流入加热器，如果水的体积膨胀系数βt =0.00055K -1，问加热到80℃后从加热器中流出时的体积流量变为多少？ 【解】根据膨胀系数1t dV V dtβ=则2113600.00055(8020)6061.98 m /ht Q Q dt Q β=+=⨯⨯-+= 【1-4】用200升汽油桶装相对密度0.70的汽油。
罐装时液面上压强为98000Pa 。
封闭后由于温度变化升高了20℃，此时汽油的蒸汽压力为17640Pa 。
若汽油的膨胀系数为0.0006K -1，弹性系数为13.72×106Pa ，（1）试计算由于压力温度变化所增加的体积，（2）问灌装时汽油的体积最多不应超过桶体积的百分之多少？【解】（1）由1β=-=P pdV Vdp E可得，由于压力改变而减少的体积为6200176400.257L 13.7210⨯∆=-===⨯P p VdP V dV E 由于温度变化而增加的体积，可由1β=tt dV V dT得 0.000620020 2.40L β∆===⨯⨯=t t t V dV VdT（2）因为∆∆tp V V ，相比之下可以忽略由压力变化引起的体积改变，则由 200L β+=t V V dT得1198.8%200110.000620β===++⨯t V dT 【1-5】图中表示浮在油面上的平板，其水平运动速度为u =1m/s ，δ=10mm ，油品的粘度μ=0.9807Pa ·s ，求作用在平板单位面积上的阻力。
工程流体力学课后习题答案
第1章 绪论【1-1】500cm 3的某种液体，在天平上称得其质量为0.453kg ，试求其密度和相对密度。
【解】液体的密度3340.4530.90610 kg/m 510m V ρ-===⨯⨯ 相对密度330.906100.9061.010w ρδρ⨯===⨯ 【1-2】体积为5m 3的水，在温度不变的条件下，当压强从98000Pa 增加到4.9×105Pa 时，体积减少1L 。
求水的压缩系数和弹性系数。
【解】由压缩系数公式10-1510.001 5.110 Pa 5(4.91098000)p dV V dP β-=-==⨯⨯⨯- 910111.9610 Pa 5.110pE β-===⨯⨯ 【1-3】温度为20℃，流量为60m 3/h 的水流入加热器，如果水的体积膨胀系数βt =0.00055K -1，问加热到80℃后从加热器中流出时的体积流量变为多少？【解】根据膨胀系数1t dVV dtβ=则2113600.00055(8020)6061.98 m /ht Q Q dt Q β=+=⨯⨯-+= 【1-4】用200升汽油桶装相对密度0.70的汽油。
罐装时液面上压强为98000Pa 。
封闭后由于温度变化升高了20℃，此时汽油的蒸汽压力为17640Pa 。
若汽油的膨胀系数为0.0006K -1，弹性系数为13.72×106Pa ，（1）试计算由于压力温度变化所增加的体积，（2）问灌装时汽油的体积最多不应超过桶体积的百分之多少？【解】（1）由1β=-=P pdV Vdp E可得，由于压力改变而减少的体积为6200176400.257L 13.7210⨯∆=-===⨯P p VdP V dV E 由于温度变化而增加的体积，可由1β=t t dV V dT得 0.000620020 2.40L β∆===⨯⨯=t t t V dV VdT（2）因为∆∆tp VV ，相比之下可以忽略由压力变化引起的体积改变，则由 200L β+=tV V dT得1198.8%200110.000620β===++⨯t V dT 【1-5】图中表示浮在油面上的平板，其水平运动速度为u =1m/s ，δ=10mm ，油品的粘度μ=0.9807Pa ·s ，求作用在平板单位面积上的阻力。
工程流体力学课后习题答案 (杜广生)学习资料
工程流体力学课后习题答案(杜广生)《工程流体力学（杜广生）》习题答案第一章 习题1. 解：依据相对密度的定义：1360013.61000f w d ρρ===。
式中，w ρ 表示4摄氏度时水的密度。
2. 解：查表可知，标准状态下：231.976/CO kg m ρ=，232.927/SO kg m ρ=，231.429/O kg m ρ=，231.251/N kg m ρ=，230.804/H O kg m ρ= ，因此烟气在标准状态下的密度为：112231.9760.1352.9270.003 1.4290.052 1.2510.760.8040.051.341/n nkg m ρραραρα=++=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=3. 解：（1）气体等温压缩时，气体的体积弹性模量等于作用在气体上的压强，因此，绝对压强为4atm 的空气的等温体积模量：34101325405.310T K Pa =⨯=⨯ ；（2）气体等熵压缩时，其体积弹性模量等于等熵指数和压强的乘积，因此，绝对压强为4atm 的空气的等熵体积模量：31.44101325567.410S K p Pa κ==⨯⨯=⨯式中，对于空气，其等熵指数为1.4。
4. 解：根据流体膨胀系数表达式可知：30.0058502V dV V dT m α=⋅⋅=⨯⨯=因此，膨胀水箱至少应有的体积为2立方米。
5. 解：由流体压缩系数计算公式可知：392511050.5110/(4.90.98)10dV V k m N dp -⨯÷=-=-=⨯-⨯6. 解：根据动力粘度计算关系式：74678 4.2810 2.910Pa S μρν--==⨯⨯=⨯⋅7. 解：根据运动粘度计算公式：3621.310 1.310/999.4m s μνρ--⨯===⨯8. 解：查表可知，15摄氏度时空气的动力粘度617.8310Pa s μ-=⨯⋅，因此，由牛顿内摩擦定律可知：630.317.83100.2 3.36100.001U F AN h μπ--==⨯⨯⨯⨯=⨯ 9. 解：如图所示，高度为h 处的圆锥半径：tan r h α=，则在微元高度dh 范围内的圆锥表面积： 2=2=tan cos cos dh h dA rdh παπαα由于间隙很小，所以间隙内润滑油的流速分布可看作线性分布，则有：===tan d r h υυωωαυδδδ则在微元dh 高度内的力矩为：332===2tan tan tan tan cos cos h h dM dA r dh h h dh ωαπαωατμαπμδαδα⋅⋅因此，圆锥旋转所需的总力矩为：33430==2=24tan tan cos cos H H M dM h dh ωαωαπμπμδαδα⎰⎰10. 解：润滑油与轴承接触处的速度为0，与轴接触处的速度为轴的旋转周速度，即：=60n Dπυ 由于间隙很小，所以油层在间隙中沿着径向的速度分布可看作线性分布，即：=d dy υυδ则轴与轴承之间的总切应力为：==T A Db υτμπδ克服轴承摩擦所消耗的功率为：2==P T Db υυμπδ因此，轴的转速可以计算得到：3-360606050.7100.810====2832.16r/min 3.140.20.245 3.140.20.3P n D D Db υδππμπ⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯11．解：根据转速n 可以求得圆盘的旋转角速度：2290===36060n ππωπ⨯ 如图所示，圆盘上半径为r 处的速度：=r υω，由于间隙很小，所以油层在间隙中沿着轴向的速度分布可看作线性分布，即：=d dy υυδ则微元宽度dr 上的微元力矩：3233==2=2=6r dM dA r rdr r r dr r dr ωπμτμππμπδδδ⋅⋅ 因此，转动圆盘所需力矩为：4422322-30(2)0.40.23==6=6=6 3.14=71.98N m 40.23104DD M dM r dr μμππδδ⨯⨯⨯⋅⨯⎰⎰12. 解：摩擦应力即为单位面积上的牛顿内摩擦力。
工程流体力学A卷及答案
工程流体力学 A 卷一、单项选择题（本大题共15小题，每小题1分，共15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（ ）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（ ） A 、拉伸变形 B 、压缩变形 C 、剪切变形 D 、剪切变形速率3．平衡流体的等压面方程为（ ）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．金属测压计的读数为（ ）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．水力最优梯形断面渠道的水力半径=R （ ）A 、4/hB 、3/hC 、2/hD 、h6．圆柱形外管嘴的正常工作条件是（ ）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（ ）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．理想流体的切应力=τ（ ）。
A 、 0B 、 y u d d μC 、 22)d d (y u l ρD 、yu d d μ+22)d d (y u l ρ 9．在工程流体力学中，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 、压强量纲P 、长度量纲L 、时间量纲TD 、压力量纲P 、长度量纲L 、温度量纲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（ ）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．圆管紊流运动的断面流速分布为（ ）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（ ）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 、欧拉法B 、普兰特法C 、拉格朗日法D 、尼古拉兹法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（ ）A 、一元流B 、二元流C 、三元流D 、非恒定流15．理想流体是指（ ）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。
工程流体力学习题及答案
工程流体力学习题及答案（1）1 某种液体的比重为3，试求其比容。
（答：3.3×10-4米3/公斤）2 体积为5.26米3的某种油，质量为4480公斤，试求这种油的比重、密度与重度。
（答：0.85；851公斤/米3；8348牛/米3）3 若煤油的密度为0.8克/厘米3，试求按工程单位计算的煤油的重度、密度与比容。
（答：800公斤力/米3；81.56公斤力·秒2/米4；1.25×10-3米3/公斤力）4 试计算空气在温度t=4℃，绝对压力P=3.4大气压下的重度、密度与比容。
(答：42.4牛/米3；4.33公斤/米3；0.231米3/公斤）5 试计算二氧化碳在温度为t=85℃，绝对压力P=7.1大气压下的重度、密度与比容。
（答：104牛/米3；10.6公斤/米3；0.09厘米3/公斤 ）6 空气在蓄热室内于定压下，温度自20℃增高为400℃，问空气的体积增加了多少倍？ （答：1.3倍）7 加热炉烟道入口烟气的温度900=t 入℃，烟气经烟道及其中设置的换热器后，至烟道出口温度下降为500=t 出℃，若烟气在0℃时的密度为28.10=ρ公斤/米3，求烟道入口与出口处烟气的密度。
（答：298.0=ρ人公斤/米3；452.0=ρ出公斤/米3） 8 试计算一氧化碳在表压力为0.3大气压、温度为8℃下的重度。
（答：15.49牛/米3）9 已知速度为抛物线分布，如图示 y=0，4，8，12，17厘米处的速度梯度。
又若气体的绝对粘性系数为1013.25-⨯=μ牛·秒/米3，求以上各处气体的摩擦切应力。
9 题图10 夹缝宽度为h ，其中所放的很薄的大平板以定速v 移动。
若板上方流体的粘性系数为μ，下方流体的粘性系数为K μ，问应将大平板放在夹缝中何处，方能使其移动时阻力为最小？（答:h kk kh =++11或）11 如图所示，一正方形b ×b=67×67厘米2、质量为12公斤的平板，在厚3.1=δ毫米的油膜支承下，以匀速v=0.18米/秒沿一斜面滑下，问油的粘性系数是多少？10 题图 11 题图（答：0.728牛·秒/米2）12 如图所示，气缸直径D 1=16厘米，活塞直径D 2=16厘米，质量0.97公斤，若活塞以匀速0.05米/秒在气缺内下降，试求油的粘性系数是多少？12 题图 15 题图（答：0.63牛·秒/米2）13 直径为150毫米的圆柱，固定不动。
(完整版)工程流体力学课后习题答案1-3.doc
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。
水1000kg / m 3 相对密度： d解： 4oC 时9800 N / m3水水水0.83 所以，0.83水水0.83 1000 830kg / m 3 0.83 9800 8134 N / m 31-2.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。
解： 1g / cm 3 1000kg / m 3g1.26g / cm 3 1260kg / m 3g 1260 9.8 12348N / m 31-3.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％？解： E1(Pa)pdV VpdppV VV E 0.01E 1.96 10 7 Pa 19.6MPapV1-4.35 2时容积减少3容积 4m 的水，温度不变，当压强增加 10 N/m 1000cm ，求该水的体积压缩系数β p 和体积弹性系数 E 。
V V 1000 10 6解：4 91pp1052.5 10 PaE12.5 1 4 10 8 Pap10 91-5. 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 2。
试计算由于14000kg/cm 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？4解： E ＝E ’· g ＝14000×9.8×10 PadVVdTVdpT pV V 0 VTVV V 0 V TTTppp Vp所以， dVVdTVdpT V 0dTp V 0dpTp从初始状态积分到最终状态得：V T pdVT V 0 dTp V 0 dpV 0T 0p 0即V V 0T (T T 0 )V 01( p p 0 )V 0E 1040.000620 0.18 9.8 2002009.8 104140002.4L2.57 10 3 L 2.4LMVV 0.7 1000200 2.4138.32kg 1000另解：设灌桶时每桶最多不超过 V 升，则V dV t dV p 200dV t tVdt 0.00061 20VdV ppV dp1 0.18V （1 大气压＝ 1Kg/cm 2）14000V ＝197.6 升dV t ＝2.41 升-3G ＝0.1976×700＝ 138Kg ＝ 1352.4N1-6.石油相对密度 0.9，粘度 28cP ，求运动粘度为多少 m 2/s?解： 1cP 10 2 P1mPa s 10 3 Pa s1P 0.1Pa s28 10 3 3.1 10 5 m 2 / s 0.31St 31cSt0.9 10001-7.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： d-420.89ν＝ 40cSt ＝0.4St ＝ 0.4 ×10 m/s水μ＝νρ＝ 0.4 ×10-4 ×890＝ 3.56 × 10-2 Pa ·s1-8. 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：du 1.147 1 1.147 103 N / m 2dy 1 10 31-9. 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＝π dL , μ＝ 0.65P＝0.065 Pa · s , u＝0.5m/s , y=(D-d)/2FA du0.065 3.14 11.96 10 2 14 10 2 0.510 28.55N dy 12 11.96 2第二章 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 ＝γ h 水＝ 0.3mH 2O ＝0.03at ＝ 0.3× 9800Pa ＝2940Pap A 绝＝ p a + p A 表 ＝（10+0.3）mH 2 O ＝1.03at ＝ 10.3×9800Pa＝ 100940Pap C 表＝γ hg h hg + p A 表＝ 0.1× 13.6mH 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 ＝114268Pa ② 30c mH 2 ＝ 2h ＝ 30/13.6cm=2.2cmO 13.6h cmH O题 2-2题 2-32-2. 水银压力计装置如图。
工程流体力学课后习题讲解
解：由题意及图示得：点A处
p0 油H 0.4 9800 p0 1.6 9800
那么， A B A B
H (1.6 0.4) 9800 1.5m 油 9800
又因为在B点处，
Pa 0.5 13.6 9800 p0 2.4 9800
Hg h 745 103 13.6 9800 1.5 104 9800 1
9.929 104 1.5 104 0.98 104
7.449 104 Pa
那么
7.449 104 h 0.56m 13.6 9800
2-5 油罐内装相对密度0.8的油品，下有底水。为测定油深及油面上的压力， 装置如图所示的U形管水银压力计，测得个液面位置如图。试确定油面高 度H及液面压力P0
p Hg h h p / Hg
与z无关，所以不变。 2-16 在一直径D=300mm、高H=500mm的圆柱形容器中注入水至高度 h1=300mm，然后使容器绕其垂直轴旋转。试决定能使水的自由液面到达 容器上部边缘时的转速n1，当转速超过n1时，水开始逸出容器边缘，而抛 物面的顶端将相底部接近。试求能使抛物面顶端碰到容器底时的转数n2。 在容器静止后，水面高度h2将为多少？
解：根据题意和图示可得，由压缩性得
nt
d2
4
PVdp
n
4 PV0 p t D 2
dV V dV P dpV dp
4 4.75 1010 300 106 250 9.8 104 2 103 3.14 0.012
22.24 23圈
17.8cm
得： dCCl4=（30.6-17.8）/8=1.6
工程流体力学教学工程流体力学习题+答案(部分)
闻建龙主编的《工程流体力学》习题参考答案之袁州冬雪创作第一章绪论1-1 物质是按什么原则分为固体和液体两大类的？解：从物质受力和运动的特性将物质分成两大类：不克不及抵抗切向力，在切向力作用下可以无限的变形（活动），这类物质称为流体.如空气、水等.而在同等条件下，固体则发生有限的变形.因此，可以说：流体不管是液体还是气体，在无论多么小的剪应力（切向）作用下都能发生持续不竭的变形.与此相反，固体的变形与作用的应力成比例，经一段时间变形后将达到平衡，而不会无限增加.1-2 何谓持续介质假设？引入持续介质模子的目标是什么？在处理活动问题时，应用持续介质模子的条件是什么？解：1753年，欧拉首次采取持续介质作为流体宏观活动模子，即不思索流体分子的存在，把真实的流体当作是由无限多流体质点组成的稠密而无间隙的持续介质，甚至在流体与固体边壁间隔接近零的极限情况也认为如此，这个假设叫流体持续介质假设或稠密性假设.流体持续性假设是流体力学中第一个根赋性假设，将真实流体当作为持续介质，意味着流体的一切宏观物理量，如密度、压力、速度等，都可当作时间和空间位置的持续函数，使我们有能够用数学分析来讨论和处理流体力学问题.在一些特定情况下，持续介质假设是不成立的，例如：航天器在高空稀薄气体中飞行，超声速气流中激波前后，血液在微血管（1μm）内的活动.1-3 底面积为25.1m 的薄板在液面上水平移动（图1-3），其移动速度为s m 16，液层厚度为mm 4，当液体分别为C 020的水和C 020时密度为3856m kg的原油时，移动平板所需的力各为多大？题1-3图解：20℃ 水：s Pa ⋅⨯=-3101μ20℃，3/856m kg =ρ， 原油：s Pa ⋅⨯='-3102.7μ水： 233/410416101m N u =⨯⨯=⋅=--δμτ 油： 233/8.2810416102.7m N u =⨯⨯=⋅'=--δμτ 1-4 在相距mm 40=δ的两平行平板间充满动力粘度s Pa ⋅=7.0μ液体（图1-4），液体中有一边长为mm a 60=的正方形薄板以s m u 15=的速度水平移动，由于粘性带动液体运动，假设沿垂直方向速度大小的分布规律是直线.1）当mm h 10=时，求薄板运动的液体阻力.2）如果h 可改变，h 为多大时，薄板的阻力最小？并计算其最小阻力值.题1-4图解：1) 23/35010)1040(157.0m N h u =⨯-⨯=-⋅=-δμτ上 2) hh u h h h h u h u h u )()()(-⋅=--+⋅=+-+δδμδδμδμτττ）（＝＝下上 要使τ最小，则分母最大，所以：02][])[(2=-='-='-h h h h h δδδ， 2δ=h1-5 直径mm d 400=，长m l 2000=输水管作水压试验，管内水的压强加至Pa 6105.7⨯时封闭，经h 1后由于泄漏压强降至Pa 6100.7⨯，不计水管变形，水的压缩率为19105.0--⨯Pa ，求水的泄漏量. 解：dpdV V 1-=κ 19105.0--⨯=Pa κ， 26/105.0m N dp ⨯-=， 32251202000441m V =⨯=π 1-6 一种油的密度为3851m kg ，运动粘度为m 261039.3-⨯，求此油的动力粘度. 解：s Pa ⋅⨯=⨯⨯==--361088.21039.3851ρυμ1-7 存放34m 液体的储液罐，当压强增加MPa 5.0时，液体体积减少L 1，求该液体的体积模量. 解：1963105.0105.0101411----⨯=⨯⨯⨯=-=Pa dp dV V κ 1-8 压缩机向气罐充气，相对压强从MPa 1.0升到MPa6.0，温度从C 020升到C 078，求空气体积缩小百分数为多少. 解：MRT pV =111MRT V p =，222MRT V p =)20273(101.016+=⨯MR V ，)78273(106.026+=⨯MR VMR V 311093.2-⨯=，MR V 3210585.0-⨯=第二章 流体静力学2-1 如图所示为一复式水银测压计，用来测水箱中的概况压强0p .试求：根据图中读数（单位为m ）计算水箱中的概况相对压强和相对压强.题2-1图解：加0-0，1-1，2-2三个辅助平面为等压面.表压强：相对压强（大气压强Pa p a 101325=）2-2 如图所示，压差计中水银柱高差m h 36.0=∆，A 、B 两容器盛水，位置高差m z 1=∆，试求A 、B 容器中心压强差B A p p -.题2-2图解：作辅助等压面0-0，1-1.2-3 如图2-45所示，一启齿测压管与一封闭盛水容器相通，若测压管中的水柱高出容器液面m h 2=，求容器液面上的压强.题2-3图解：Pa gh p 19620298100=⨯==ρ米水柱2/0=g p ρ2-4 如图所示，在盛有油和水的圆柱形容器的盖上加荷重N F 5788=.已知：cm h 301=，cm h 502=，m d 4.0=，3800m kg=油ρ.求U 形测压管中水银柱高度H .题2-4图解：油概况上压强：列等压面0-0的方程：2-5 如图所示，试根据水银测压计的读数，求水管A 内的真空度及相对压强.已知：m h 25.01=，m h 61.12=，m h 13=.题2-5图解：a A p h h g h h g p =-+--)()(3212汞水ρρ2-6 如图所示，直径m D 2.0=，高度m H 1.0=的圆柱形容器，装水32容量后，绕其垂直轴旋转.1）试求自由液面到达顶部边沿时的转速1n ；2）试求自由液面到达底部中心时的转速2n .题2-6图解：（1）4222222D g g R H ⋅==∆ωω由旋转抛物体体积＝相应柱体体积的一半 又H g D H x H 31163122+=+=∆ωH g D D g 3116422222+=⋅ωω （2）⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧'+⋅'-=⋅=''）（）（2 21])2([4132411 2222222H R H R D H D H g R πππω原体积 抛物体外柱体 抛物体式（2）代入（1） H D g =⋅'6222ω2-7如图所示离心分离器，已知：半径cm R 15=，高cm H 50=，充水深度cm h 30=，若容器绕z 轴以等角速度ω旋转，试求：容器以多大极限转速旋转时，才不致使水从容器中溢出.题2-7图解：超高 g R H 222ω=∆由：原体积＝旋转后的柱体体积+抛物体体积 由g R H 222ω=∆得空的体积＝)(2h H R ∆-π 空的旋转后体积＝有水的旋转抛物体体积＝gR R 221222ωπ 2-18 如图所示，一盛有液体的容器以等加速度a 沿x 轴向运动，容器内的液体被带动也具有相同的加速度a ，液体处于相对平衡状态，坐标系建在容器上.液体的单位质量力为a f x -=，0=y f ，g f z -=求此情况下的等压面方程和压强分布规律.题2-8图1）等压面方程2）压强分布规律又000p p z x ===，0p c =2-19 如图所示矩形闸门AB 宽m b 3=，门重N G 9800=，060=α，m h 11=，m h 73.12=.试求：1）下游无水时的启门力T .2）下游有水时，即223h h =时的启门力T .题2-9图解：1）2/21h h h c +=对转轴A 求矩可得T ：2）下游水压力P ' 作用点：离下底29.032/73.13/3==h （垂直间隔） 离A ：m h 66.160sin /29.060sin /2=︒-︒对A 求矩得T '2-10 如图2-52所示为一溢流坝上的弧形闸门.已知：m R 10=，门宽m b 8=，030=α.试求：作用在该弧形闸门上的静水总压力.题2-10图解：x c x A gh P ρ=5.6==c c h y ,240m b H A x =⋅=,3358121121⨯⨯==bH I cx 求z P ：3.02550600774990===x z P P tg θ，︒=9.16θ 2-11 绕轴O 转动的自动开启式水闸，当水位超出mH 2=时，闸门自动开启.若闸门另外一侧的水位m h 4.0=，角060=α，试求搭钮的位置x .题2-21图 解：b H Hg A gh P c ⋅==αρρsin 2111 （取1=b ） 第三章 流体运动学基础3-1 已知不成压缩流体平面活动的流速场为y xt v x 2+=，yt xt v y -=2，试求在时刻s t 1=时点()2 ,1A 处流体质点的加速度. 解：yv v x v v t v a x y x x x x ∂∂+∂∂+∂∂= 将2 ,1 ,1===y x t 代入得：4=x a ，6=y a3-2 用欧拉观点写出下列各情况下密度变更率的数学表达式：1）均质流体；2）不成压缩均质流体；3）定常运动. 解：1）均质流体2）不成压缩均质流体0=dtd ρ，0=∂∂=∂∂=∂∂z y x ρρρ，即c =ρ 3）定常活动2-3 已知平面不成压缩流体的流速分量为y v x -=1，t v y =试求：1）0=t 时过()0 ,0点的迹线方程.2）1=t 时过()0 ,0点的流线方程.解：1）⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=t dt dy y dt dx 1⎪⎩⎪⎨⎧+=+-=22121)1(C t y C t y x 将0=t 时0,0==y x 代入得021==C C ，将二式中的t 消去为： 0)1(222=--y y x ， 0242232=-+-y y y x2）y x v dy v dx =， tdy y dx =-1， dy y tdx )1(-= 积分得 C y y tx +-=221 将0,0,1===y x t 代入0=C ，得1=t 时的流线为：3-4 如图所示的一不成压缩流体通过圆管的活动，体积流量为q ，活动是定常的.1）假定截面1、2和3上的速度是平均分布的，在三个截面处圆管的直径分别为A 、B 、C ，求三个截面上的速度.2）当s m q 34.0=，m A 4.0=，m B 2.0=，m C 6.0=时计算速度值.3）若截面1处的流量s m q 34.0=，但密度按以下规律变更，即126.0ρρ=，132.1ρρ=，求三个截面上的速度值.题3-4图解：1） 2141A q v π=，2241B q v π=，2341C qv π= 2） s m v /18.34.0414.021==π，s m v /74.122.0414.022==π，s m v /41.16.0414.023==π3） s m v /18.31=， 11114.0ρρ=A v222111A v A v ρρ= 即 22112.0416.04.0πρρ⋅=v 333111A v A v ρρ= 即 23116.0412.14.0πρρ⋅=v 3-5 二维、定常不成压缩活动，x 方向的速度分量为1cosh +=-y e v x x ，求y 方向的速度分量y v ，设0=y 时，0=y v . 解：二维、定常不成压的持续性方程为：hy e xv x x cos -=∂∂， hy e y v x y cos =∂∂ 00==y y v ， 0=C3-6 试证下述不成压缩流体的运动是能够存在的： 1）y x v x +=22，z y v y +=22，()xy z y x v z ++-=42）()2222y x xyz v x +-=，()()22222y x z y x v y +-=， 22y x y v z += 3）yzt v x =，xzt v y =，xyt v z =解：不成压缩流体的持续性方程为：0=∂∂+∂∂+∂∂zv y v x v z y x （1） 1）x x v x4=∂∂，y y v y4=∂∂，y x zv z 44--=∂∂代入（1）中知足. 2）()()()()()()42222222242222222822222y x y x yz x y x yz y x x y x xyz y x yz x v x ++-+-=+⋅+⋅-+-=∂∂，()()00022222=+⋅-+⋅=∂∂y x y y x z v z代入（1）中知足. 3）0=∂∂x v x ，0=∂∂y v y ，0=∂∂zv z 代入（1）中知足. 3-7 已知圆管层流运动的流速分布为()[]22204z y r lgh v f x +-=μρ，0=y v ，0=z v 试分析流体微团的运动形式. 解：线变形：0=xx ε，0=yy ε，0=zz ε纯剪切角变形： 旋转角速度：3-8 下列两个流场的速度分布是： 1）Cy v x -=，Cx v y =，0=z v2）22y x Cx v x+=，22y x Cy v y+=，0=zv试求旋转角速度（C 为常数）.解：1）0=x ω，0=y ω，()c c c z =--=)(21ω2）0=x ω，0=y ω，()()0202021222222=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅--+⋅-=y x y cx y x x cy z ω 2-9 气体在等截面管中作等温活动.试证明密度ρ与速度v 之间有关系式x 轴为管轴线方向，不计质量力.解：1）假设所研究的气体为完全气体，符合RT p ρ=2）等截面一维活动，符合0=∂∂xv由持续性方程：0)(=∂∂+∂∂xv t ρρ （1） 得0=∂∂+∂∂xv t ρρ （2） 对（2）求t 的偏导数：0222=∂∂∂+∂∂∂∂+∂∂t x v xt v t ρρρ （3）对x 的偏导数：0222=∂∂+∂∂∂x v x t ρρ 即 02222=∂∂+∂∂∂xv x t v ρρ （4） 由完全气体的一维运动方程：xpx v v t v ∂∂-=∂∂+∂∂ρ1 （5） 转化为： tv xv v tv xp ∂∂-=∂∂-∂∂-=∂∂ρρ （0=∂∂xv ）对x 求导：t v x x t v t v x x p ∂∂∂∂-=∂∂∂-∂∂∂∂-=∂∂ρρρ222 （0=∂∂xv） （6） 题目中： ()[]()xt v x v p v x RT v x ∂∂∂∂-∂∂=+∂∂=+∂∂ρρρρ22222222 （7）对比（3）和（4）发现（加上（7））()[]ρρRT v xt +∂∂=∂∂22222得证.第四章 流体动力学基础3-1 不成压缩抱负流体作圆周运动，当a r ≤时，速度分量为y v xω-=，x v y ω=，0=z v 当a r >时，速度分量为22r ya v x ω-=，22r x a v y ω=，0=z v 式中， 222y x r +=，设无穷远处的压强为∞p ，不计质量力.试求压强分布规律，并讨论.解：a r ≤时，y v xω-=，x v y ω=，质点做等ω的旋转运动.对二元活动，略去质量力的欧拉微分方程为：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧∂∂-=∂∂+∂∂∂∂-=∂∂+∂∂ypy v v x v v xpy v v x v v y y y x x y x x ρρ11 （1）由速度分布得：0=∂∂xv x，ω-=∂∂y v x ，ω=∂∂x v y ，0=∂∂y v y 于是欧拉方程（1）成为：上二式分别乘以dy dx ,，相加积分得：c v c r c y x p +=+=++=22)(2222222ρρωρω （2）在涡核鸿沟上0v v =，则c v p +=2200ρ （3）积分常数220v p c ρ-= （4）于是旋涡中任一点的压强为［（4）代入（2）］：a r >时当a r >时，是无旋活动，由拉格朗日积分c v p =+22ρ当∞→r ，0=∞v ，∞=p p ，得∞=p c .于是22v p p ρ-=∞涡核鸿沟 220v p p ρ-=∞3-2 一通风机，如图所示，吸风量s m q 335.4=，吸风管直径m d 3.0=，空气的密度329.1m kg =ρ.试求：该通风机出口处的真空度V p （不计损失）.题3-2图解：1-1断面处： v v gh p 水ρ=列0-0，1-1，B 、E21z z =，01=p ，s m d q v /57.613.04135.441222=⨯==ππ，01=v23.19381.9257.6122222-=⨯-=-=g v g p ρ，22221v p ρ-= Pa p 24458.929.123.1932-=⨯⨯-= （真空度）3-3 如图所示，有一管路，A 、B 两点的高差m z 1=∆，点A 处直径m d A 25.0=，压强Pa p A 41084.7⨯=，点B 处直径m d B 5.0=，压强Pa p B 4109.4⨯=，断面平均流速s m v B 2.1=.试求：断面平均流速A v 和管中水流方向.题3-3图解：s m d v Q B B /235.05.0412.141322=⨯⨯=⋅⋅=ππ水流方向B A →.3-4 图所示为水泵吸水管装置，已知：管径m d 25.0=，水泵出口处的真空度Pa p V 4104⨯=，底阀的部分水头损失为gv 282，水泵出口以前的沿程水头损失为g v 22.02，弯管中部分水头损失为gv 23.02.试求：1）水泵的流量q ；2）管中1-1断面处的相对压强.题3-4图•h gv g p z g v g p z w +++=++222222221111αραρ (1)gv •g v g v g v h w 25.823.022.02822222222=++= (2)(2)代入（1）2248.004.10v +-=， s m v /5.12=3-5 一虹吸管，已知：m a 8.1=，m b 6.3=，由水池引水至C 端流入大气.若不计损失，设大气压的压强水头为m 10.求：1）管中流速及B 点的相对压强.2）若B 点相对压强的压强水头下降到m 24.0以下时，将发生汽化，设C 端坚持不动，问欲不发生汽化，a 不克不及超出多少？题3-5图Pa p 52938-= (相对压强)Pa p 48387=绝 (相对压强，Pa p a 101325=)3-6 图为射流泵装置简图，操纵喷嘴处的高速水流发生真空，从而将容器中流体吸入泵内，再与射流一起流至下游.若要求在喷嘴处发生真空压强水头为m 5.2，已知：m H 5.12=、mm d 501=、mm d 702=.求上游液面高?1=H （不计损失）题3-6图解：不计损失，不计抽吸后的流量增加（即抽吸开端时）gv H 2221=， 122gH v =2211A v A v =，1212212gH d d v = (1)当m 41.1H 1＝时，射流泵开端抽吸液体，其工作条件（不计损失）为m 41.1H 1>.3-7 如图所示，敞口水池中的水沿一截面变更的管路排出的质量流量s kg q m 14=，若mm d 1001=、mm d 752=、mm d 503=， 不计损失，求所需的水头H ，以及第二管段M 点的压强，并绘制压强水头线.题3-7图解：s kg q m /14=化成体积流量： s m q /014.01000143==s m d q v /78.11.041014.0412211=⨯==ππ，s m v /17.32=， s m v /13.73=3-8 如图所示，虹吸管直径cm d 101=，管路结尾喷嘴直径cm d 52=，m a 3=，m b 5.4=.管中充满水流并由喷嘴射入大气，忽略磨擦，试求1、2、3、4点的表压强.题3-8图gv b 222'=， s m gb v /4.95.481.9222=⨯⨯=='gv g p 2021+=ρ，s m d v d v /35.2104.952221222=⨯='= 同理Pa p p 3.276113-==gv g p a 2022++=ρ，s m d v d v /35.2104.952221222=⨯='= kPa p 76.21-=，kPa p 2.322-=，kPa p 76.23-=，kPa p 4.411=3-9 如图所示，一射流在平面上以s m v 5=的速度冲击一斜置平板，射流与平板之间夹角060=α，射流断面积2008.0m A =，不计水流与平板之间的磨擦力.试求：1）垂直于平板的射流作用力. 2）流量1q 与2q 之比.题3-9图解：()x x x v v Q F 1122ββρ-=∑对本题就写为：（0.1=β）︒--=60cos 02211Qv v q v q （1）列入口，出口1；入口，出口2的B.E ，可得v v v ==21，（1）式成为：解得：Q q 431=，Q q 412=，1/3/21=q q3-10 如图所示，水流经一水平弯管流入大气，已知：mm d 1001=，mm d 752=，s m v 232=，水的密度为31000m kg .求弯管上受到的力.（不计水头损失，不计重力）题3-10图•gv g p z g v g p z 2222222111++=++ρρ (1)21z z =，?1=p ，02=p ，s m v /232=s m A v Q /10.0075.041233222=⨯⨯⨯==π，s m A Q v /9.121.04110.0211=⨯==π81.929.1281.92239810221⨯-⨯=p ，Pa p 1812951= 列所画节制体的动量方程：()()⎩⎨⎧-=∑-=∑y y yx x x v v Q F v v Q F 11221122ββρββρ 取0.121==ββN F x 3.721=，N F y 1150=3-11 图所示的一洒水器，其流量恒定，s m q 34106-⨯=，每一个喷嘴的面积20.1cm A =，臂长cm R 30=，不计阻力.求1）转速为多少？2）如不让它转动，应施加多大力矩？题3-11图解：1）出口相对流速 s m A Q w /31012106244=⨯⨯⨯==-- 取固定于地球坐标系：()1122v v Q Fββρ-=∑对系统而言 0=∑F ，R w v ωα-=sin 2，01=v代入动量方程：0sin =-R w ωα，s rad R w /07.73.045sin 3sin =︒⨯==αω 2）不转动动量方程两头R ⨯，得动量矩方程：()11122r v R v Q R F ββρ-=⨯∑ 取0.121==ββ，01=r ，w v =2或：1） 由于无阻力，则出口速度w 的切向分量＝洒水器的圆周速度R w ωα=sin ，s rad Rw /07.7sin ==αω 3-12 图为一水泵的叶轮，其内径cm d 201=，外径cm d 402=，叶片宽度（即垂直于纸面方向）cm b 4=，水在叶轮入口处沿径向流入，在出口处与径向成030流出，已知质量流量s kg q m 92=，叶轮转速m in1450r n =.求水在叶轮入口与出口处的流速1v 、2v 及输入水泵的功率（不计损失）.题3-12图解：1）如图示叶片进出口速度三角形出口：11u v m ⊥，11v v m =，01=u v 出口：22u v m ⊥，2230cos v v m =︒，︒=30cos 22m v v泵体积流量：s m q Q m/092.010003==s m S Q v m /68.3025.0092.011===，s m S Q v m /84.105.0092.022=== s m v v m /68.311==，s m v v m /126.260cos 22=︒=2）泵扬程：由泵基本方程式()11221u u v u v u gH -=, 01=u v , s m Dnu /369.30602==π, s m v v m u /062.160cot 22=︒⋅=功率kW gQH p 986.2==ρ第四章 相似实际与量纲分析4-1 相似活动中，各物理量的比例系数是一个常数，它们是否都是同一个常数？又，是否各物理量的比例系数值都可以随便取吗？解：相似活动中，各物理量的比例是一个常数，其中l k ，v k ，ρk 是各自独立的，基本比例尺确定之后，其它一切物理量的比例尺都可以确定.基本比例尺之间的换算关系需知足相应的相似准则（如Fr ，Re ，Eu 相似准则）.线性比例尺可任意选择，视经济条件、场地等条件而定.4-2 何为决议性相似准数？如何选定决议性相似准数？解：若决议活动的作用力是粘性力、重力、压力，则只要知足粘性力、重力相似准则，压力相似准则数自动知足.所以，根据受力情况，分别确定这一相似相似活动的相似准则数.对主要作用力为重力，则决议性相似准则数为Fr相似准则数，其余可不思索，也能达到近似相似.对主要作用力为粘性力，则其决议性相似准则数为Re 相似准则数.4-3 如何安插模子活动？如何将模子活动中测定的数据换算到原模子活动中去？为了使模子和原型相似，除要几何相似外，各主要相似准则应知足，如Fr，Re相似准则.通常根据实验场地、经费情况、模子制作和量测条件，定出线性比例尺k，再以l k缩小原型的几何尺寸，得出模子l的几何鸿沟.选定模子相似准则，由选定的相似准则确定流速比尺及模子的流量.在模子上丈量的数据由各种比尺换算至原型中.4-4 何谓量纲？何为基本量纲？何谓导出量纲？在不成压缩流体活动问题中，基本量纲有哪几个？量纲分析法的依据是什么？解：物理量单位的种类称量纲.物理量的量纲分为基本量纲和导出量纲，在流体力学中，长度、时间和质量的量纲][L 、][T 、][M 为基本量纲，在与温度有关的问题中，还要增加温度量纲○H .导出量纲有：][v ，][a ，][ρ，][F 等.量纲分析法的依据是：量纲和谐性原理.4-5 用量纲分析法时，把原有的n 个有量纲的物理量所组合的函数关系式转换成由m n i -=个无量纲量（用π暗示）组成的函数关系式.这“无量纲”实是由几个有量纲物理量组成的综合物理量.试写出以下这些无量纲量Fr .Re ，Eu ，Sr ，Ma ，L C （升力系数），P C （压强系数）分别是由哪些物理量组成的？解：glv Fr 2=，υvl =Re ，2v p Eu ρ=，vtlSr =， c vMa =，221∞=v L C L ρ，221∞=v D C D ρ，221∞∞-=v p p C p ρ4-6Re 数越大，意味着活动中粘性力相对于惯性力来讲就越小.试诠释为什么当管流中Re 数值很大时（相当于水力粗糙管活动），管内活动已进入了粘性自模区.解：当雷诺数超出某一数值后，由活动阻力实验可知，阻力系数不随Re 而变更，此时活动阻力的大小与Re 无关，这个活动范围称为自动模子区.若原型与模子活动都处于自动模子区，只需几何相似，不需Re 相等，就自动实现阻力相似.工程中许多明渠水流处于自模区.按弗劳德准则，设计的模子只要进入自模区，便同时知足阻力相似.4-7 水流自滚水坝顶下泄，流量s m q /323=，现取模子和原型的尺度比4/1/==p m l l l k ，问：模子活动中的流量m q 应取多大？又，若测得模子活动的坝顶水头m H m 5.0=，问：真实活动中的坝顶水头p H 有多大？解：用Fr 相似准则1）25l q k k =2）lHk k =41==p m p m l l H H m H H m p 25.044=⨯== 4-8 有一水库模子和实际水库的尺度比例是225/1，模子水库开闸放水4min 可泄空库水，问：真实水库将库水放空所需的时间p t 多大？解：用Fr 相似准则： 21lt k k =4-9 有一离心泵输送运动粘度s m p /108.1825-⨯=υ的油液，该泵转速min /2900r n p =，若采取叶轮直径为原型叶轮直径3/1的模子泵来做实验，模子活动中采取C ︒20的清水（s m m /10126-⨯=υ），问：所采取的模子的离心泵的转速m n 应取多大？解：采取Re 相似准则速度比尺：18833/1108.18/10156=⨯⨯==--l v k k k υv n l k k k =，18893/11883===l v n k k k1889=p m n n ，min /13929001889r n m =⨯=4-10 气流在圆管中活动的压降拟通过水流在有机玻璃管中实验得到.已知圆管中气流的s m v p /20=，m d p 5.0=，3/2.1m kg p =ρ，s m p /101526-⨯=υ；模子采取m d m 1.0=，3/1000m kg m =ρ，s m m /10126-⨯=υ.试确定：（1）模子活动中水流m υ；（2）若测得模子管流中2m 管流的压降2/5.2m kN p m =∆，问：气畅通过20m 长管道的压降p p ∆有多大？ 解：1）采取Re 相似准则： ppp mmm l v l v υυ=2）采取欧拉相似准则：22pp p m m mv p v p ρρ∆=∆ 4-11Re 数是流速v ，物体特征长度l ，流体密度ρ，以及流体动力粘度μ这四个物理量的综合表达，试用π定理推出雷诺的表达式. 解：),,,(Re μρv l f =取l ，ρ，v 为基本量，则：γβαρμπvl =][ 3-ML ρ；][ L l ；][ 1-LT v ；][ 11--T ML μ解得：1=α，1=β，1=γvl vl υρμπ==， υvl=Re 4-12 机翼的升力L F 和阻力D F 与机翼的平均气动弦长l ，机翼面积A ，飞行速度v ，冲角α，空气密度ρ，动力粘度μ，以及c 等因素有关.试用量纲分析法求出与诸因素的函数关系式. 解：),,,,,,(C V A L f F μρα=各物理量的量纲为：L A v αρμC F L2L1-LT13-ML11--T ML1-LT2-MLT取l ，v ，ρ为基本量2=α，2=β，1=γρπ22v L A=21=α，01=β，01=γ2L A A =π 12=α，12=β，12=γvLρμπμ= 03=α，13=β，03=γvC C =π 第六章 活动阻力与水头损失3-1 试辨别以下两种情况下的流态：1）某管路的直径cm d 10=，通过流量s m q 33104-⨯=的水，水温C T 020=.2）条件与上相同，但管中流过的是重燃油，运动粘度m 2610150-⨯=ν.解：1）s m A Q v /51.01.04110423=⨯⨯==-π，s m /10126-⨯=υ 2320Re >紊流2）s m /1015026-⨯=υ3-2 1）水管的直径mm 10，管中水流流速s m v 2.0=，水温C T 010=，试辨别其流态.2）若流速与水温同上，管径改为mm 30，管中流态又如何？3）流速与水温同上，管流由层流转变成湍流的直径多大？解：水C T ︒=10，s m /10308.126-⨯=υ1）2320152910308.101.02.0Re 6<=⨯⨯==-υvd ，层流2）2320458710308.103.02.0Re 6>=⨯⨯==-υvd ，湍流 3）υcc vd =Re ，mm m v d c c 15015.02.010308.12320Re 6==⨯⨯=⋅=-υ 3-3 一输水管直径mm d 250=，管长m l 200=，测得管壁的切应力2046m N=τ.试求：1）在m 200管长上的水头损失.2）在圆管中心和半径mm r 100=处的切应力.解：1）如图示节制体2）Rr 0ττ=，0=r ，m r 1.0=时0046=⨯=R τ，2/8.362/25.01.046m N =⨯=τ 或d L p τ4=∆，2/8.3620021.01472002 m N L r p =⨯⨯=∆=τ3-4某输油管道由A 点到B 点长m l 500=，测得A 点的压强Pa p A 5103⨯=，B 点压强Pa p B 5102⨯=，通过的流量m q 3016.0=，已知油的运动粘度m 2610100-⨯=ν，3930m kg =ρ.试求管径d 的大小.解：设活动为层流，则由流量公式：lpd Q μπ1284∆=υvd=Re ，s m d Qv /169.1132.041016.04122=⨯==ππ2320154310100132.0169.1Re 6<=⨯⨯=-，层流3-5 如图3-31所示，水平突然缩小管路的cm d 151=，cm d 102=，水的流量23m q =，用水银测压计测得cm h 8=，试求突然缩小的水头损失.图3-31 题3-5图第七章有压管路、孔口、管嘴的水力计算 7-1如图所示的实验装置，用来测定管路的沿程阻力系数λ和当量粗糙度∆，已知：管径mm d 200=，管长m l 10=，水温C T 020=，测得流量s m q 315.0=，水银测压计读数m h 1.0=∆.试求：1）沿程阻力系数λ.2）管壁的当量粗糙度∆.题7-1图解：1)()()Pa gh p 6.123601.081.9100013600=⨯⨯-=-'=∆ρρg v d l h f 22λ=， 022.078.41081.922.026.1222=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=lv g d h f λ2）尼古拉兹阻力平方区公式 或由00155.0/=∆→d λ，mm 31.0=∆7-2 在图所示的管路中，已知：管径cm d 10=，管长m l 20=，当量粗糙度mm 20.0=∆，圆形直角转弯半径cm R 10=，闸门相对开度6.0=d h ，水头m h 5=，水温C T 020=，试求管中流量q .题7-2图λ：由d /∆查阻力平方区λ：002.010020.0==∆d ，023.0=λ ξ：5.0=进ξ，29.0=弯ξ（0.1=Rd），06.1=阀ξ 7-3 如图所示，用一根普通旧铸铁管由A 水池引向B 水池，已知：管长m l 60=，管径mm d 200=.有一弯头，其弯曲半径m R 2=，有一阀门，相对开度5.0=d h ，当量粗糙度mm 6.0=∆，水温C T 020=.试求当水位差m z 3=时管中的流量q .题7-3图λ：003.02006.0==∆d ，026.0=λ ξ：5.0=进ξ，29.0=弯ξ，06.2=阀ξ，1=出ξ代入：7-4如图所示，水由具有固定水位的贮水池中沿直径mm d 100=的输水管流入大气.管路是由同样长度m l 50=的水平管段AB 和倾斜管段BC 组成，m h 21=，m h 252=.试问为了使输水管B 处的真空压强水头不超出m 7，阀门的损失系数ς应为多少？此时流量q 为多少？取035.0=λ，不计弯曲处损失.题7-4图()gv 235272阀ξ+= （1）289.09v =s m v /17.3= （2）代入（1）：7.17=阀ξs m Q /025.03=7-5 如图所示，要求包管自流式虹吸管中液体流量s m q 3310-=，只计沿程损失，试确定：1）当m H 2=，m l 44=，s m 2410-=ν，3900m kg =ρ时，为包管层流，d 应为多少？2）若在距出口2l 处断面A 上的极限真空的压强水头为m 4.5，输油管在上面贮油池中油面以上的最大允许超高m ax z 为多少？题7-15g v d l H 22λ=，Re 64=λυvd =Re 241d Q v π=541014.9-⨯=d ，m d 055.0=或：层流流量公式 lpd Q μπ1284∆=，2=∆gp ρ4128d gl pg Q υρπ∆=，442128gdlQ d πυ=， m d 055.0=校核：231Re = m g p 4.5-=ρ，28.023164Re 64===λ，s m v /42.0= 7-6 如图所示，水从水箱沿着高m l 2=及直径mm d 40=的铅垂管路流入大气，不计管路的出口损失，取04.0=λ.试求：1）管路起始断面A 的压强与箱内所维持的水位h 之间的关系式，并求当h 为若干时，此断面相对压强等于MPa 098.0（1个工程大气压）.2）流量和管长l 的关系，并指出在怎样的水位h 时流量将不随l 而变更.题7-6图g v g v d l l h 2222+=+λ （1）gv g p h A 22+=ρ （2）从（1）中解出gv 22，则为dll h g v λ++=122 （3）代入（2）得：要使Pa Pa p A 46108.910098.0⨯=⨯=（相对压强），求?=h ，即0=A p （相对压强）代入065406540=-=h p A ，m h 1=2）由式(3)解出d l l h gv λ++=12dl lh g d vA Q λπ++==12412 要使Q 与l 无关，则l l h +=+1，m h 1=，此时7-7两容器用两段新的低碳钢管毗连起来，已知：cm d 201=，m l 301=，cm d 302=，m l 602=，管1为锐边入口，管2上的阀门的阻力系数5.3=ς.当流量为m q 32.0=时，求必须的总水头H .题7-7图解：列上、下水池水面的B 、Eλ：钢管 mm 05.0=∆，00025.0200/05.0/1==∆d查莫迪图中的Ⅱ区，得：014.01=λ，013.01=λξ：5.0＝入口ξ，5.3＝阀门ξ，56.11023011A A 22222122212＝＝＝＝扩大⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-d d ξ，1＝进口ξ 1v ，2v ：7-8一水泵向如图所示的串联管路的B 、C 、D 点供水，D点要求自由水头mh F 10=.已知：流量sm q B 3015.0=，s m q C 301.0=，m q D 33105-⨯=；管径mm d 2001=，mm d 1502=，mm d 1003=，管长m l 5001=，m l 4002=，m l 3003=.试求水泵出口A 点的压强水头()g p A ρ.题7-8图解：gv d l g v d l g v d l h g p f A 222233332222221111λλλρ+++= s m d Q v /96.02.04103.04122111=⨯==ππ，s m v /85.015.041015.022=⨯=π29.1882.195.252.310=+++=m7-9在总流量为s L q 25=的输水管中，接入两个并联管道.已知：cm d 101=，m l 5001=，mm 2.01=∆，cm d 152=，m l 9002=，mm 5.02=∆，试求沿此并联管道的流量分配以及在并联管道入口和出口间的水头损失. 解：002.01002.011==∆d ，022.01=λ （查莫迪图，按阻力平方区） 003.01505.022==∆d ，025.02=λ （同上）由2kQ H =，528d g l k πλ=（并联管21H H H +=，21Q Q Q +=） 对管路1：21215221512118.909811.014.381.9500022.088Q Q Q d g l H =⨯⨯⨯⨯==πλ （1） 对管路2：2121522152222)(9.24506)(15.014.381.9900025.08)(8Q Q Q Q Q Q d g l H -=-⨯⨯⨯⨯=-=πλ（2） （1）＝（2）2121)(9.245068.90981Q Q Q -= 已知025.0=Q 则 s L s m Q Q Q /5.16/0165.00085.0025.0312==-=-=7-10 如图所示， 分叉管路自水库取水.已知：干管直径m d 8.0=，长度km l 5=，支管1的直径m d 6.01=，长度km l 101=，支管2的直径m d 5.02=，长度km l 152=，.管壁的粗糙度均为mm 0125.0=∆，各处高程如图3-40所示.试求两支管的出流量1q 及2q .题7-10图 解：000016.08000125.0==∆d 009.0=λ 支管1：gv d l g v d l H 222111121λλ+= 2126.787.230v v += （1）支管2：gv d l g v d l H 222222122λλ+= 2228.1387.240v v += （2）2139.056.0v v v += （3）（1）、（2）、（3）汇总⎪⎩⎪⎨⎧+=+=+=2122221239.056.08.1387.2406.787.230v v v v v v vs m v /75.11=，s m v /55.12=，s m v /51.13=7-11 如图所示，一水箱用隔板分成两部分A 和B .隔板上有一孔口，直径cm d 41=.在B 的底部有一圆柱形外伸管嘴，直径cm d 32=，管嘴长cm l 10=，水箱A 部分水深坚持恒定，m H 3=，孔口中心到箱底下的间隔m h 5.01=.试求：1）水箱B 部分内水位稳定之后的2h 和3h .2）流出水箱的流量q .题7-11图解：孔口流量系数62.0=ϕ， 管嘴流量系数82.0=ϕ孔口流量＝管嘴流量 ()212A H H g Q -⋅孔孔孔＝ϕ（1） ()l H g Q +⋅22A 嘴嘴嘴＝ϕ （2）（1）=(2))1.0(55.0)3(22+=-H H ， m H 9.12=则m h H h 4.1122=-=，m h 1.13=7-12 已知：管道长m l 800=，管内水流流速s m v 10=，水的体积模量2901003.2m N K ⨯=，3310m kg =ρ，管径与管壁厚度之比100=D ，水的体积模量与管壁弹性模量之比01.00=E K .当管端阀门全部关闭时间s t s 2=时，求水击压强p ∆.解：s m Ee kd k C /4.100710001.0110001003.2190=⨯+⨯=+=ρ。
工程流体力学课后题答案
工程流体力学练习题第一章1-1解：设：柴油的密度为ρ，重度为γ；40C 水的密度为ρ0，重度为γ0。
则在同一地点的相对密度和比重为：ρρ=d ，0γγ=c ；30/830100083.0m kg d =⨯=⨯=ρρ30/81348.9100083.0m N c =⨯⨯=⨯=γγ1-2解：336/1260101026.1m kg =⨯⨯=-ρ；3/123488.91260m N g =⨯==ργ1-3解：269/106.191096.101.0m N E V V VVp p V Vp p p⨯=⨯⨯=∆-=∆-=∆⇒∆∆-=ββ1-4解：N m pVVp/105.21041010002956--⨯=⨯=∆∆-=β299/104.0105.211m N E pp ⨯=⨯==-β1-5解：1）求体积膨涨量和桶内压强受温度增加的影响，200升汽油的体积膨涨量为：()l T V V T T 4.2202000006.00=⨯⨯=∆=∆β由于容器封闭，体积不变，从而因体积膨涨量使容器内压强升高，体积压缩量等于体积膨涨量。
故：26400/1027.16108.9140004.22004.2mN E V V V V V V p p TT pTT⨯=⨯⨯⨯+=∆+∆-=∆+∆-=∆β2）在保证液面压强增量0.18个大气压下，求桶内最大能装的汽油质量。
设装的汽油体积为V ，那么：体积膨涨量为：T V V T T ∆=∆β；体积压缩量为：()()T V E p V VE p V T pT pp ∆+∆=∆+∆=∆β1因此，温度升高和压强升高联合作用的结果，应满足：()()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-∆+=∆-∆+=p T pT E p T V V T V V 1110ββ()())(63.197108.9140001018.01200006.012001145l E p T V V p T =⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯-⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-∆+=β()kg V m 34.1381063.19710007.03=⨯⨯⨯==-ρ1-6解：石油的动力粘度：s pa .028.01.010028=⨯=μ石油的运动粘度：s m /1011.39.01000028.025-⨯=⨯==ρμν1-7解：石油的运动粘度：s m St /1044.01004025-⨯===ν石油的动力粘度：s pa .0356.0104100089.05=⨯⨯⨯==-ρνμ1-8解：2/1147001.01147.1m N u=⨯==δμτ1-9解：()()2/5.1621196.012.0215.0065.021m N d D u u=-⨯=-==μδμτN L d F 54.85.16214.01196.014.3=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=τπ第二章2-4解：设：测压管中空气的压强为p 2，水银的密度为1ρ，水的密度为2ρ。
工程流体力学__习题及答案(完整资料).doc
【最新整理，下载后即可编辑】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 tγ，故d d tγτμ=。
（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。
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。
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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93.1kPa
35.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。
解：上游水深，下游水深
据连续性方程
得（1）
取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）和计算点（过流断面与液面的交点），从1→2列伯努利方程（）
得（2）
联立（1）、（2）两式，得
故渠道流量
工程流体力学A第2次作业
四、主观题(共5道小题)
19.为研究某铁路盖板箱涵无压过流的水力特征，拟取线性比尺进行水工模型实验。
已知原型涵洞的宽度m ，高度m ，洞设计水深m和设计流速m/s 。
试确定模型的几何尺寸和模型流量。
解：
（1）由给定线性比尺计算模型各几何尺寸
模型宽
模型高
模型水深
（2）按弗劳德准则确定模型流速及流量
流量
流速
由弗劳德准则，得流速比尺
20.已知钢筋混凝土输水管道的水力半径，水以均匀流流过1km长度上的水头损失，管壁粗糙系数，试求管中的流速和流量。
解：
由才公式和曼宁公式,得流速
流量
21.水从封闭容器A经直径、长度的管道流入容器B。
已知容器A水面上的相对压强，沿程阻力系数；局部阻力系数，进口、阀门、弯道、出口，试求管路的通过流量。
解：
取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）及计算点，从1→2列伯努利方程
管路流量
得
22.一城市排污渠道采用倒虹吸管穿过河流，如图所示。
已知污水流量，管道沿程阻力系数，管道进口、弯头和出口的局部阻力系数分别为，管长，上、下游渠道的流速均为。
为避免污物在管中沉积，要求管中流速不得小于，试确定倒虹吸管的管径及倒虹吸管两端的水位差。
解：据题意
得
取标准管径。
管中流速
取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）及计算点（与液面交点），从1→2列伯努利方程
考虑到，得
23.试按水力最优条件设计一路基排水沟的断面尺寸。
设计流量，沟底坡度依地形条件采用，断面采用边坡系数的梯形，并用小片石干砌护面（粗糙系数）。
解：
将和
代入明渠均匀流基本公式，得
取渠道断面尺寸
工程流体力学A第3次作业
一、主观题(共3道小题)
1.简述堰流的定义及堰的分类。
2.试设计一跨越矩形过流断面的小桥孔径。
已知河道设计流量（据水文计算得)m3/s,桥前允许壅水水深m，桥下铺砌允许流速m/s，桥下游水深m，选定小桥进口形式后知，取动能修正系数。
解：
从出发进行设计：
①判别流动状态
因，故小桥过流为自由式。
②计算孔径
取标准孔径
③校核
，已转为淹没式过流。
（可以）
3.简述渗流系数的确定方法。
答：①经验公式法；②实验室法；③现场抽水试验法。