工程流体力学习题

工程流体力学

第一章

思考题

1、为什么要引进连续介质的假设？为什么可以把液体当作连续介质？

2、非均质液体的密度应该如何表示？

3、流体粘度与哪些因素有关？它们随温度是如何变化的？对流体有何影响？

4、为什么水通常被视为不可压缩流体？什么情况下要考虑液体的可压缩性和表面张力特性？

5、液体内摩擦力的大小与哪些因素有关？牛顿内摩擦定律的适用条件有哪些？

6、图为管道过水断面水流流速分布图，从其对应部位取出水体A ，试标出水体A 顶面和底面切应力的方向。

思考题6图 7、为什么要引入理想液体的概念？它与实际液体有什么区别？

8、单位质量力怎样定义的？静止液体和作自由落体运动的液体所受的单位质量力分别为多少？

习 题

1.1容器中盛有静止液体，此时液体所受到的单位质量力为多少？

1.2假设水的体积弹性系数a KP K 610

2.2⨯=，欲使其体积减小0.4%，问需要增加多大的压强？

1.3当压强的增量为250/KN m ，某种液体的密度增长0.02%，试求该液体的体积模量。

1.4平板面积为25050cm ⨯,厚度为 1.0cm ，质量 m=5kg ，沿着涂有厚度δ=1.0mm 油的斜面向下作等速运动， 其速度u =1.0m/s,带动油层的运动速度呈直线分布,油的密度ρ＝950 kg/m 3，求油的动力粘度和运动粘度。

1.5某种液体充满两平行边界的缝隙δ内，液体的动力粘度为为η，有一面积为 A 的极薄的平板以速度 u 平行于平板移动。x 为平板距上边界的距离。求：平板所受的拖力T ，（缝隙内的流速按直

线分布）。 ()u T A x x ι⎡⎤∆=+⎢⎥∆-⎣⎦

第1.4题图 第1.5题图 第1.6题图

1.6水流在平板上运动(如第6题图)，流速分布曲线DE 为抛物线形，E 点为抛物线端点，E 点处0=dy

du ，水的运动粘度s /m 100.126-⨯=ν，试求cm 4,2,0y =处的切应力（提示：先设流速分布C By Ay u 2++=，利用给出的条件确定待定常数A ，B ，C ）

。

第二章

思考题

1、理想流体处于静止状态时受到哪几种力的作用？

2、等压面应具备什么条件？在什么条件下“静止液体内任何一个水平面都是等压面”的说法是正确的？

3、下列哪一些是正确的等压面？

思考题3图

4、水静力学基本方程的形式和表示的物理意义是什么？

5、压力表和测压计测得的压强是绝对压强还是相对压强？

6、静止液体、流动液体中，各点的测压管水头是否相等？

7、绘制静水压强分布图的原理和方法是什么？为什么在工程中通常只需要计算相对压强和绘制相对压强分布图？

8、如图所示的容器中盛有两种不同重度的静止液体，试分析作用在容器 A B 壁面上的静水压强分布图应为哪一幅图？

思考题8图 9、压力中心D 和受压平面形心C 的位置之间有什么关系？什么情况下D 点与C 点重合？

10、有四个不同的盛水容器，如图所示，它们的底面积A 和水深h 都相等。试回答：1）各容器底面所受的静水总压力是否相等？2）容器底面所受到的静水总压力与地面对容器的反力N 是否相等？（容器重量不计）

思考题10图

11、采用图解法与解析法求解平面静水总压力时，对受压面的形状是如何规定的？为什么？

12、如何确定压力体的体积？如何判断铅垂方向作用力P z 方向？

13、如图所示的容器 a 中盛有密度为1ρ的液体，容器 b 中盛有密度为1ρ和2ρ的两种液体，试分析两个容器中曲面 AB 上压力体及压力是否相同？

思考题13图

习题

2-1 如习题图2-1所示，已知z=1.5m ，h=2.5m ，a p p 20 。问水箱底部和水下1m 处的测压管水头

各为多少？相对压强和绝对压强各为多少？

习题图2-1 习题图2-2

2-2 如习题图2-2，已知h 1=10mm ，h 2=200mm ；h 3=180mm ，求淹没深度H 。 2-3 用习题图2-3的装置测量油的密度，已知：h=75mm ；h 1=150mm ；h 2=10mm ，求油的密度。

习题图2-3

2-4 画出习题图2-4中各平面上的流体静压强分布图。

习题图2-4

习题图2-5(本图数字需修改，见文字)

2-5 有一水箱装置如习题图2-7所示，箱底高出地面3.5m ，箱中水深2.5m ，水箱的自由面绝对压强为65kN/m 2

（0.65工程大气压）。1）若以地面为基准面，A 、B 两点的位能、压能及测压管水头各为多少？2）若以水箱为基准面，A 、B 两点的位能、压能及测压管水头又各为多少？

2-6 如习题图2-6所示为一船闸闸室的闸门，巳知闸室的宽度b=10m ，上游水深h 1=10m ，闸室中水深h 2=5m ，求每扇闸门上的静水总压力P 及其作用点。

习题图2-6 习题图2-7

2-7 矩形平板闸门AB 一侧挡水（习题图2-7），己知闸门长L=3m ，宽b=1m ，形心点水深h c =2.5m ；倾角0

30α ，闸门上缘A 处设有转铀，闸门自重G=30kN ，若不计门轴摩擦力，试求开启闸门所需拉力T 。

2-8 如习题图2-8所示为一混凝土重力坝，为了较核坝的稳定性，试分别计算当下游有水和无水时两种情况下，每单位宽度上的静水总压力。

习题图2-8 习题图2-9 2-9 如习题图2-9所示为一长方形平面闸门，高3m ，宽2m ，上游水位高出门顶3m ，下游水位高出门顶2m ，求：1）闸门所受总压力和作用点；2）若上下游水位同时上涨1m 时，总压力作用点是否会有变化?试作简要论证。

2-10如习题图2-10所示，一个直径为D 的球（球的重量可忽略）处于平衡状态，导出D 与2121,,,h h ρρ的关系式。

习题图2-10

2-11、试画出以下图中各曲面上的压力体剖面图，并指出垂直压力的方向。

（a ） (b) (c)