《水力学》习题集含答案.doc

《《水力学》习题集含答案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《水力学》习题集含答案.doc（40页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第1章 绪 论1按连续介质的概念，流体质点是指（ D ）A .流体的分子； B. 流体内的固体颗粒； C . 无大小的几何点； D. 几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。2作用在流体的质量力包括（ C、D ）A. 压力； B. 摩擦力； C. 重力； D. 惯性力。3单位质量力的国际单位是：（ D ）A . N ； B. m/s； C. N/kg； D. m/s2。4与牛顿内摩擦定律直接有关系的因素是（ B ）. 切应力和压强； B. 切应力和剪切变形速率；C. 切应力和剪切变形。5水的粘性随温度的升高而（ B ）A . 增大； B. 减小； C. 不变。6气体的粘性随温度

2、的升高而（ A ）A. 增大；. 减小；. 不变。7流体的运动粘度的国际单位是（ A ）. m2/s ；B. N/m2 ； C. kg/m ；D. Ns/28理想流体的特征是（ C ）. 粘度是常数；B. 不可压缩；C. 无粘性； D. 符合pV=RT。9当水的压强增加个大气压时，水的密度增大约为（ A ）. ； . ；. 。10水力学中，单位质量力是指作用在（ C ）. 单位面积液体上的质量力； . 单位体积液体上的质量力；. 单位质量液体上的质量力； . 单位重量液体上的质量力。11以下关于流体粘性的说法中不正确的是（ D ）. 粘性是流体的固有属性；. 粘性是在运动状态下流体具有抵抗剪切

3、变形速率能力的量度. 流体的粘性具有传递运动和阻滞运动的双重作用；流体的粘性随温度的升高而增大。 12已知液体中的流速分布y如图所示，其切应力分布为（ B ）.；.常数； . ky (k为常数)。13以下关于液体质点和液体微团的正确论述是（ D ）. 液体微团比液体质点大；. 液体微团包含有很多液体质点；. 液体质点没有大小，没有质量；. 液体质点又称为液体微团。14液体的汽化压强随温度升高而（ A ）. 增大；. 减小；. 不变；15水力学研究中，为简化分析推理，通常采用以下三种液体力学模型（ B ）. 牛顿液体模型； . 理想液体模型； . 不可压缩液体模型；. 非牛顿液体模型；. 连续介

4、质模型。16以下哪几种流体为牛顿流体（ A ）. 空气；. 清水；. 血浆； . 汽油； . 泥浆。17以下关于流体汽化压强的论述中，不正确的是（ BCDFG ）. 液体的温度升高则汽化压强增大； . 液体的温度升高则汽化压强减小； . 液体的汽化压强随海拔高度而变化； . 20C的水的汽化压强为atm； . 100C的水的汽化压强为atm；. 水在常温下不会沸腾； . 液体中的压力越大则汽化压强越大。18以下哪几种流体为非牛顿流体（ CE ）. 空气；. 清水；. 血液； . 酒精；. 泥浆。二、计算题1、平板面积为 4045cm2,厚度为 1.0cm，质量 m=5kg，沿着涂有厚度=1.0

5、mm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，斜 坡 角 = 22.62(见 图 示)，试分别求油的动力粘滞系数和运动粘滞系数 (油的密度950 kg/m3)。 解： 木 块 重 量 沿 斜 坡 分 力 F 与 切 力 T平 衡 时， 等 速 下 滑=0.1047 Pas ；=1.10210-4m2/s 2、设水的体积弹性模量，试问压强改变多少时，其体积才可以相对压缩？ ()3、 温度为10，体积为2.5m3的水加热至60，体积增加了多少？(10的水的热胀系数为0.1410-4 -1) (1.75L)第2章 水静力学一、选择题1静止液体中存在（ A ）.

6、压应力；. 压应力和拉应力；. 压应力和切应力；. 压应力 、切应力和拉应力；2相对压强的起量点是 （ B ）A. 绝对真空； B. 1个标准大气压； C. 当地大气压； D. 液面压强。3金属压力表的读数是（ B ）A. 绝对压强 ； B. 相对压强 ； C. 绝对压强加当地大气压强； D. 相对压强加当地大气压强。4绝对压强pabs、相对压强p 、真空值pv、当地大气压强pa之间的关系是（ C ）A. pabs=p+pv ； B. p=pabs+pa ； C. pv=papabs 。5在密闭的容器上装有U形水银测压计（如图），其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系为（ C ）A. p

7、1=p2=p3 ； B. p1p2p3 ；C. p1p2h1_。13、图示为一等直径水平管道，水头为H。若整个水头损失为hw,=1，则管道A、B、C三个断面的流速为 vA=vB=vC= 。 14、用能量方程或动量求解水力学问题时，两过水断面取在渐变流断面上，目的是利用_渐变流断面 _的特征，计算_动水压强或动水总压力_。15、若已知流函数为常数，则 .。16、恒定平面势流中，组成流网的流线与等势线的关系是_互相垂直_。17、液体质点的运动形式有_平移，变形，旋转_。18、理想液体在同一点上各方向的动水压强数值是_相等_的。实际液体中的动水压强为在同一点上沿三个正交方向的动水压强的 _算术平均值

8、，即_ ，而= _， =_， =_。19、液体运动可根据_液体或微团有无绕自身轴旋转(液体质点流速场是否形成微团转动)_分为有涡流和无涡流，无涡流是指_液体或微团不存在绕自身轴旋转的流动(液体质点流速场不形成微团转动的流动)_，应满足的判别条件是_。四、计算题1已知不可压缩液体平面流动的流函数。 要求：(1) 画出该流动的流线图形，并标明流向； (2) 判别是有旋流动还是无旋流动； (3) 已知流场中两定点坐标分别为 A(1,0) 与 B(2,3),通过此两点间的单宽流量 q；(4) A、B两点是否满足方程？ （否）解：(1) 流线 （2）有旋 （3） (4) 因有旋运动，且A,B不在同一根流

9、线上，所以A,B两点不满足方程2已知流速场，试求：（1）点（1，2，3）之加速度；（2）是几元流动；（3）是恒定流还是非恒定流；（4）是均匀流还是非均匀流？ 解：（1） 则：（2）因速度只与X，Y有关，所以是二元流动。（3）从（1）中可以看出，时变加速度均为零，则速度随时间不变，为恒定流（4）从（1）中可以看出，位变加速度不为零，为非均匀流。3、 用毕托管测量明渠渐变流某一断面上A、B两点的流速(如图)。已知油的重度g8000Nm3。求uA及uB。(取毕托管流速系数1)解： 4、图示为铅直放置的一文德里管。已知d1=20 cm，d2=10 cm，Dz=0.5 m，水银压差计读数Dh=2 cm。

10、若不计水头损失，求流量qv。(取动能校正系数为1) （0.018m3/s） 对测压管，设左侧测压管内水银面到2断面处高为z，N-N面为等压面，得5、某输水管道接有管径渐变的水平弯管(如图)。已知管径D=250 mm，d=200 mm，弯角=60。若弯管进口压力表读数p1=2.5 Ncm2，p2=2.0 Ncm2。不计弯管的水头损失，求：水流对弯管的水平作用力的大小及方向。(取动量校正系数均为1) （ 1503.07 N ；51.070）解：水流对弯管的作用力F，可通过弯管对水流的反力R来求，F=-R。设入口为1断面，出口为2断面。根据连续性方程可得： （1）对1-1，2-2断面列能量方程： （

11、2）联立（1）、（2）式，可得：取弯管内的水流为研究对象，列动量方程：得：1405.8 N ；arctg 45.57 6、射流从喷嘴中射出，撞击在一铅直放置的平板上，如图所示。已知喷嘴直径d=25 mm，射流与平板垂线间的夹角=60，射流流速v1=5 ms。不计摩擦阻力，取动量校正系数为1。求：(1)平板静止时，射流作用在平板上的垂直作用力；(2)当平板以u=2 ms的速度与水流相同方向运动时，射流作用在平板上的垂直力。 （6.13N；2.12N）解：平板静止不动以及平板以速度u向右运动的控制体、坐标系及截面上的流动参数分别如图所示。平板受力总是与板的法线同向。计算中不计重力和粘性影响。（1）

12、平板静止不动时，不计重力影响的伯努利方程：控制体的过流截面的压强都等于当地大气压，因此，再由连续性方程得，考虑总流的动量方程在x和y方向的投影式：x方向：y方向：这样得到平板所受的冲击力为：同时得到过流面积的关系; (2) 当平板以速度U向右运动，坐标实际是一个动坐标，在动坐标上观察到的流动是定常的。可知：射流截面积认为A0，但截面上的速度为v0-u，显然，截面A1和A2上的速度也是v0-u，y方向的动量方程是：第4章 相似原理与量纲分析一、选择题1速度v、长度l、重力加速度g的无量纲组合是（ D ）A；B； C. ； D. 。 2速度v、密度、压强p的无量纲的组合是（ D ）A；B； C ；

13、D. 。3速度v、长度l、时间t的无量纲组合是（ D ） ； ；。4压强差p、密度、长度l和 流量的无量纲组合是（ D ） ； ； ；。 5.进行水力模型实验，要实现有压管流的动力相似，应选用的准则是（ A ）雷诺准则； 弗劳德准则；欧拉准则。6密度，动力粘滞系数，流速v和长度l的无量纲组合是（ C ） ； D 。7雷诺数的物理意义表示（ C ）粘滞力与重力之比；重力与惯性力之比；惯性力与粘滞力之比；压力与粘滞力之比。8明渠水流模型实验，长度比尺为模型流量应为原型流量的（ D ）；。9.压力输水管模型实验，长度比尺为，模型水管的流量应为原型输水管流量的（ B ）；。10、水流在紊流粗糙区时，要

14、做到模型与原型流动的重力和阻力相似，只要模型与原型的相对粗糙度相等，进行模型设计时就可用 ( B )A 雷诺相似准则 B 佛汝德相似准则 C 欧拉相似准则 D 韦伯相似准则 11、佛汝德相似准则考虑起主导作用的力是 ( A )A重力 B表面张力 C粘滞阻力 D紊动阻力12、雷诺相似准则考虑起主要作用的力是 ( C )A重力 B压力 C 粘滞阻力 D 紊动阻力二、判断填空题1、模型中测得闸孔收缩断面处的平均流速vm=1.5m/s，采用的长度比尺l=25，则原型中收缩断面处的平均流速vp=37.5m/s，是否正确_否_。2、沿程水头损失系数的量纲与谢才系数c的量纲相同，是否正确_否_。3、某模型按

15、雷诺相似准则设计，模型长度比尺 l =10，选用的模型液体与原型相同。若测得模型某断面平均流速 vm=100 cms，则原型中相应的平均流速 vP=_10cm/s_。4、某溢洪道按重力相似准则设计模型，模型长度比尺 l=50。如原型流量 qvP=1500 m3s，则模型流量 qm=_0.085m3/s_。三、计算题1试将，l，V，整理成为无量纲数解： 2 流线型潜没物体在不可压缩流体运动中所受阻力F与物体速度、线性尺寸、流体密度、动力粘性系数有关，试分别用瑞利法、 定理推导阻力的表达式。 解：（1）采用瑞利法量纲分析，设，则由量纲齐次性原理：（2）用定理推导，先设：所以： 3图示为弧形闸门放水

16、时的情形。已知水深h=6m。模型闸门是按长度比例尺制作的，实验时的开度与模型的相同。试求流动相似时模型闸门前的水深。在模型实验中测得收缩截面的平均流速，流量，水作用在闸门上的力，绕闸门轴的力矩。试求在原型上收缩截面的平均流速、流量以及作用在闸门上的力和力矩。解： 按长度比例尺，模型闸门前的水深 在重力作用下水从闸门下出流，要是流动相似，弗劳德数必须相等，由此可得。于是，原型上的待求量可按有关比例尺计算如下：收缩截面的平均流速 流量 作用在闸门上的力 力矩 4有一轿车，高hp=1.5m，在公路上行驶，设计时速vp=108km/h，拟通过风洞中模型实验来确定此轿车在公路上以此速行驶时的空气阻力。已

17、知该风洞系低速全尺寸风洞(Cl=3/2)，并假定风洞试验段内气流温度与轿车在公路上行驶时的温度相同，试求：风洞实验时，风洞实验段内的气流速度应安排多大？通过风洞模型实验，获得模型轿车在风洞实验段中的风速为45m/s时，空气阻力为1000N，问：此轿车以108km/h的速度在公路上行驶时，所受的空气阻力有多大？解： 根据流动性质确定决定性相似准则数，这里选取Re作为决定性相似准则数，Rem=Rep， 即 CvCl/Cn=1， 根据决定型相似准数相等，确定几个比尺的相互约束关系，这里Cn=1，所以 Cv=Cl-1，由于Cl=lp/lm=3/2，那么Cv=vp/vm=1/Cl=2/3 最后得到风洞实

18、验段内的气流速度应该是 vm=vp/Cv=108/(2/3)=162km/h=45m/s在设计模型时，定下 Cn=1 Cl=3/2 Cv=2/3 在相同的流体和相同的温度时，流体密度比例系数Cr=1，那么力比例系数 CF= Cr Cl2 CV2 CF=1(3/2)2(2/3)2=1因此，该轿车在公路上以108km/h的速度行驶所遇到的空气阻力 Fp=FmCF=10001=1000N第5章水头损失一、判断题1、紊流光滑区的沿程水头损失系数 l 仅与雷诺数有关，而与相对粗糙度无关。( )2、圆管紊流的动能校正系数大于层流的动能校正系数。 ( )3、紊流中存在各种大小不同的涡体。 ( )4、紊流运动

19、要素随时间不断地变化，所以紊流不能按恒定流来处理。 ( )5、谢才公式既适用于有压流，也适用于无压流。 ( )6、只能代表 X 方向的紊流时均附加切应力。 ( )7、临界雷诺数随管径增大而增大。 ( )8、在紊流粗糙区中，对同一材料的管道，管径越小，则沿程水头损失系数越大。 ( )9、圆管中运动液流的下临界雷诺数与液体的种类及管径有关。 ( ) 10、管道突然扩大的局部水头损失系数 z 的公式是在没有任何假设的情况下导出的( )11、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。 ( )11、不论是均匀层流或均匀紊流，其过水断面上的切应力都是按线性规律分布的。 ( )12、公式 即适用于管流，也适用于明渠水流。 ( )13、在逐渐收缩的管道中，雷诺数沿程减小。 ( )14、管壁光滑的管子一定是水力光滑管。 ( )15、在恒定紊流中时均流速不随时间变化。