流体力学综合练习（一至五习题及答案）.docx

《流体力学综合练习（一至五习题及答案）.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流体力学综合练习（一至五习题及答案）.docx（19页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、流体力学综合练习11 .气体与液体的粘度随着温度的升高分别（增大、减小）。2 . 2.流体运动的连续性方程是根据（质量守恒）原理导出的。3 . 3.等直径圆管中层流的过流断面流速分布是（呈抛物线分布）4 .下列属于质量力的是（重力）。5 .总水头线与测压管水头线的基本规律之一，是：（总水头线总是在测压管水头线的上方）06 .理想流体与实际流体的区别仅在于，理想流体具有不可压缩性。错7 .相对静止的液体的等压面一定是水平面。错8 .在恒定流情况下，流线与迹线重合。对9 .阻力平方区内阻力系数与雷诺数无关。对10 .壁面光滑的管道一定是水力光滑管。错11 .计算阻力损失时，短管既要考虑局部阻力损失

2、，也要考虑沿程阻力损失，长管计算同样也要考虑这两项损失错12 .图中三种不同情况，试问：A-A、B-B, C-C、D-D中哪个是等压面？哪个不是等压面？为什么？解：（a）连通容器中，A-A是等压面，因为符合静止、同种、连续介质的条件。（b）连通器被隔断中，B-B不是等压面，因为流体被隔断了，不连续。（O盛有不同种类液体的连通容器中，C-C不是等压面，因为C-C面上有两种液体；D-D是等压面，因为符合静止、同种、连续介质的条件。13 .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

3、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，当判别第段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系？阀门pT2000 （素流）Re500 （紊流）Re.V7 = 0.Sw. V = V.= （Av =13.610 w7 = 1.010（18分）Ph解：已知断面1上作用着当地大气压强，因此可以从点1开始，通过等压面，并应用流体静力学基本方程式逐点推算，最后便可求得A点压强。因2-2、3-3、4-4为等压面，（6分一每个等压面2分）根据式Pi = P? #可得 Pi = g*F 一 F营4 = P? P/ 0:孝3 一 4）Pa =蚪,=%一纯（一审J（5分

4、）联立求得（3分）Pa 二Q肆更% 一#2）一QW丁三一r力 +Q留gf%, 一J一理亭一二 J将已知值代入上式，得pA =298.5 kPa答：A点压强为298.5 kPa （1分）17.水闸两侧都受水的作用，左侧水深3m、右侧水深2m,闸门宽度2m。试求作用在闸门上静水总压力的大小及作用点位置。（1）画出静压强分布图。（4分）（2）计算两侧静水压力及静水总压力:10009832 32 = 88. 2kN（2分）p2 = 1000-8g . 22 = 39. 2kN（2分）=l-p2=88. 2 39. 2 = 49. 2kN（1分）（3）求静水总压力的作用点。（设作用点距渠底的距离为e）（

5、1分）e2 = - = - = 0. 67mJ 5（1分）pepel-pte2ex - pg 88. 2 139. 2X0 67 _1or742L26m（3分）答：静水总压力p=39.2kN,方向向右。（1分）静水总压力的作用点在闸门的对称轴上，距渠底的距离e=1.26m18.如图所示，左侧为密闭水箱，水通过一管道流入右侧水箱，已知左水箱内自由表面相对压强p=29.4kPa,两水箱液面高差H=2.0m,管长l = 5m,管径d=0.20m,管路沿程水头损失系数人=0.02,在恒定流情况下,求通过流量。部损失q-l管中流速（取对基准面给3分）解：以右水箱水面为基准面，取a = 1.0,管道进口局

6、部损失2=0.5,管道出口局（1）把左水糟内自由表面压强换算成液柱高度（2分）P _29400_ q x 在、R=1000X9：8_3m（水柱）（2）列能量方程:（7分）H+0 = 000 + （l 卷 + 口）芸23=（0.50.02 + 1.0）p= ，2g 5 = 7. 0ms2（7 分）（3）流量BQ=- - - 7 = 0. 2198m3. s=219. 8Zs答，通过流量Q=0. 2198m3s（1分）流体力学综合练习21 .在静水中取一六面体，分析其所受的外力：作用在该六面体上的表面力有（正压力、重力2 .流体中某点存在真空时，（该点的绝对压强为正值3 .等直径圆管中紊流的过流断

7、面流速分布是（呈对数线分布4 .对于实际流体，总水头线总是（沿程下降5 .水跃的形成条件是（从急流过渡到急流1 .在恒定流情况下，流线与迹线重合。对2 .总流伯努利能量方程只适用于恒定流。对3 .水力最佳断面是进行渠道设计必须遵循的标准。错4 .在进行管路水力计算时，“长管”是指管道几何长度长的管道。错5 .下游水位超过堰顶时一定会形成淹没式堰流。错6 .明渠中均匀流一定是恒定流。对1 .等压面是水平面的条件有哪些？答:等压面是水平面的条件有：必须是同一介质，必须是连续的，必须是单一重力作用。2 .写出实际流体恒定总流动量方程应用时主要注意事项？答：实际流体恒定总流动量方程应用时主要注意事项为

8、：1 .选择控制面（脱离体），过流断面应为渐变流或均匀流断面。2 .全面分析外力，注意力的方向。3 .选择坐标系，动量方程一般写为分量形式，注意各物理量的方向。4 .写出管流和明渠水流雷诺数的表达时，并说明其层流、紊流的判别标准？答：管流雷诺数的表达式：Re=vdv,层流：Re2000明渠水流雷诺数的表达式：Re=vRv,层流：Re5004,明渠恒定均匀流的水流特征有哪些？答：1.过流断面面积、水深、断面平均流速及流速分布沿程不变。2.总水头线、水面线、底坡线相互平行，即J=Jp=i3.水体重力沿水流方向的分力等于摩阻力，或者：重力功等于阻力功。1.如图所示，一封闭的容器中装有水，右侧安装一个

9、U形管，U形管内水银pH =13.610-g 厂，k. = 0.S5w.叨，A点与水箱内水面高差为0.4m,求水箱内水面的相对压强户：。答：画出12等压面。p2=pa+Hgh2pi =po+pgxO.4+pHgh- P1=P2 po=pHgh2-gx(O.4+h )=13.6x9.8x0.85-9.8(0.4+0.4)=105.45kNm2水箱内水面的相对压强po为105.45kNm22 .如图所示，一条管道，A、B两点的高差z = l0L A点处直径da 二 0w, a点压强p.三VB点处直径ds = 0也，B点压强Pg =J9fcv 管中流量2 = 0.060疗5,试判断管中水流方向？答：

10、判断水流流向，要比较单位重量流体总的机械能。2Ea= zA+pAg+av 2gEb= z+pBpg+av222gv =4Qd2=4x0.063.1 40.252=1.22ms pAg=7.89.8=0.796m 水柱v2=4Qd22=4x0.063.140.42=0.478ms pApg=4.9.8=0.5m 水柱Ea= 00.796+1.22229.8g=0.845m 水柱Eb= 1 0.5+0.478229.8g=1.5117m 水柱因为ebea,所以水流是从B流向Ao3 .某渠道建有一平板闸门排水闸，闸门与渠道同宽，门宽2m,当闸门在某一开度时，闸门前水深丹二)5%，闸孔后收缩断面水深二

11、05,闸孔出流局部水头损失为cc断面=0.5流速水头的1/2,即 ,求：（1）此时该渠道通过流量？（2）此时作用于平板闸门上的动水总压力（不计摩擦力）？答：（1）以渠底为基准面，列能量方程，求通过流量：OOOhO+vo 2g=hc+0+vc 2g+0.5vc 2gVc=BHvo（Bhc）=Hvohc=2.5vO.5=5Vo4 .5+vo22g=O.51.5vc22g=0.5+1.5 （5vo） 22g=O.537.5vo22g936.5vo 2g=2.0 vo=1.037ms流量：Q=hBvo=2.5x2x1.037=5.18m3s选择控制体，分析外力，列动量方程求作用于平板闸门上的动力总压力

12、：P1=12xpgh2B=0.5x9.8x2.52x2=61.25kN（ S）Pc=12xpghc2B=0.5x9.8x0.522=2.45kN（方向向右）列动量方程：pQ（2c-lV）=pi-Pc-RR=pi-pc-Q（Vc-Vo）=61.25-2.45-5.18（5.18-1.037）=37.34kN作用于平板闸门上的动水总压力为37.34KN,方向向右。流体力学综合练习31 .在明渠均匀流中取一六面体，其所受的外力：作用在该六面体上的表面力有（切向力、正压力2 .圆管的水力半径是（d/4 ）3 .等直径圆管中层流的过流断面流速分布是（呈抛物线分布4 .外延管嘴的正常工作条件是（管长l=（34）d, H9m （水柱）5 .宽顶堰形成淹没出流的充分条件是（3）1 .理想流体与实际流体的区别在于，理想流体不具有粘滞性。对2 .无论流体作何种运动，水平面都是等压面。错3 .非恒定流一定是非均匀流。对4 .水力最佳断面不是进行渠道设计必须遵循的标准。对5 .对于短管，若管路（管径、管长及布置）完全相同、作用水头相等，自由出流与淹没出流的流量是相同的。对6 .按尼古拉滋试验曲线分析程沿程阻力系数的变化规律时，把紊流分为三个区。对1 .说明描述流体运动的两种方法（拉格朗日法与欧拉法）的主要区别。答:拉格朗H法是以研究个别流体质点的运动为基础，通过对每个流体质点运