流体力学课后习题与解答分解.docx
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流体力学课后习题与解答分解
1.1按连续介质的观点,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对比是极小量,又含有大批分子的微元体。
1.2作用于流体的质量力包含:
()
(a)压力;(b)摩擦阻力;(c)重力;(d)表面张力。
1.3
单位质量力的国际单位是:
(
)
(a)N;(b)Pa;(c)N/kg;(d)m/s2。
1.4
与牛顿内摩擦定律直接相关的要素是:
(
)
(a)剪应力和压强(b)剪应力和剪应变率(
c)剪应力和剪应变(
d)剪应力和流速
1.5
水的动力黏度μ随温度的高升:
(
)
(a)增大;(b)减小;(c)不变;(d)不定。
1.6
流体运动黏度
的国际单位是:
(
)
(a)m/s2;(b)N/m2;(c)kg/m;(d)Ns/m2。
1.7
无黏性流体的特点是:
(
)
(a)黏度是常数;(b)不行压缩;(c)无黏性;(d)切合p
RT。
1.8当水的压强增添1个大气压时,水的密度增大概为:
()
(a)1/20000;(b)1/10000;(c)1/4000;(d)1/2000。
2.1静止流体中存在:
()
(a)压应力;(b)压应力和拉应力;(c)压应力和剪应力;(d)压应力、拉应力和剪应力。
2.2
相对压强的起算基准是:
(
)
(a)绝对真空;(b)1个标准大气压;(c)当地大气压;(d)液面压强。
2.3
金属压力表的读值是:
(
)
(a)绝对压强(b)相对压强(c)绝对压强加当地大气压(d)相对压强加当地大气压
2.4
某点的真空度为65000Pa,当地大气压为0.1MPa,该点的绝对压强为:
(
)
(a)65000Pa;(b)55000Pa;(c)35000Pa;(d)165000Pa。
2.5绝对压强pabs与相对压强p、真空度pV、当地大气压pa之间的关系是:
()
(a)pabs=p+pV;(b)p=pabs+pa;(c)pV=pa-pabs;(d)p=pV+pV。
2.6在密闭容器上装有U形水银测压计,此中1、2、3点位于同一水平面上,其压强关系
为:
()
(a)p1>p2>p3;(b)p1=p2=p3;
(b)(c)p1 AB 321 hp 水 汞 2.7用U形水银压差计丈量水管内A、B两点的压强差,水银面高差hp=10cm,pA-pB为: () (a)13.33kPa;(b)12.35kPa;(c)9.8kPa;(d)6.4kPa。 2.8露天水池,水深5m处的相对压强为: () (a)5kPa;(b)49kPa;(c)147kPa;(d)205kPa。 2.9垂直搁置的矩形平板挡水,水深3m,静水总压力P的作用点到水面的距离yD为: () yD (a)1.25m;(b)1.5m; m 3 (c)2m;(d)2.5m。 2.10在液体中潜体所受浮力的大小: () (a)与潜体的密度成正比;(b)与液体的密度成正比;(c)与潜体吞没的深度成正比; (d)与液体表面的压强成反比。 2.12用多管水银测压计测压,图中标高的单位为m,试求水面的压强p0。 p03.0水 2.5 2.3 水 1.41.2 汞 2.13绘制题图中AB面上的压强散布图。 A A A h1 h2 h2 h1 h B B B 2.23矩形平板闸门AB,一侧挡水,已知长l=2m,宽b=1m,形心点水深hc=2m,倾角 =45,闸门上缘A处设有转轴,忽视闸门自重及门轴摩擦力,试求开启闸门所需拉力T。 T hcA b B l α 2.24矩形闸门高h=3m,宽b=2m,上游水深h1=6m,下游水深h2=4.5m,试求: (1)作 用在闸门上的静水总压力; (2)压力中心的地点。 h1 h2 h 2.25矩形平板闸门一侧挡水,门高h=1m,宽b=0.8m,要求挡水深h1超出2m时,闸门 即可自动开启,试求转轴应设的地点y。 h1 h y 2.26一弧形闸门,宽2m,圆心角=30,半径R=3m,闸门转轴与水平齐平,试求作用 在闸门上的静水总压力的大小和方向。 R A α h B 2.27密闭盛水容器,水深h1=60cm,h2=100cm,水银测压计读值h=25cm,试求半径 R=0.5m的半球形盖AB所受总压力的水均分力和铅垂分力。 h1h Ah2 R B 3.1 用欧拉法表示流体质点的加快度 a等于: ( ) (a)d2r;(b)u;(c)(u )u;(d)u+(u)u。 dt2 t t 3.2 恒定流是: ( ) (a)流动随时间按必定规律变化;(b)各空间点上的流动参数不随时间变化;(c)各过流断面的速度散布同样;(d)迁徙加快度为零。 3.3一维流动限于: () (a)流线是直线;(b)速度散布按直线变化;(c)流动参数是一个空间坐标和时间变量的函数;(d)流动参数不随时间变化的流动。 3.4 平均流是: ( ) (a)当地加快度为零( b)迁徙加快度为零(c)向心加快度为零( d)合加快度为零 3.5 无旋流动限于: ( ) (a)流线是直线的流动( b)迹线是直线的流动(c)微团无旋转的流动( d)恒定流动 3.6 变直径管,直径 d1=320mm,d2=160mm,流速v1=1.5m/s。 v2为: ( ) (a)3m/s;(b)4m/s;(c)6m/s;(d)9m/s。 3.13不行压缩流体,下边的运动可否出现(能否知足连续性条件)? (1)ux=2x2 y2;uy=x3 x(y2 2y) (2)ux=xt 2y;uy=xt2 yt (3)ux=y2 2xz;uy= 2yzx2 yz;uz= 1 x2z2 x3y4 2 3.14已知不行压缩流体平面流动,在y方向的速度重量为uy=y2-2x+2y。 试求速度在x方 向的重量ux。 4.1等直径水管,A-A为过流断面,B-B为水平面,1、2、3、4为面上各点,各点的流动参 数有以下关系: ( ) (a)p1=p2;(b)p3=p4; A (c)z1+ p1=z2+ p2; 1 B B3 4 g g 2 A p3=z4+ p4。 (d)z3+ g g p v2 ) 4.2伯努利方程中z+ + 表示: ( g2g (a)单位重量流体拥有的机械能;(b)单位质量流体拥有的机械能;(c)单位体积流体拥有的机械能;(d)经过过流断面流体的总机械能。 4.3 水平搁置的渐扩管,如忽视水头损失,断面形心点的压强,有以下关系: ( ) 2 (a)p1>p2;(b)p1=p2;(c) 1 p1 p2 1 2 p1 4.4 黏性流体总水头线沿程的变化是: ( ) (a)沿程降落;(b)沿程上涨;(c)保持水平;(d)前三种状况都有可能。 4.5 黏性流体测压管水头线的沿程变化是: ( ) (a)沿程降落;(b)沿程上涨;(c)保持水平;(d)前三种状况都有可能。 4.8 利用皮托管原理,丈量水管中的点速度 v。 如读值h=60mm,求该点流速。 h 汞 u 水 4.10水在变直径竖管中流动,已知粗管直径d1=300mm,流速v1=6m/s。 为使两断面的压 力表读值同样,试求细管直径(水头损失不计)。 d1 m 3 d2 4.11为了丈量石油管道的流量,安装文丘里流量计,管道直径 d1=200mm,流量计喉管直径 d2=100mm,石油密度 =850 kg/m3 ,流量计流量系数 =0.95。 现测得水银压差计念书 hp=150mm,问此时管中流量Q是多少。 d1 d2 hp 4.17水由喷嘴射出,已知流量Q=0.4m3/s,主管直径D=0.4m/s,喷口直径d=0.1m, 水头损失不计,求水流作用在喷嘴上的力。 D d 4.19矩形断面的平底渠道,其宽度B为2.7m,渠底在某断面处抬高0.5m,该断面上游的水 深为2m,下游水面降低0.15m,如忽视边壁和渠底阻力,试求: (1)渠道的流量; (2)水 流对底坎的冲力。 m 5 1 . 0 m 0 . 2 m 5 . 0 7.1比较在正常工作条件下,作用水头H,直径d相等时,小孔口的流量Q和圆柱形外管 嘴的流量Qn: () (a)Q>Qn;(b)Q 7.2圆柱形外管嘴的正常工作条件是: () (a)l=(3~4)d,H0>9m;(b)l=(3~4)d,H0<9m;(c)l>(3~4)d,H0>9m; (d)l<(3~4)d,H0<9m。 7.3图示两根完整同样的长管道,不过安装高度不一样,两管的流量关系是: () H 1 2 (a)Q1 Q1=Q2;(d)不定。 7.4并联管道1、2,两管的直径同样,沿程阻力系数同样,长度l2=3l1,经过的流量为: () 1 Q1 (a)Q1=Q2;(b)Q1=1.5Q2; (c)Q1=1.73Q2;(d)Q1=3Q2。 2 Q2 7.5 并联管道 1、2、3、A、B之间的水头损失是: ( ) 1 A 2 B (a)hfAB=hf1+hf 2 +hf3; 3 (b) = + ;(c) = + ; hfAB hf1 hf2 hf2 hf3 hfAB (d)hfAB=hf1=hf2 =hf3。 7.6 长管并联管道各并联管段的: ( ) (a)水头损失相等;(b)水里坡度相等;(c)总能量损失相等;(d)经过的流量相等。 7.7并联管道阀门为K全开时各段流量为 流量的变化为: () Q1 Q2 K Q3 Q1、Q2、Q3,现关小阀门K,其余条件不变, (a)Q1、Q2、Q3都减小; (b)Q1减小,Q2不变,Q3减小; (c)Q1减小,Q2增添,Q3减小; (d)Q1不变,Q2增添,Q3减小。 7.10水箱用隔板分为A、B两室,隔板上开一孔口,其直径d1=4cm,在B室底部装有圆柱 形外管嘴,其直径d2=3cm。 已知H=3m,h3=0.5m,试求: (1)h1,h2; (2)流出水箱的 流量Q。 h1 h2 H d1 d2h3 Q 7.11有一平底空船,其船底面积为8m2,船舷高为0.5m,船自重为9.8kN,现船底 破向来径10cm的圆孔,水自圆孔漏入船中,试问经过多少时间后船将吞没。 A B ρgh 7.14虹吸管将A池中的水输入B池,已知长度 l1=3m,l2=5m,直径d=75mm,两池水面 高差H=2m,最大超高h=1.8m,沿程摩阻系数 =0.02,局部损失系数: 入口 a=0.5,转 弯b=0.2,出口c=1,试求流量及管道最大超高断面的真空度。 C h l1 l2 H A B 7.16水从密闭容器A,沿直径d=25mm,长l=10m的管道流入容器B,已知容器A水面的 相对压强 p1=2at,水面高 H1=1m,H2=5m,沿程摩阻系数 =0.025,局部损失系数: 阀门 v=4.0,弯头 b=0.3,试求流量。 p1 B 2 H 1 A H 8.1明渠平均流只好出此刻: () (a)平坡棱柱形渠道;(b)顺坡棱柱形渠道;(c)逆坡棱柱形渠道;(d)天然河流中。 8.2水力最优断面是: () (a)造价最低的渠道断面;(b)壁面粗拙系数最小的断面;(c)过水断面积一点,湿周最小的断面;(d)过水断面积必定,水力半径最小的断面。 8.3水力最优矩形渠道断面,宽深比b/h是: () (a)0.5;(b)1.0;(c)2.0;(d)4.0。 8.8 在流量必定,渠道断面的形状、尺寸和壁面粗拙一准时,随底坡的增大,正常水深将: (a)增大;(b)减小;(c)不变;(d)不定。 8.9 在流量必定,渠道断面的形状、尺寸一准时,随底坡的增大,临界水深将: ( ) (a)增大;(b)减小;(c)不变;(d)不定。 8.10宽浅的矩形断面渠道,随流量的增大,临界底坡 (a)增大;(b)减小;(c)不变;(d)不定。 ic将: ( ) 8.12梯形断面土渠,底宽b=3m,边坡系数m=2,水深h=1.2m,底坡i=0.0002,渠道遇到中等保养,试求经过流量。 8.13修筑混凝土砌面(较粗拙)的矩形渠道,要求经过流量 Q=9.7 m3 /s,底坡 i =0.001, 试按水力最优断面设计断面尺寸。 答案 1-1~1-8dcdbbaca 2-1~2-10acbdccbbca 2-12解: p0p4 3.01.4 g p5 2.5 1.4 Hgg 3.0 1.4 g pa 2.3 1.2 Hgg 2.5 1.2 g 2.5 1.4 Hgg 3.0 1.4g pa 2.3 2.5 1.2 1.4 Hgg 2.5 3.0 1.2 1.4 g pa 2.3 2.5 1.2 1.4 13.6 2.5 3.0 1.2 1.4 g g pa265.00(kPa) 答: 水面的压强p0265.00kPa。 2-13 A ρgh1 ρgh1 ρgh1 ρgh2 B A ρg(h2-h1) ρg(h2-h1) B A B ρgh 2-23解: pA hC lsin45 g 12.68(kPa) 2 pB hC lsin45 g 26.55(kPa) 2 P pA pB lb 12.68 26.55 2 1 2 2 39.23(kN) 对A点取矩,有P1 AD1 P2 AD2T ABcos450 pA lbl pB pA l1b2l ∴T 2 l cos45 2 3 12.68 1 1 26.55 12.68 1 2 3 cos45 31.009(kN) 答: 开启闸门所需拉力T31.009kN。 2-24解: (1)图解法。 压强散布以下图: h1 h2 p ∵ph1hh2hg h1 h2 g 6 4.5 1000 9.807 14.71 (kPa) Pphb 14.713 288.263(kN) 协力作用地点: 在闸门的几何中心,即距地面 (1.5m,b)处。 2 2-25解: 当挡水深达到h1时,水压力作用地点应作用在转轴上,当水深大于 h1时,水压力 作用地点应作用于转轴上,使闸门开启。 P h1 h ghb 1.5 1000 9.807 10.8 11.7684(kPa) 2 yD h1 h h2 12 2 h 1.5 1.556(m) h1 12 1.5 12 2 ∴转轴地点距渠底的距离为: 2 1.5560.444(m) 可行性判断: 当 h1增大时yC h1 h增大,则 IC 减小,即压力作用地点距闸门 2 yCA 形越近,即作使劲距渠底的距离将大于 0.444米。 答: 转轴应设的地点 y 0.444 m。 2 2 Rsin 3 sin30 2-26解: (1)水平压力: Px g 2 b 2 29.807 22.066 (kN)(→) (2)垂向压力: Pz V g g R2 1 1Rsin Rcos 12 2 9.807 32 32 sin30cos30 2 12 2 7.996(kN)(↑) 协力: P Px2 Pz2 22.0662 7.9962 23.470(kN) arctanPz 19.92 Px 答: 作用在闸门上的静水总压力 P23.470kN, 19.92。 3-1~3-6dbcbcc ux uy 4x x2y 2 0 3.13解: (1)∵ y x ∴不可以出现。 (2)∵uxuytt0 xy ∴能出现。 ux uy u 2 2 (3)∵ z 2z2zxzxz0 x y z ∴不可以出现。 ux uy 0 3.14解: ∵ y x ∴ux 2 2y x ∴ux 22yxcy 2x2xycy 答: 速度在x方向的重量ux2x 2xyc y。 4-1~4-5cacad 2p2gHg 4-8解: u h 3 3.85(m/s) 29.80712.66010 答: 该点流速u3.85m/s。 4-10解: 以过下压力表处的水平面为基准面,列伯努利方程以下: z1 p1 1v12 z2 p2 2v22 hw1
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