工程流体力学习题Word格式.docx
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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,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,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,厚度为1.0cm,质量m=5kg,沿着涂有厚度=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=950kg/m3,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内,液体的动力粘度为为,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)。
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,水的运动粘度,试求处的切应力(提示:
先设流速分布,利用给出的条件确定待定常数A,B,C)。
第二章
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AB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Pz方向?
13、如图所示的容器a中盛有密度为的液体,容器b中盛有密度为和的两种液体,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,。
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h1=10mm,h2=200mm;
h3=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;
h1=150mm;
h2=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/m2(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h1=10m,闸室中水深h2=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hc=2.5m;
倾角,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)
(d)(e)(f)
习题2-11图
2-12如习题图2-12所示的密闭盛水容器,已知h1=50cm,h2=120cm,水银测压计读数△h=25cm。
试求半径R=0.5m的半球形盖AB所受铅直方向和水平方向的静水总压力。
习题图2-12
2-13、图示为一弧形闸门,半径,挡水深度,旋转轴距渠底,闸门宽度。
试求作用于闸门上的静水总压力的大小及作用点。
习题图2-13
第三章
1、拉格朗日法和欧拉法有何不同?
2、流线有哪些性质?
流线和迹线的区别和联系是什么?
3、流动有哪些分类方法?
4、什么是恒定流与非恒定流?
什么是均匀流与非均匀流?
什么是渐变流和急变流?
有人说“均匀流一定是恒定流,急变流一定是非恒定流”,这种说法是否正确?
5、总流连续方程的物理意义是什么?
6、动水压强与静水压强有什么不同?
在推导恒定总流能量方程时,为什么过流断面必须位于渐变流段?
7、什么是总水头线和测压管水头线,两者的关系是怎样的?
8、什么是水力坡度?
9、恒定总流能量方程的限制条件有哪些?
如何选取计算断面、基准面和计算点?
10、应用能量方程判断下列说法是否正确:
(1)水一定从高处向低处流动;
(2)水一定从压强大的地方向压强小的地方流动;
(3)水总是从流速大的地方向流速小的地方流动?
11、如图断面突然缩小管道通过粘性恒定流,管路装有U形管水银差计,判定压差计中水银液面A、B哪个高?
思考题11图
12、拿两张薄纸,平行提在手中,当用嘴顺纸间缝隙吹气时,问薄纸是不动、相互靠拢还是向外张开?
13、应用动量方程时要注意哪些问题?
由动量方程求得的力若为负值,说明什么问题?
待求未知力的大小与隔离体的大小有无关系?
应用动量方程时如何选择隔离体。
3-1如习题3-1图所示的管流,已知断面A-A处的流速分布为,圆管半径,,且A-A断面中心点处的,求小管段的断面平均流速。
习题3-1图
3-2某矩形断面渠道,底宽b=20m,当通过流量为Q=100m3/s时,某断面处的平均流速,求该断面的水深。
3-3某分汊河段如习题3-3图所示,已知在断面A-A处左汊河道过水断面面积为2500㎡,断面平均流速为0.97m/s;
右汊河道过水断面面积为3400㎡,断面平均流速为0.62m/s。
①左、右汊道的分流量及总流量;
②各汊道的分流量占总流量的百分比(称为分流比)。
3-4如习题3-4图所示的压力水管,小管直径=20cm,A断面形心点处的压强为75KPa;
大管直径=40cm,B断面形心点处的压强为45KPa,大管断面平均流速=1m/s。
求①A、B两断面间的总水头差;
②水流流向。
习题3-3图习题3-4图
3-5某变管径压力管流如习题3-5图所示,已知,,,忽略水头损失,试求:
①通过管道的流量及A、B和C各点的压强;
②绘制测压管水头线。
习题3-5图
3-6有一密闭盛水容器如习题3-6图所示,容器内气压由水银压差计测量,侧壁与直径为5cm的圆管相接,管长,,压差计读数为△h=0.4m,出流时总水头损失为3.4m,求通过管道的流量。
习题3-6图习题3-7图
3-7有一安装在压力管道上的压差式毕托管,如习题3-7图所示,已知管径,,,求A处的点流速。
3-8铅直放置的90°
输水弯管,装有一水银压差计如习题3-8图所示,直径,,弯管段的水头损失,流量,求水银压差计中的水银面高差△h。
习题3-8图
3-9某管道过渡段(习题3-9图),,,流量为,不计1-1、2-2两断面间的水头损失。
问:
①若流水自上向下流,且断面1处压力计的读数为57N/cm2,水银面高差△h及断面2处的压力计读数为若干?
②若水流自下向上流,且断面2处压力计的读数为57N/cm2,其水银面高差△h及断面1处的压力计读数又为若干?
习题3-9图习题3-10图
3-10一竖直放置的文丘德里流量计如习题3-10图所示,,,水银压差计的读数h=6cm,忽略两断面间的水头损失,求通过的流量。
3-11在石油管道中安装文丘里流量计,管道直径,流量计喉管直径,石油密度,流量计的流量系数为,现测得水银压差计读数,问此时管中流量Q为多少?
3-12贮水容器内水面保持恒定,底部接一铅直输水管,如习题3-12图所示,输水管直径,末端收缩管嘴出口直径,若不计水头损失,试求管中流量A、B、C、D各点的压强。
习题3-11图习题3-12图
3-13某管道中安装文丘里流量计,当通过流量时水管与喉管之间的测压管高差为11cm,当通过流量时为14cm,已知水管直径D为10.4cm,喉管直径为6.4cm,试求该文丘里流量计的流量系数。
3-14某抽水系统如习题3-14图所示,已知管径,当抽水流量时,吸水管(包括进口)水头损失。
如限制吸水管末端断面A中心点的真空值不超过,求水泵的最大安装高度为多少?
习题3-14图习题3-15图
3-15有一大水箱,下接一管道,水箱面积很大,如习题3-15图所示。
已知大管和收缩段管径分别为和,水箱水面与管道出口中心点的高差为,,如不计水头损失,问容器A中的水是否会沿管B上升?
如上升,上升高度h为多少?
3-16有一输油管路的渐变管,与水平面的倾角为45º
,其装置如习题3-16图所示。
若油的密度为,1-1断面的管径,2-2断面的管径,两断面的间距,在1-1断面处的流速,水银压差计中的液位差。
试求:
(1)1-1断面~2-2断面之间的水头损失。
(2)判断液流流向。
(3)1-1断面~2-2断面的压强差。
习题3-16图习题3-17图
3-17图示为一水电站压力水管的渐变段,直径,,当渐变段起点压强(相对压强),流量,不计水头损失,求渐变段镇墩上所收的轴向推力为多少?
3-18一近似为矩形的河床上建有一溢流坝如习题3-18图所示。
已知河宽B=16m,且溢流坝与河床等宽,坝高P=2.5m,坝前水头H=1.5m,过坝流量Q=64m3/s,不计水头损失及坝面阻力,求下游收缩断面(视为渐变流断面)水深hc=0.8m时水流对坝体的水平总作用力。
习题3-18图
3-19某铅直安装的管道(习题3-19图),末端由六枚螺栓连接一喷嘴。
已知管径,喷嘴出口直径,喷嘴长为0.5m,喷射流量为,不计水头损失,求每枚螺栓所受的拉力。
3-
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