工程流體力學習題

1、工程流體力學習題第二章 習 題2-3 有一如圖2-3所示的鑒定壓力表的校正器，器內充滿油液，油的體積壓縮率=4.75×10-10m2/N，用手輪旋轉密封良好的活塞。已知活塞直徑D=10mm，旋進螺t=2mm ，在 0.1MPa時的油液體積為V0=0.2L，問手輪應旋進多少圈，才能造成20MPa的油壓。（答：n=12.1圈）2-6 如圖2-6所示，有上下兩塊平行圓盤，直徑均為D。在間距為 d 的縫隙中充滿動力粘度為 m 的液體。若下盤固定不動，要想使上板以等角速度 w 旋轉，問需施加多大的力矩 M 。（答：M=pmwD2/(32d) ）2-7 兩種不相混合液體的交界面為A-A 。兩種液

2、體的動力粘度分別為 m1=0.14Pa×s, m2=0.24Pa×s ；兩液層厚度分別為d1=0.8mm , d2=1.2mm ，如圖2-7所示。假設兩種液體中的速度分布均為直線規(guī)律，試求使底面積A=1000cm2 的平板以u0=0.4m/s 的勻速運動所需的力。（答：F=3.73N ） 第三章 習 題3-2 盛水容器形狀如圖3-23所示。已知h1=0.9 m ，h2=0.4 m ，h3=1.1 m ，h4=0.75 m ，h5=1.33 m 。求各點的表壓強。（答：p1=0 ，p2=4.90 kPa ，p3= - 1.96 kPa ，p4= - 1.96 kPa ，p3=

3、 - 7.64 kPa）3-4 如圖3-25所示，直徑D=0.8 m，d=0.3 m的圓柱形容器自重1000 N ，支承在距液面為b=1.5 m 的支架上。由于容器內部有真空，將水吸入。若a+b=1.9 m ，求支架上的支承力F。（答：F=4013 N）3-7 如圖3-28所示，邊長b=1 m頂部敞口于大氣水箱，盛水深度h=0.75 m 。容器以勻加速度ay和 az水平向右、鉛垂向上運動，ay和 az大小相等，并使水達到即將外溢的的極限狀態(tài)。試求加速度的大小及容器底角A 、B兩點的壓強。（答：ay=az=9.81 m/s2，pA=19620 Pa，pB=9810 Pa）3-8 如圖3-29所示

4、，直徑 D=1.2 m，長L=2.5 m 的油槽車。內裝密度 r=900kg/m3 的石油。油面高度 h=1 m，以 a=2m/s2 的加速度水平運動。試求側蓋 A和 B上所受油液的作用力。（答：FA=12529.6N，FB=7409.1N）3-9 如圖3-30所示，一圓柱形容器，直徑D=1.2 m ，完全充滿水。在頂蓋上r0=0.43 m 處開一小孔, 敞口測壓管中的水位a=0.5 m 。問此容器繞立軸旋轉的轉速n為多大時，頂蓋所受靜水總壓力為零？（答：n=427 r/min）第四章 習 題4-9 如圖4-10所示，管路AB在B點分為BC、BD兩支，已知dA=45cm , dB=30cm ,

5、 dC=20cm, dD=15cm , uA=2m/s , uC=4m/s , 試求uB , uD。(答：uB=4.5cm/s , uD=10.6m/s)4-10 三段管路串聯如圖4-11所示，直徑d1=100cm , d2=50cm , d3=25cm ，已知斷面平均速度u3=10m/s ，求u1、u2和質量流量（流體為水）。（答：u1=0.625m/s , u2=2.5m/s , =4.9kg/s）第五章 習 題5-1 水從鉛直圓管向下流出，如圖5-23所示。已知d1 = 10cm，管口處的水流速度v1 = 1.8m/s，試求管口下方h = 2m處的水流速度v2和直徑d2。（答：v2 =

6、6.5m/s，d2 = 5.2cm）5-2 水箱側壁接出一直徑 D = 0.15m的管路，如圖5-24所示。已知h1 = 2.1m；h2 = 3.0m，不計任何損失，求下列兩種情況下A點的壓強。（1）管路末端安一噴嘴，出口直徑d = 0.075m，（2）管路末端沒有噴嘴。（答：p1 = 17400Pa，p2 = -29400Pa）5-6 有密度 = 900kg/m3的油液，在鉛直管道中流動，如圖5-28所示。已知管道直徑d = 0.2m，在相距L = 20m的1、2兩點處測得p1 = 0.196Mpa，p2 = 0.5886MPa 試問油液流動方向如何？水頭損失多大？（答：向上流動，hf =

7、24.4m油柱）5-10 如圖5-32所示，將一平板垂直探人水的自由射流中，設平板截去射流的部分流量qv1，并引起射流的剩余部分偏轉一角度，已知射流速度v = 30m/s，總流量qv = 36L/s，平板所截流量qv1 = 12L/s。不計重力及流動損失，求射流加于平板上的力和偏轉角度。（答：F = 456.5N = 30 ）5-11 如圖5-33所示，一帶有傾斜光滑平板的小車，逆著射流方向以速度u運動，若射流噴嘴固定不動，射流斷面為A，流速為v，不計小車對地面的摩擦，求推動小車所需要的功率。5-13 如圖5-35所示，在離心水泵的實驗裝置上，測得吸水管的表壓強為p1 = -392&

8、#215;104Pa，壓水管上的表壓強為p2 = 27468 ×104Pa，已知d1 = 30cm，d2 = 25cm，h = 1.5m，qv = 0.1m3/s，試求水泵的輸出功率。（答：P = 3296kW）第六章 習 題6-1 油船長60 m，吃水面積400 m2，船速6 m/s ，現用模型在水中進行實驗，模型吃水面積 1 m2。若只計重力影響，求模型長度及船速。(答：Lm=3 m ，vm=1.34 m/s)6-2 實船的航速為37 km/s ，欲在水池中用模型測定它的興波阻力。設模型尺寸是實船的三十分之一，問模型在水中的速度應為多少？若測得模型的阻力為10 N ，則實船阻力為

9、多少？（答：vm=1.876 m/s，Fp=27´104 N）6-3 推導不可壓縮流體中流線型潛體所受阻力的表達式。已知阻力F與物體速度v 、尺寸 L、流體密度r 、動力粘度系數 m 有關。(答：F=f(rvL/m)rv2L2 )6-4 固體顆粒在液體中等速沉降的速度v 與固體顆粒的直徑d ，密度rs 及液體的密度 rL ，動力粘度 m ，重力加速度g 有關。試用 p 定理建立沉速公式的基本形式。(答：=f() 第七章 習 題7-3 如圖7-19所示，水從水箱中通過直徑為d，長度為L，沿程阻力系數為的立管向大氣中泄水。問h多大時，流量qv的表達式與h無關。（答：）7-4 如圖7-20

10、所示，一水平放置的突然擴大管路，直徑由d1 = 50mm擴大至d2 = 100mm，在擴大前后斷面接入雙液比壓計中，上部為水，下部為重度 = 15.7kN/m3的四氯化碳，當流量qv = 16m3/h小時的比壓計讀數h = 173mm時，求突然擴大的局部阻力系數，并與理論計算值進行比較。（答： = 0.54） 7-6 在如圖7-22所示的彎管中，水流量qv = 15m3/h，管徑d = 50mm，沿程阻力系數 = 0.0285，AB段長度LAB = 0.8m，比壓計中水銀面高度差h = 20mm。求彎管的局部阻力系數（答： = 0.643）7-9 兩水箱的水位差H = 24m，如圖7-25所示

11、。已知各段管道長度分別為L1 = L2 = L3 = L4 = 100m，管內徑分別為d1 = d2 = d4 = 100mm，d3 = 200mm，沿程阻力系數1 = 2 =4 = 0.025，3 = 0.02，閥門的阻力系數 = 30，其它局部阻力不計。求（1）管路中的流量；（2）如果把閥門關閉，管路中的流量又為多少？（答：（1）qv = 23.75L/s，（2）qv = 19.6L/s）第八章 習 題8-1 如圖8-14所示，一水箱在處開一薄壁孔，如測得流量qv=，射流的某斷面中心坐標為，y=1.2m。試求：流量系數？流速系數？斷面收縮系數？阻力系數？（答：Cd=0.598, Cv=0.

12、968, Cc=0.618, z=0.0672） 8-4 如圖8-17所示，從水管向左箱供水，然后經面積為、流量系數為的孔口流向右箱，再從右箱經面積為、流量系數為的孔口流出，恒定流量為qv。試求圖示的兩個水位高度和。（答： , ）8-5 如圖8-18所示，水箱上有兩個完全相同的孔口，試求密封容器上的壓強p。（答：p=9810 Pa）第九章 習 題9-2 如圖9-11所示，兩固定平行平板間隙8cm，動力粘度m = 1.96Pa×s的油在其中作層流運動。最大速度vmax = 1.5m/s，試求：(1)單位寬度上的流量；（2）平板上的切應力和速度梯度；（3）L=25m前后的壓強差及z2cm

13、處的流體速度。（答：qv=0.08m3/s, t0=147Pa, =75L/s, Dp=91880Pa, v=1.125m/s）9-5 如圖9-14所示，活塞直徑為d，長度為L，同心縫隙為，活塞位移x與時間t的函數關系是x=asint, 式中a為常數，為活塞曲柄角速度。假定活塞兩端壓強相等，油液動力粘度為，不計慣性力，試求活塞運動所需要的功率。(P=pdLmw2a2cos2wt/d)9-6 如圖9-15所示，相距 0.01m的平行平板間充滿m=0.08Pa×s的油，上板運動速度為U=1m/s ，在80m的距離上，壓強從17.65´104Pa降到9.81´104Pa。求u=u(z) 的速度分布規(guī)律，并由此計算單位寬度上的流量及上板的切應力。（答：