流体力学作业题库.资料大全及其内容答案.doc

《流体力学作业题库.资料大全及其内容答案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流体力学作业题库.资料大全及其内容答案.doc（9页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、/第一章第一章 绪论绪论思考题 1-1 何谓流体连续介质模型？含有气泡的液体是否适用连续介质模型？ 答： 所谓流体的连续介质模型，即把流体视为没有间隙地由流体质点充满它所占据的整个 空间的一种连续介质其物理性质和物理量也是连续的。 若气泡相对于液体而言可以看作孤立的点的话，则含有气泡的液体可以适用连续介质 模型。习题 1 1-3 如题图所示，设平行板间隙为 0.5mm，中间充满液体，上板以 U0.25m/s 的速度 平移，施于单位面积的力为 2Pa，试求液体的粘度为多少？ 解：YU dydu AF液体粘度sPaAUFY 33 10425. 0105 . 021-4 求题图所示的轴与轴套之间的流

2、体粘度。 解：sPadLUFYdLAYU dydu AF 0648. 0493. 010)140120(14. 3102 . 034. 863第二章第二章 流体静力学流体静力学习题 2 2-5 用多管水银测压计测压， ，题图中标高的单位为 m，试求水面的压强 p0。 解：PamgmgppapmmgppmmppmmgppmmgppDDCCBBAA5 001065. 29 . 298002 . 21334169 . 22 . 20)2 . 13 . 2()2 . 15 . 2(g)4 . 15 . 2()4 . 10 . 3(水汞汞水汞水/2-9 一盛水的敞口容器作加速运动，试求下列两种情况下容器

3、内静压强的分布规律： （1）自由降落；（2）以等加速度 a 向上运动。 解：hagpp)sin(0（1）00,900 pp相对压强（2）)(,900 aghppppaa 绝对压强2-12 试求开启题图所示水闸闸门所需的单宽拉力 F。不计闸门自重及转轴摩擦力。 解：NbhhhghbF4211211005. 91)23(398002322)(60sin2 闸门所受的单宽静压力mhhhhhhhyFc25. 1)()(2 60sin32112112 1作用点kNFFFhFyFc05.9860cos,60sin22 21所求拉力2-16 试定性绘出题图中各 ABC 曲面的压力体图。 答：/第三章第三章

4、流体运动基本原理流体运动基本原理习题 3 3-1 已知二元流，其流速分布为 uxx2t，uy= -2xyt。试求 t=1，点(-2,1)处的流线方程 和迹线方程。 解：/)0(4) 1 , 2(10202, 1,211,4,4) 1 , 2(4) 1 , 2(,lnln21ln,2222/2 2222/22xxyttxCxtCtxtdtxdxdttxdxxydtudy udxxyCCyxCyxydy xdx xytdy txdx udy udxyxyx处的迹线方程为点综上，代入将此式两端同时积分又同理可得迹线方程处的流线方程为点代入将点化简此式两端同时积分流线方程3-3 已知流速场为。试问（1

5、）它是均匀流吗？（2）它是无xyuyuxyuzyx,31,32旋流吗？ 解：（1）它是非均匀流此流速场迁移加速度均匀流需满足031, 0)(4xyzuuyuuxuuuuz zy yx x（2）它是有旋流不恒为或相等、对任一点此流速场无旋流需满足zyxxy zzx yyz xzyxxyyu xuyxu zuxzuyu,)(21,21)(21,21)(21, 03-5 试求题 3-3 中的旋转角速度。 解：根据题 3-3 所列方程，可得)2(21kxyj yi xzyx3-9 已知流函数，试求速度势函数。)(222yx 解：cxy cxyxdycxyydxxxyyyxxyyx 4 44444421

6、 /第四章第四章 恒定总流基本方程恒定总流基本方程4-5 有一管路，由两根不同直径的管子与一渐变连接管组成。已知 dA=200mm，dB=400mm，A 点相对压强 pA为 6.86104N/m2，B 点相对压强 pB为 3.92104N/m2；B 点处的断面平均流速 vB为 1m/s。A、B 两点的高差为z 为 1m。要求判 别流动方向，并计算这两断面间的水头损失 hw。 解： 选取 A 点所在平面为基准面，则 zA0，zB1m，假设流向为 A 到 B。到假设正确，流向为，代入相应数值，得取由伯努力方程，得程不可压缩流体连续性方BA0m77. 2122/4444212 22 1222211w

7、wwBB BAA ABABB AAhhhgv gpzgv gpzsmvvvdvdvAvA 4-7 如题图所示，一盛水的密闭容器，液面恒定，其上相对压强 p0为 4.9104N/m2。若在容器底部接一段管路，管长为 4m，与水平面夹角，出口断面直径 d0.05m。管路30 进口断面中心位于水下深度 H5m 处，水出流时总的水头损失为 2.3m，取 121， 求出水流量 qv。 解：以出水口中心线端点所在水平面为基准面，取断面 1-1、2-2，则 z10，mLHz7214530sin2断面 2-2 的相对压强为 p2p0，断面 1-1 的相对压强为 p10smdvqsmvhgv gpzgv gpz

8、vw/027. 0405. 014. 379.134/79.13222441112 11 122 22 2 出水流量代入相应数值，得由伯努力方程，得4-8 一水平变截面管段接于输水管路中，管段进口直径 d10.1m，出口直径 d20.05m.。当进口断面平均流速 v1为 1.4m/s，相对压强 p1为 5.88104N/m2时，若不计 两截面间的水头损失，试计算管段出口断面的相对压强 p2。 解：取管道中线所在水平面为基准面，则021 zz/smvvvdvdvAvA/6 . 5444122221122211程不可压缩流体连续性方24 22122 22 212 11 1/1041. 4122mN

9、pgv gpzgv gpz，代入相应数值，得取由伯努力方程，得 4-15 在宽为 b2.0m 的矩形断面渠中修建一宽顶堰，堰高 P1.2m，上下游水深分别 为 h13.0m 和 h21.5m，流量 qv5.2m3/s。试求水流作用于堰上的水平推力。 解: （1）取控制体 取堰前渐变流断面 1-1 至堰后渐变流断面 2-2 所截取的宽为 b2.0m 的水体所占空间 为控制体。 （2）选坐标系 取直角坐标 xOy，如图所示。 （3）受力分析 设堰体对水流的水平作用力为 FR，则控制体所受的水平力 Fx为/2 22 1/ 2122RRppxFbhgbhgFFFF（4）列动量方程求 FR列 x 方向的

10、总流动量方程，取，有121)(2212/2 22 1vvqFbhgbhgFvRx（5）补充条件求 v1及 v2连续性方程：对宽度 b=2.0m 有 2211bvhbvhqv将已知条件代入，得smbhqvsmbhqvvv/733. 125 . 12 . 5,/867. 020 . 32 . 522 11将 v1及 v2代入式，得)867. 0733. 1 (2 . 5100025 . 1298002329800/22RF解得 FR61.6kN 水流作用于堰上的水平推力与 FR大小相等、方向相反，即 FR61.6kN，方向向右。4-18 水流通过平置变截面弯管。若已知弯管的直径 d10.25m，d

11、20.2m，流量90 qv0.12m3/s。断面 1-1 的相对压强 pA为 1.764105N/m2，管子中心线均在同一水平面上， 求固定此弯管所需的力 FRx与 FRy。不计水头损失。 解：/（1）取控制体 取断面 1-1 与断面 2-2 及管壁所围成的水体为控制体。 （2）选坐标系 取直角坐标 xOy，如图所示。 （3）受力分析RxAxFdpF42 142 2 2dpFFRyy（4）列动量方程列 x、y 方向的总流动量方程，取，有121)0(1vqFvx)0(2vqFvy（5）补充条件求 v1、v2及 p2 由连续性方程求 v1、v2：，代入已知条件得vqdvdv442 2 22 1 1

12、smvsmv/82. 3/45. 221 由伯努力方程求 p2：基准面选在管轴线所在平面上，则 z1z20。计算断面分别选在 弯管进出口断面 1-1 和 2-2，计算点取在管轴线上。取 121，不计水头损失，得：gv gp gv gpA 222 222 1代入已知条件得 p21.721105N/m2 将求得的 v1、v2及 p2等已知条件代入，联立解得 FRx8948.6N，方向向左；FRy4945.3N，方向向上。/第五章第五章 量纲分析和相似理论量纲分析和相似理论习题 55-8 用直径为 1.2m 的圆管输送煤气，为确定其三通管的水头损失（） ，采gvh22 用 t=20，qv=0.075

13、m3/s 的水进行实验。已知煤气 =40kg/m3,=0.0002Ns/m2,=25m/s。试确定模型实验比尺，以及原型与模型之间的 水头损失关系。 解：/4292. 010004073.1073.108 .3768 .376075. 026.28,/075. 0/26.28254)2 . 1 (14. 344 . 04 . 0253322mp lpvpqvllqvvmvp qvvmvpqqsmqsmvdq由弗劳德准则，得得又73.10hlh为水柱大小水头损失5-10 如题图所示，一桥墩长 lp=24m，墩宽 bp=4.3m，水深 hp=8.2m，桥下水流平均流 速 vp=2.3m/s，两桥台间的距离 Bp=90m。取 l=50 来设计水工模型实验，试确定模型的几 何尺寸和模型实验流量。 解：smqqqqbBhvAvqmBBmbbmllllqvvp vmvmvp qvlqvpppppvplp m lp mlp m mp l/0914. 050302.161650302.1616)3 . 490(2 . 83 . 2)(8 . 15090,086. 0503 . 448. 050243 5 . 25 . 225同理可得