流體力學(xué)作業(yè)試題庫(kù)及答案

1、第一章 緒論思考題1-1 何謂流體連續(xù)介質(zhì)模型？含有氣泡的液體是否適用連續(xù)介質(zhì)模型？答：所謂流體的連續(xù)介質(zhì)模型，即把流體視為沒有間隙地由流體質(zhì)點(diǎn)充滿它所占據(jù)的整個(gè)空間的一種連續(xù)介質(zhì)其物理性質(zhì)和物理量也是連續(xù)的。若氣泡相對(duì)于液體而言可以看作孤立的點(diǎn)的話，則含有氣泡的液體可以適用連續(xù)介質(zhì)模型。習(xí)題11-3 如題圖所示，設(shè)平行板間隙為0.5mm，中間充滿液體，上板以U0.25m/s的速度平移，施于單位面積的力為2Pa，試求液體的粘度為多少？解：液體粘度1-4 求題圖所示的軸與軸套之間的流體粘度。解：第二章 流體靜力學(xué)習(xí)題22-5 用多管水銀測(cè)壓計(jì)測(cè)壓，題圖中標(biāo)高的單位為m，試求水面的壓強(qiáng)p0。解：2

2、-9 一盛水的敞口容器作加速運(yùn)動(dòng)，試求下列兩種情況下容器內(nèi)靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律：（1）自由降落；（2）以等加速度a向上運(yùn)動(dòng)。解：（1）（2）2-12 試求開啟題圖所示水閘閘門所需的單寬拉力F。不計(jì)閘門自重及轉(zhuǎn)軸摩擦力。解：2-16 試定性繪出題圖中各ABC曲面的壓力體圖。答：第三章 流體運(yùn)動(dòng)基本原理習(xí)題33-1 已知二元流，其流速分布為uxx2t，uy= -2xyt。試求t=1，點(diǎn)(-2,1)處的流線方程和跡線方程。解：3-3 已知流速場(chǎng)為。試問（1）它是均勻流嗎？（2）它是無(wú)旋流嗎？解：（1）（2）3-5 試求題3-3中的旋轉(zhuǎn)角速度。解：根據(jù)題3-3所列方程，可得3-9 已知流函數(shù)，試求速度勢(shì)函

3、數(shù)。解：第四章 恒定總流基本方程4-5 有一管路，由兩根不同直徑的管子與一漸變連接管組成。已知dA=200mm，dB=400mm，A點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)pA為6.86×104N/m2，B點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)pB為3.92×104N/m2；B點(diǎn)處的斷面平均流速vB為1m/s。A、B兩點(diǎn)的高差為z為1m。要求判別流動(dòng)方向，并計(jì)算這兩斷面間的水頭損失hw。解：選取A點(diǎn)所在平面為基準(zhǔn)面，則zA0，zB1m，假設(shè)流向?yàn)锳到B。4-7 如題圖所示，一盛水的密閉容器，液面恒定，其上相對(duì)壓強(qiáng)p0為4.9×104N/m2。若在容器底部接一段管路，管長(zhǎng)為4m，與水平面夾角，出口斷面直徑d0.05m。管路

4、進(jìn)口斷面中心位于水下深度H5m處，水出流時(shí)總的水頭損失為2.3m，取121，求出水流量qv。解：以出水口中心線端點(diǎn)所在水平面為基準(zhǔn)面，取斷面1-1、2-2，則z10，斷面2-2的相對(duì)壓強(qiáng)為p2p0，斷面1-1的相對(duì)壓強(qiáng)為p104-8 一水平變截面管段接于輸水管路中，管段進(jìn)口直徑d10.1m，出口直徑d20.05m.。當(dāng)進(jìn)口斷面平均流速v1為1.4m/s，相對(duì)壓強(qiáng)p1為5.88×104N/m2時(shí)，若不計(jì)兩截面間的水頭損失，試計(jì)算管段出口斷面的相對(duì)壓強(qiáng)p2。解：取管道中線所在水平面為基準(zhǔn)面，則4-15 在寬為b2.0m的矩形斷面渠中修建一寬頂堰，堰高P1.2m，上下游水深分別為h13.0

5、m和h21.5m，流量qv5.2m3/s。試求水流作用于堰上的水平推力。解:（1）取控制體取堰前漸變流斷面1-1至堰后漸變流斷面2-2所截取的寬為b2.0m的水體所占空間為控制體。（2）選坐標(biāo)系取直角坐標(biāo)xOy，如圖所示。（3）受力分析設(shè)堰體對(duì)水流的水平作用力為FR，則控制體所受的水平力Fx為（4）列動(dòng)量方程求FR列x方向的總流動(dòng)量方程，取，有 （5）補(bǔ)充條件求v1及v2連續(xù)性方程：對(duì)寬度b=2.0m有 將已知條件代入，得將v1及v2代入式，得解得FR61.6kN水流作用于堰上的水平推力與FR大小相等、方向相反，即FR61.6kN，方向向右。4-18 水流通過平置變截面彎管。若已知彎管的直徑d

6、10.25m，d20.2m，流量qv0.12m3/s。斷面1-1的相對(duì)壓強(qiáng)pA為1.764×105N/m2，管子中心線均在同一水平面上，求固定此彎管所需的力FRx與FRy。不計(jì)水頭損失。解：（1）取控制體取斷面1-1與斷面2-2及管壁所圍成的水體為控制體。（2）選坐標(biāo)系取直角坐標(biāo)xOy，如圖所示。（3）受力分析 （4）列動(dòng)量方程列x、y方向的總流動(dòng)量方程，取，有 （5）補(bǔ)充條件求v1、v2及p2由連續(xù)性方程求v1、v2：，代入已知條件得由伯努力方程求p2：基準(zhǔn)面選在管軸線所在平面上，則z1z20。計(jì)算斷面分別選在彎管進(jìn)出口斷面1-1和2-2，計(jì)算點(diǎn)取在管軸線上。取121，不計(jì)水頭損失

7、，得：代入已知條件得p21.721×105N/m2將求得的v1、v2及p2等已知條件代入，聯(lián)立解得FRx8948.6N，方向向左；FRy4945.3N，方向向上。第五章 量綱分析和相似理論習(xí)題55-8 用直徑為1.2m的圓管輸送煤氣，為確定其三通管的水頭損失（），采用t=20，qv=0.075m3/s的水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。已知煤氣=40kg/m3,=0.0002N·s/m2,=25m/s。試確定模型實(shí)驗(yàn)比尺，以及原型與模型之間的水頭損失關(guān)系。解：5-10 如題圖所示，一橋墩長(zhǎng)lp=24m，墩寬bp=4.3m，水深hp=8.2m，橋下水流平均流速vp=2.3m/s，兩橋臺(tái)間的距離Bp=90m。取l=50來(lái)設(shè)計(jì)水工模型實(shí)驗(yàn)，試確定模