流体力学习题解答

PAGEPAGE27一、填 空 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水和空气等。3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。5．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。7．流体受压，体积缩小，密度增大的性质，称为流体的压缩性；流体受热，体积膨胀，密度减少的性质，称为流体的热胀性。9．１工程大气压等于98.07千帕，等于10m水柱高，等于735.6毫米汞柱高。11．流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。15．在微压计测量气体压强时，其倾角为，测得cm则h=10cm。17．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 称为欧拉法。18．流线不能相交（驻点处除外），也不能是折线，因为流场内任一固定点在同一瞬间只能有一个速度向量，流线只能是一条光滑的曲线或直线。20．液体质点的运动是极不 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf 的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。21．由紊流转变为层流的临界流速小于由层流转变为紊流的临界流速，其中称为上临界速度，称为下临界速度。23．圆管层流的沿程阻力系数仅与雷诺数有关，且成反比，而和管壁粗糙无关。24．根据繁荣变化特征，尼古拉兹实验曲线可分为五个阻力区，分别是层流区；临界区；紊流光滑区；紊流过渡区和紊流粗糙区。25．紊流过渡区的阿里特苏里公式为。26．速度的大小、方向或分布发生变化而引起的能量损失，称为局部损失。27．正方形形断面管道(边长为a)，其水力半径R等于，当量直径de等于。30．层流运动时，沿程阻力系数λ与有关，紊流运动沿程阻力系数λ在光滑管区与有关，在过渡区与有关，在粗糙区与有关。37．有旋流动是指流体微团的旋转角速度在流场内不完全为零的流动。38．几何相似是指流动空间几何相似。即形成此空间任意相应两线段夹角相同，任意相应线段长度保持一定的比例。二、判断题1．当平面水平放置时，压力中心与平面形心重合。对2．一个工程大气压等于98kPa,相当于10m水柱的压强。对3．静止液体自由表面的压强，一定是大气压。错4．静止液体的自由表面是一个水平面，也是等压面。对5．当静止液体受到表面压强作用后，将毫不改变地传递到液体内部各点。对6．当相对压强为零时，称为绝对真空。错7．某点的绝对压强小于一个大气压强时即称该点产生真空。对8．流场中液体质点通过空间点时，所有的运动要素不随时间变化的流体叫恒定流。对9．恒定流时，流线随的形状不随时间变化，流线不一定与迹线相重合。错10．渐变流过水断面上动水压强的分布规律可近似地看作与静水压强分布规律相同。对 11．流线是光滑的曲线，不能是折线，流线之间可以相交。错12．一变直径管段，A断面直径是B断面直径的2倍，则B断面的流速是A断面流速的4倍。对 13．弯管曲率半径Rc与管径d之比愈大，则弯管的局部损失系数愈大。错14．随流动雷诺数增大，管流壁面粘性底层的厚度也愈大。错15．水泵的扬程就是指它的提水高度。错16．管嘴出流的局部水头损失可有两部分组成，即孔口的局部水头损失及收缩断面出突然缩小产生的局部水头损失。错17．当流速分布比较均匀时，则动能修正系数的值接近于零。错18．流速分布越不均匀，动能修正系数的值越小。错19．在水流过水断面面积相等的前提下，湿周愈大，水力半径愈小。对22．在研究紊流边界层的阻力特征时，所谓粗糙区是指粘性底层的实际厚度Δ小于粗糙高度。对23．水泵的安装高度取决于水泵的允许真空值、供水流量和水头损失。对24．大孔口与小孔口都可认为其断面上压强、流速分布均匀，各点作用水头可以认为是一常数。错三、简答题1．什么是粘滞性？什么是牛顿内摩擦定律？不满足牛顿内摩擦定律的流体是牛顿流体还是非牛顿流体？答：粘滞性是当流体流动时，在流体内部显示出的内摩擦力性质。牛顿内摩擦定律是：；不满足牛顿内摩擦定律的流体是非牛顿流体。2．在流体力学当中，三个主要的力学模型是指哪三个？答：（1）连续介质；（2）无粘性流体；（3）不可压缩流体。3．什么是理想流体？答：理想流体即指无粘性流体，是不考虑流体的粘性的理想化的流体。4．什么是实际流体？答：考虑流体的粘性的流体。5．什么是不可压缩流体？答：不计流体的压缩性和热胀性的而对流体物理性质的简化。6．为什么流体静压强的方向必垂直作用面的内法线？答：由于流体在静止时，不能承受拉力和切力，所以流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。7．为什么水平面必是等压面？答：由于深度相等的点，压强也相同，这些深度相同的点所组成的平面是一个水平面，可见水平面是压强处处相等的面，即水平面必是等压面。8．什么是等压面？满足等压面的三个条件是什么？答：在同一种液体中,如果各处的压强均相等由各压强相等的点组成的面称为等压面。满足等压面的三个条件是同种液体连续液体静止液体。12．什么是绝对压强和相对压强？答：绝对压强：以毫无一点气体存在的绝对真空为零点起算的压强。相对压强：当地同高程的大气压强为零点起算的压强。14．什么是流线？什么是迹线？流线与迹线的区别是什么？答：流线是某一瞬时在流场中画出的一条空间曲线，此瞬时在曲线上任一点的切线方向与该点的速度方向重合，这条曲线叫流线。区别：迹线是流场中流体质点在一段时间过程中所走过的轨迹线。流线是由无究多个质点组成的，它是表示这无究多个流体质点在某一固定瞬间运动方向的曲线。而迹线则是在时间过程中表示同一流体质点运动的曲线。。16．什么是欧拉法？答：通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。17．什么是拉格朗日法？答：通过描述每一质点的运动达到了解流体运动的方法。22．什么是有旋流动？什么是无旋流动？答：流体微团的旋转角速度不完全为零的流动称为有旋流动，流场中各点旋转角速度等于零的运动，成为无旋运动。24．什么叫流管、流束、过流断面和元流？答：在流场内，取任意非流线的封闭曲线L，经此曲线上全部点做流线，这些流线组成的管状流面，称为流管。流管以内的流体，称为流束。垂直于流束的断面称为流束的过流断面，当流束的过流断面无限小时，这根流束就称为元流。29．什么是几何相似、运动相似和动力相似？答：几何相似是指流动空间几何相似，即形成此空间任意相应两线段交角相同，任意相应线段长度保持一定的比例。运动相似是指两流动的相应流线几何相似，即相应点的流速大小成比例，方向相同。动力相似是指要求同名力作用，相应的同名力成比例。四、计算题3．宽为1m，长为AB的矩形闸门，倾角为，左侧水深m，右侧水深m。试用 图解 交通标志图片大全及图解交通标志牌图片大全及图解建筑工程建筑面积计算规范2013图解乒乓球规则图解老年人智能手机使用图解 法求作用于闸门上的水静压力及其作用点？[解]压强分布图略，根据图计算如下：kNm4．m，闸门可绕C点转动。求闸门自动打开的水深为多少米。[解]故mC点是合力作用点的极限点，当其高于C点闸门自动打开。m即m时，闸门便自动打开。5．有一圆滚门，长度m，直径m，上游水深m，下游水深m，求作用于圆滚门上的水平和铅直分压力。[解]kNkN6．一弧形闸门AB，宽m，圆心角，半径m，闸门转轴恰与水面齐平，求作用于闸门的水静压力及作用点。[解]kNkNkN7．油沿管线流动，A断面流速为2m/s，不计损失，求开口C管中的液面高度。[解]m/s通过B断面中心作基准面，写A、B两断面的能能量方程：m8．用水银比压计量测管中水流，过流断面中点流速u如图。测得A点的比压计读数mm汞柱。（1）求该点的流速u；（2）若管中流体是密度为g/cm3的油，仍不变，该点流速为若干，不计损失。[解]当管中通水时：m/s当管中通油时：m/s9．水由管中铅直流出，求流量及测压计读数。水流无损失。[解]写出管口断面，圆盘周边断面的能量方程：所以m/sm3/s写管出口、圆盘测压管连接处的能量方程：由等压面规律得：mm10．直径为mm的管道在支承水平面上分支为mm的两支管，A-A断面压强为kN/m2，管道流量m3/s，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]m/sm/skN/m2写能量方程式：kN当记入损失时：kN/m2同理kN11．油在管中以m/s的速度流动，油的密度kg/m3，m，mm水银压差计测得cm，试求（1）油在管中的流态？（2）油的运动粘滞系数？（3）若保持相同的平均流速反向流动，压差计的读数有什何变化？[解]（1）若为层流：m2/s校核是否为层流所以为层流。（3）若倒流：则下端压强大于上端压强，仍为9cm。12．油的流量cm3/s，流过直径mm的细管，在m长的管段两端水银压差计读数cm，油的密度kg/m3，求油的和值。[解]设若为层流m/sm2/sPas验证：故为层流。13．水箱侧壁接出一根由两段不同的管径所组成的管道。已知mm，mm，m，管道的当量糙度mm，水温为oC。若管道的出口流速m/s，求（1）水位H。（2）绘出总水头线和测压管水头线。[解]（1）m/s由叶迪图可知；mm；m（2）水头线略。14．一隔板将水箱分为A、B两格，隔板上有直径mm的薄壁孔口，如题下图，B箱底部有一直径的圆柱形管嘴，管嘴长m，A箱水深m恒定不变。（1）分析出流恒定条件（不变的条件）。（2）在恒定出流时，B箱中水深等于多少？（3）水箱流量为何值？[解]（1）时，恒定不变。（2），为管嘴出流，为空孔口出流。取m（3）m3/s15．某诱导器的静压箱上装有圆柱形管嘴，管径为4mm，长度mm，，从管嘴入口到出口的局部阻力系数，求管嘴的流速系数和流量系数（见图5-4图）。[解]为短管出流。故16．如上题，当管嘴外空气压强为当地大气压强时，要求管嘴出流流速为30m/s。此时静压箱内应保持多少压强？空气密度为kg/m3。[解]。即静压箱中相对压强为kN/m217．某恒温室采用多孔板送风，风道中的静压为200Pa，孔口直径为20mm，空气温度为oC，。要求通风量为m3/s。问需要布置多少孔口？[解]在通风工程中，对于多孔板送风，流量系数采用0.8m3/s；18．水从A水箱通过直径为10cm的孔口流入B水箱，流量系数为0.62。设上游水箱的水面高程m保持不变。（1）B水箱中无水时，求通过孔口的流量。（2）B水箱水面高程m时，求通过孔口的流量。（3）A箱水面压力为2000Pa，m时，而B水箱水面压力为0，m时，求通过孔口的流量。[解]（1）m3/s（2）m3/s（3）m3/s19．如图示管路中输送气体，采用U形差压计测量压强差为m液体。试推导通过孔板的流量公式。[解]式中以米计，为差压计用的液体容重。为流动气体的容重。20．如上题图孔板流量计，输送oC空气，测量mmH2O。，mm，求Q。[解]m3/s21．某供热系统，原流量为m3/s，总水头损失mH2O，现在要把流量增加到m3/s，试问水泵应供给多大压头。[解]mH2O22．两水池用虹吸管连通，上下游水位差m，管长m，m，m，直径mm，上游水面至管顶高度m。已知，进口网（每个弯头），出口，求：（1）虹吸管中的流量；（2）管中压强最底点的位置及其最大负压值。[解]写上、下游水面的能量方程：m/sm3/s压强最低点在末端，则m23．如图水泵抽水系统，管长、管径单位为m，给于图中，流量m3/s，。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）S数：mm24．有一简单并联管路如下图，总流量m3/s，，求各管段的流量及两节点间的水头损失。第一支路mm，m，第二支路mm，m。[解]节点间的水头损失mm3/sm3/s校核m3/s25．三层供水管路，各管路的S值皆为s2/m5，层高均为5m。设a点的压力水头为20m，求、、，并比较三流量，得出结论来。（忽略a处流速水头）[解]m3/s以二、三层楼分支点，分别写出能量方程，设分支点水头为，则对二层：；对三层：；写上述分支点A点的能量方程上式代入及，则平方化简得：，mm3/sm3/s26．岗位送风所设风口向下，距地面4m。要求在工作区（距地1.5m高范围）造成直径为1.5m射流截面，限定轴心速度为2m/s，求喷嘴直径及出口流量。[解]（1）m（2）为主体段。（3）m/sm3/s27．已知煤气管路的直径为20厘米，长度为3000米，气体绝对压强kPa，K，，煤气的J/kgK，。当出口的外界压力为kPa时求质量流量。[解]流体为等温流动，故kg/s28．空气自kPa，温度K的气罐中流出，沿长度米，厘米的管道流入kPa的介质中。设流动为等温过程不计局部阻力，求出口流量。[解]kg/s29．求半径为和的两流线间流量的表达式，流速均为（a），;（b），。[解]（a），（b），30．流速场的流函数是，它是无旋流动吗？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]（1）；；流动是连续的。（2）；所以是无旋流动。（3）因此，任意点上午速度只取决于它对原点的距离。流线方程31．试求直角内流动的切应力分布。[解]在平面流动中，切应力表达式为：；；32．在管径mm的管道中，试分别计算层流和紊流的入口段长度（层流按Re=2000计算）。[解]层流m紊流m33．若球形尘粒的密度kg/m3，空气温度为oC，求允许采用斯托克斯公式计算尘粒在空气中悬浮速度的最大粒径（相当于Re=1）。[解]为允许采用斯托克斯公式的最大雷诺数。即代人8-29式m334．已知煤粉炉炉膛中上升烟气流的最小速度为0.5m/s，烟气的运动粘滞系数m2/s，问直径mm的煤粉颗粒是沉降还是被烟气带走？已知烟气的密度kg/m3，煤粉的密度kg/m3。[解]用（8-29）式可知：m/s气流速度大于悬浮速度，所以mm的煤粉颗粒将被烟气带走。35．某体育馆的圆柱形送风口，m，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。求送风口的送风量应不超过多少m3/s？[解]m/sm3/s36．有一两面收缩均匀的矩形孔口，截面为m2，出口流速m/s。求距孔口2.0m处，射流轴心速度、质量平均速度及流量。[解]；；mm（1）m/s（2）m/s（3）m3/s37．空气以m/s的速度从圆管喷出，m，求距出口1.5m处的、及D。[解]mm为主体段。（1）m/s（2）m/s（3）m38．温度为oC的空气，以m/s，从mm水平圆柱形喷嘴射入oC的空气中。求射流轨迹方程。[解]水平圆管嘴，即39．高出地面5m处设一孔口为0.1m，以2m/s速度向房间水平送风。送风温度oC。室那温度oC试求距出口3m处的、及弯曲轴心坐标。[解]m/soC即m；m40．弦长为3m的飞机机翼以km/s的速度，在温度为oC，压强为atm的静止空气中飞行，用比例为20的模型在风洞中作实验，要求实现动力相似。（a）如果风洞中空气的温度、压强和飞行中的相同，风洞中的速度应当为多少？（b）如果在可变密度的风洞中作实验，温度仍为oC，而压强为atm，则速度应是怎样？（c）如果模型在水中实验，水温为oC，则速度应是怎样？[解]（a）满足雷诺数相似：kM/hr（b）=1.5kM/hr(c)kM/hr41．长1.5m，宽0.3m的平板，在温度为oC的水内拖拽。当速度为m/s时，阻力为N。计算相似的尺寸，它在速度为m/s，绝对压强为kN/m2，温度为oC的空气气流中形成动力相似条件，它的阻力估计为若干？[解]，由相似准则：m即mm即m42．当水温为oC，平均流速为m/s时，直径为0.3m水平管线某段的压强降为kN/m2。如果用比例为6的模型管线，以空气为工作流体，当平均流速为m/s时，要求在相应段产生kN/m2的压强降。计算力学相似所要求的空气压强，设空气温度为oC。[解]阻力平方区采用欧拉准则：kg/m3的空气密度kg/m343．溢水堰模型 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 比例为20。当在模型上测得模型流量为L/s时，水流推力为N，求实际流量和推力？[解]重力起主要作用，弗诺得模型律：m3/s水流推力为惯性力kN44．已知4-72-11No6C型风机在转速为r/min时的实测参数如下表所列，求：各测点的全效率；写出该风机的铭牌参数（即最高效率点的性能参数）。计算及图表均要求采用国际单位。[解]测点1的功率：其余各测点经计算所得列于下表：测点1234567882.185.889.591.290.988.385.682.2铭牌参数应根据性能曲线中查出相应于最高点功率点的参数，故先将表列数据描绘于性能图上，经查得铭牌参数如下：mmH2gm3/hkW;45．某一单吸单级泵，流量m3/h，扬程m，转速r/min，试求其比转数为多少？如该泵为双吸式，应以作为比转数中的流量计算值，则其比转数应为多少？当该泵设计成八级泵，应以作为比转数中的扬程计算值，则比转数为多少？[解]根据计算公式可得：当该泵设计成八级泵，而总扬程不变时，则为：46．某单吸单级离心泵，m3/s，m，用电机由皮带拖动，测得r/min，kW；后因该为电机直接联动，增大为r/min，试求此时泵的工作参数为多少？[解]以下脚“1”表示有滑动现象时的参数，无下脚为改善运转后的参数。则：，m3/s，m，kW47．有一转速为r/min的水泵，理论流量m3/s，叶轮外径mm，叶轮出口有效面积m2，叶片出口安装角，试作出口速度三角形。假设流体进入叶片前没有预旋运动，即。试计算此泵的理论压头。设涡流修正系数，理论压头为多少？（提示：先求出口绝对速度的径向分速度，作出速度三角形。）[解]先求出叶轮出口的径向分速度：m/s再求叶轮外缘圆周速度：m/s然后按出口安装角，可绘出速度三角形如图所示：根据速度三角形可以求出出口速度的切向分速度：m/s若无预旋时，叶片无限多的叶轮理论压头为：m仅考虑涡流修正系数时m48．有一台多级锅炉给水泵，要求满足扬程m，流量m3/h，试求该泵所需的级数和轴功率各为多少？计算中不考虑涡流修正系数。其余已知条件如下：叶轮外径mm水力效率容积效率机械效率转速r/min流体出口绝对流速的切向分速度为出口圆周速度的55%[解]先求出出口圆周速度及出口速度的切向分速度，以便求出理论压头。m/sm/s当不计涡流损失时，每级可建立压头为：m要求满足扬程为176m，故需：轴功率为：kW49．已知下列数据，试求泵所需要的扬程。水泵轴线标高130m，吸水面标高126m，上水池液面标高170m，吸人管段阻力0.81m，压力管段阻力1.91m。[解]m50．如图所示的泵装置从低水箱抽送容重kgf/m3的液体，已知条件如下：m，m，m，读数为kPa，读数为kPa，m3/s，，试求此泵所需的轴功率为多少？（注：该装置中两压力表高差为）[解]先决定该泵的扬程：m求所需轴功率：kW51．重kgf/m3，m，吸水面标高102m，水面为大气压，吸入管段阻力为0.79m。试求：泵轴的标高最高为多少？如此泵装在昆明地区，海拔高度为1800mm，泵的安装位置标高应为多少？设此泵输送的水温不变，地区仍为海拔102m，但系一凝结水泵，制造厂提供的临界气蚀余量为m，冷凝水箱内压强为9kPa，泵的安装高度有何限制？[解]根据题意先计算允许的安装高度：m故泵轴位置的标高最高压：m当此泵装设于昆明地区时，应先将允许安装高度进行修正m其中m为根据因海拔增高后的大气压强，据图12-15查出。故这时泵轴位置的标高应为：m这时泵轴低于吸水池液面至少为：m如为凝结水泵，应先求允许安装高度：m其中m为凝结水箱中的汽化压力。故水箱中的水面应保证高出泵轴2.83m以上。