流體力學(xué)題及答案講解學(xué)習(xí)

1、1.等壓面是水平面的條件是什么?2.圖中三種不同情況，試問(wèn)： A-A、B-B、C-C、D-D中哪個(gè)是等壓面？哪個(gè)不是等壓面？為什么？T(a)連通容器Aiiair X7B(b)連通器被隔斷A(c)盛有不同種類(lèi)溶液的連通器3已知某點(diǎn)絕對(duì)壓強(qiáng)為 80kN/m2，當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)Pa=98kN/m2試將該點(diǎn)絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)和真空壓強(qiáng)用水柱及水銀柱表示。4. 一圭寸閉水箱自由表面上氣體壓強(qiáng)po=25kN/m2,hi=5m ,h2= 2m求A、B兩點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)。5. 水閘兩側(cè)都受水的作用，左側(cè)水深 3m、右側(cè)水深2m。試求 作用在單位寬度閘門(mén)上靜水總壓力的大小及作用點(diǎn)位置 （用圖解V5KmHI, !

2、7;水/7m1/4P0水銀解：畫(huà)出相對(duì)壓強(qiáng)分布圖， 計(jì)算各側(cè)靜水壓力， 求 靜水總壓力的大小列力矩平衡方程求靜水總壓力的作用點(diǎn)位置。P=24.5kN e 1.267m（作用點(diǎn)到底部的距離）6. 述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法是什么？簡(jiǎn)述其內(nèi)容。7. 什么是過(guò)流斷面和斷面平均流速？為什么要引入斷面平均流 速？答：與流線正交的斷面叫過(guò)流斷面。過(guò)流斷面上點(diǎn)流速的平均值為斷面平均流速。引入斷面平均流速的概念是為了在工程應(yīng)用中簡(jiǎn)化計(jì)算。8. 如圖所示，水流通過(guò)由兩段等截面及一段變截面組成的管道， 試問(wèn)：(1) 當(dāng)閥門(mén)開(kāi)度一定，上游水位保持不變，各段管中，是恒定流還是非恒定流？是均勻流還是非均勻流？(2) 當(dāng)閥門(mén)開(kāi)

3、度一定，上游水位隨時(shí)間下降，這時(shí)管中是恒定 流還是非恒定流？恒定流情況下，當(dāng)判別第II段管中是漸變流還是急變流時(shí)， 與該段管長(zhǎng)有無(wú)關(guān)系？1>*HE >9水流從水箱經(jīng)管徑分別為di 10cm，d2 5cm，d3 25cm的管道流出，出口流速V3 1m/S，如圖所示。求流量及其它管道的斷面平均流速。u- mA解：應(yīng)用連續(xù)性方程(1)流量：Q V3A3 4.91 10 3l/sv10.0625m/s v20.25m/s10如圖鉛直放置的有壓管道，已知 di=200mm, d2=100mm，斷 面1-1處的流速V1=1m/s。求（1）輸水流量 Q；（ 2）斷面2-2 處的平均流速V2 ；（

4、 3）若此管水平放置，輸水流量Q及斷面2-2 處的速度V2是否發(fā)生變化？（ 4）圖a中若水自下而上流動(dòng)，Q 及V2是否會(huì)發(fā)生變化？ 們11.說(shuō)明總流能量方程中各項(xiàng)的物理意義。解：應(yīng)用連續(xù)性方程-(1)Q 31.4 | / sv2 4m/s（3）不變。（4）流量不變則流速不變12.如圖所示，從水面保持恒定不變的水池中引出一管路，水流 在管路末端流入大氣，管路由三段直徑不等的管道組成，其過(guò)水面積分別是Ai=0.05m2，A2=0.03m3，As=0.04m2,若水池容積很 大，行近流速可以忽略（Vo0）,當(dāng)不計(jì)管路的水頭損失時(shí)，試求：（1）出口流速V3及流量Q；（ 2）繪出管路的測(cè)壓管水頭線及總水

5、頭線。解:(1)£沖|i：，此題為理想流體的流動(dòng)。因?yàn)槭抢硐肓黧w，作用水頭完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。先解出第3條管中斷面平均流速，在求流量。3答案.V39.90m/s q 0.396m /s（2）繪出管路的測(cè)壓管水頭線及總水頭線步驟:因?yàn)槭抢硐肓黧w，不計(jì)水頭損失，故總水頭線為水計(jì)算各段流速水頭勿?？偹^線下方減去1個(gè)流速水頭得測(cè)壓管水頭線。（測(cè)壓管水頭線及總水頭線圖，略）13.如圖一管路，A、B兩點(diǎn)的高差 z= 1m,點(diǎn)A處直徑dA=0.25m，壓強(qiáng) pA=7.84N/cm2，點(diǎn) B 處直徑 dB=0.5m，壓強(qiáng) Pb=4.9N/cm2，斷面平均流速 Vb = 1.2m/so判斷管中水流方向。

6、B解:判斷管中水流方向，要從單位重量流體總的機(jī)械能考 慮，總是單位重量流體總的機(jī)械能大的位址向單位重量流體總的 機(jī)械能曉得的地方。（1）計(jì)算A點(diǎn)與B點(diǎn)單位重量流體總的機(jī)械能。（2）比較A點(diǎn)與B點(diǎn)單位重量流體總的機(jī)械能的大小。 答案：從A流向B。一、選擇題1. 管道中液體的雷諾數(shù)與（）無(wú)關(guān)。A.溫度 B.管徑 C.流速 D.管長(zhǎng)2. 某圓管直徑d=30mm，其中液體平均流速為 20cm/s。液體粘滯系數(shù)為0.0114cm3/s，則此管中液體流態(tài)為（）。A.層流 B.層流向紊流過(guò)渡C.紊流3. 等直徑圓管中的層流，其過(guò)流斷面平均流速是圓管中最大 流速的（ ）A 1.0 倍 B.1/3 倍 C. 1

7、/4 倍 D. 1/2 倍4. 圓管中的層流的沿程損失與管中平均流速的 （ ）成正比 .A. 一次方 B. 二次方 C. 三次方 D. 四次 方5. 圓管的水力半徑是 （ ）A. d/2 B. d/3 C. d/4 D. d/5.6. 判斷層流和紊流的臨界雷諾數(shù)是A.上臨界雷諾數(shù)B.下臨界雷諾數(shù)C.上下臨界雷諾數(shù)代數(shù)平均D.上下臨界雷諾數(shù)幾何平均4. 雷諾數(shù)Re的物理意義？它為什么能用來(lái)判別流態(tài)？答: 雷諾數(shù)實(shí)質(zhì)是反映粘性力與慣性力之比。層流時(shí)慣 性力不大 , 而粘性力占主導(dǎo) , 受粘性力的約束， 流體質(zhì)點(diǎn)做規(guī)則運(yùn) 動(dòng)。紊流時(shí)慣性力占主導(dǎo)，受到干擾形成渦體，當(dāng)粘性力約束不 了渦體時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)互

8、相摻混，所以用雷諾數(shù)可以來(lái)判別流態(tài)。5. 當(dāng)輸水管直徑一定時(shí)， 隨流量增大， 雷諾數(shù)是增大還是變??？ 當(dāng)輸水管流量一定時(shí)，隨管徑加大，雷諾數(shù)是增大還是變??？答: 當(dāng)輸水管直徑一定時(shí)，隨流量增大，雷諾數(shù)增大；當(dāng)輸水管流量一定時(shí)， 隨管徑加大， 雷諾數(shù)變小6. 兩個(gè)不同管徑的管道，通過(guò)不同粘滯性的液體，它們的臨界雷 諾數(shù)是否相同？答:不一定。7. 能量損失有幾種形式？產(chǎn)生能量損失的物理原因是什么？答:有沿程能量損失和局部能量損失兩種。一是因?yàn)榱黧w具有粘滯性，二是因?yàn)楣腆w邊界條件的影響。四、計(jì)算題（解體思路與答案）1. 有已輸油管，管長(zhǎng)I 100m,管徑d 5cm，已知油的密度930kg. m3，動(dòng)

9、力粘滯系數(shù)0.072N s m2。當(dāng)通過(guò)輸油管的流量Q 0.005m3.s時(shí)，判斷液流的流態(tài)，計(jì)算輸油管的沿程水 頭損失hf。解：（1）計(jì)算雷諾數(shù)判別流態(tài)。（2）計(jì)算沿程阻力系數(shù)入。（3）計(jì)算沿程水頭損失hf。答案：層流沿程水頭損失hf =25.74m（油柱）2. 水管直徑d 10mm ,管中水流流速v 0.2m/s，水溫T 10°C , （ 1 ）試判別其流態(tài)；（2）若流速與水溫不變，管徑改變?yōu)?0mm，管中流態(tài)又如何？（ 3）若流速與水溫不變，管流由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲?流時(shí)，水管直徑為多大？解：（1）查表，求運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)，計(jì)算雷諾數(shù)判別流態(tài)。答案：層流（2）同上答案：紊流（3）設(shè)雷諾數(shù)

10、等于2000,求管徑。答案：d 13.06mm3. 有一圓管，在管內(nèi)通過(guò)0.013cm2/s的水，測(cè)得通過(guò)的流量為2Q 35cm /s，在管長(zhǎng)15m的管段上測(cè)得水頭損失為2cm,試求該圓管內(nèi)徑do解：（1）設(shè)管中水流為層流，推導(dǎo)出沿程阻力系數(shù)入表達(dá)式 并代入數(shù)據(jù)；l v2h f（2）將上式再代入達(dá)西公式d2g并化簡(jiǎn)，代入數(shù)據(jù)求管徑。答案：d 14.2mm4. 水管直徑d 100mm，管中水流流速v 100cm/ s，水溫T 10°C , 試判別其流態(tài)。解：答案：紊流5. 凝土明渠中水流為均勻流，水力坡度J 0.0009，明渠底寬為b 2m，水深h 1m，粗糙系數(shù)n 0.014，計(jì)算明

11、渠中通過(guò)的流量（分 別用曼寧公式和巴氏公式計(jì)算）。解：此渠道為矩形渠道， 計(jì)算出水力要素：面積 A，濕周，水力半徑R, 用曼寧公式和巴氏公式計(jì)算謝齊系數(shù)C, 謝齊公式計(jì)算流速； 計(jì)算量3答案：Q 2.7m /s（用曼寧公式計(jì)算）3Q 3.03m /s（用巴氏公式計(jì)算）6. 水箱側(cè)壁接出一根由兩段不同管徑所組成的管路。已知di 150mm，d2 75mm，|50m，管道的當(dāng)量粗糙度 K 0.6mm，水溫為20 C。若管道的出口流速v2 2m/s，求（1）水位H;（ 2） 繪出總水頭線和測(cè)壓管水頭線。解：（1）計(jì)算管中的雷諾數(shù)判斷流態(tài).。（第1條管道在水力 光滑區(qū)，第2條管道在紊流粗糙區(qū)）。（2）

12、用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算沿程阻力系數(shù)(3)兩管聯(lián)接處為突然放大的局部阻力系數(shù)，進(jìn)口局部阻力系數(shù) 0.5(4) 沿程阻力系數(shù)選取公式有別，結(jié)果可不同答案：H佗93m7.某一水池，水位恒定，通過(guò)一根管徑d 100mm、管長(zhǎng)I 800m的 管道，已知水池水面和管道出口高差H 20m，管道上有兩個(gè)彎頭，每個(gè)彎頭的局部阻力系數(shù)°3，管道進(jìn)口是直角進(jìn)口(°5)管道全長(zhǎng)的沿程阻力系數(shù)0.025，試求通過(guò)管道的流量。解： 管道作用水頭等于沿程水頭損失與局部水頭損失之和 沿程阻力系數(shù)、局部阻力系數(shù)已知，可用公式直接求解。答案：答案： q=10.94l/s一、選擇題 （略）1. 虹吸管正常工作，其頂部的

13、真空值一般不大于（ ）水柱 高。A. 6.0m B. 7.5m C. 9m D.10m2. 短管淹沒(méi)出流的計(jì)算時(shí)，作用水頭為（ ）。A. 短管出口中心至上游水面高差； B 短管出口中心至下 游水面高差；C. 上下游水面高差）B. 作用水頭小于 0.75 H 0D. 管長(zhǎng) l=（3-4）d ，作用（ ） （ ）C. 支狀管網(wǎng) D. 倒虹吸3外延管嘴正常工作的條件是（A.管長(zhǎng)大于3-4倍的管徑C. 作用水頭大于 0.75 H0 水頭 H 0.75 H 04. 按短管進(jìn)行水力計(jì)算的管路是A. 虹吸管 B. 環(huán)狀管網(wǎng)、判斷題 （略）1計(jì)算阻力損失時(shí)，短管既要考慮局部阻力損失，也要考慮 沿程阻力損失，長(zhǎng)

14、管計(jì)算同樣也要考慮這兩項(xiàng)損失。（ ） 2長(zhǎng)管是指幾何長(zhǎng)度很長(zhǎng)的管道。（）3孔口淹沒(méi)出流時(shí)，孔口淹沒(méi)越深，其出流的流速和流量就 越大。（ ）4管嘴收縮斷面的真空度與作用水頭成正比， 作用水頭越大， 收縮斷面的真空度越大，泄流量也越大。（ ）5同一短管，在自由出流和淹沒(méi)出流條件下，流量計(jì)算公式 的形式及流量系數(shù) 的數(shù)值均相同。（ ）6 兩孔口形狀、尺寸完全相同，作用水頭相同，一個(gè)為自 由出流，一個(gè)為淹沒(méi)出流，二者的流量是相同 的。 （ ）四、計(jì)算題 （解體思路與答案）1有一虹吸管， 作用水頭 H1 1.5m ,H2 2.0m ，管長(zhǎng) l1 l25.0m，管徑di d2 0.佃，沿程損失系數(shù)0.02

15、，進(jìn)口設(shè)攔污柵，進(jìn)口局部損失系數(shù) 1 10.0，彎管局部損失系數(shù) 2 0.15。求該虹吸管的過(guò)流量、管中最大真空值，并定性繪出其測(cè)壓管水頭線。解：此題屬短管的水力計(jì)算，可以用能量方程求解，也可 直接用公式。要點(diǎn)有2。 局部損失系數(shù)要考慮周全（共 3個(gè)）。 此題，管中最大真空值發(fā)生在最高處。3（衛(wèi)）v 3.369mH20答案： Q 0.0117m3/sg2. 一水塔供水系統(tǒng)如圖所示，已知管道末端要求的自由水頭Hz=10m，管徑 di=450mm,d2=350mm, d3=250mm，管長(zhǎng) Li=100m，L2=100m，L3=100m，qi=0.10m /s，q2=0.08m /s，q3=0.05m /s， 管道的粗糙系數(shù)n=0.02。