流體力學(xué)試卷習(xí)題及答案

流體力學(xué)與葉柵理論 課程考試試題選擇題（每小題1分，共10分）1、在括號(hào)內(nèi)填上表面力”或質(zhì)量力”：TOC\o"1-5"\h\z摩擦力（ ）； 重力（ ）；離心力（ ）； 浮力（ ）；壓力（ ）。2、判斷下列敘述是否正確（對(duì)者畫(huà)M錯(cuò)者畫(huà)X）:（a）基準(zhǔn)面可以任意選取。（）（b）流體在水平圓管內(nèi)流動(dòng)，如果流量增大一倍而其它條件不變的話，沿程阻力也將增大一倍。（）（c）因?yàn)椴⒙?lián)管路中各并聯(lián)支路的水力損失相等，所以其能量損失也一定相等。（）（d）定常流動(dòng)時(shí)，流線與跡線重合。（）（e）沿程阻力系數(shù)入的大小只取決于流體的流動(dòng)狀態(tài)。（）回答下列各題（1—2題每題5分，3題10分，共20分）1、什么是流體的連續(xù)介質(zhì)模型它在流體力學(xué)中有何作用2、用工程單位制表示流體的速度、管徑、運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)時(shí)，管流的雷諾數(shù)Re104,問(wèn)采用國(guó)際單位制時(shí)，該條件下的雷諾數(shù)是多少為什么3、常見(jiàn)的流量的測(cè)量方法有哪些各有何特點(diǎn)三、計(jì)算題（70分）1、如圖所示，一油缸及其中滑動(dòng)栓塞，尺寸D=120.2mm,d=119.8mm,L=160mm,間隙內(nèi)充滿=S的潤(rùn)滑油，若施加活塞以F=10N的拉力試問(wèn)活塞勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度是多少（10分）Q——題1圖2、如圖所示一盛水容器，已知平壁AB=CC=2.5m,BC及AD為半個(gè)圓柱體，半徑R=1m,自由表面處壓強(qiáng)為一個(gè)大氣壓，高度H=3m,試分別計(jì)算作用在單位長(zhǎng)度上AB面、BC面和CD面所受到的靜水總壓力。（10分）題2圖3、原型流動(dòng)中油的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù) 中=15X10-5希s,其幾何尺度為模型的5倍,如確定佛汝德數(shù)和雷諾數(shù)作為決定性相似準(zhǔn)數(shù)，試問(wèn)模型中流體運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)im=（10分）4、如圖所示，變直徑圓管在水平面內(nèi)以a=30。彎曲，直徑分別為d〔=0.2m,d2=0.15m,過(guò)水流量若為Q=0.1m3/s,P1=1000N/m2時(shí)，不計(jì)損失的情況下，求水流對(duì)圓管的作用力及作用力的位置。（20分）

題4圖5、兩水池的水位差H=6m,用一組管道連接，管道的第一段BC長(zhǎng)Li=3000m,直徑di=600mm,C點(diǎn)后分為兩根長(zhǎng)l-2=L3=3000m,直徑d2=d3=300mm的并聯(lián)管，各在D點(diǎn)及E點(diǎn)進(jìn)入下水池。設(shè)管道的沿程阻力系數(shù)后，求總流量Q=（20分）題5圖習(xí)題第一章緒論.連續(xù)介質(zhì)假設(shè)意味著。(A)流體分子互相緊連 (B)流體的物理量是連續(xù)函數(shù)(C)流體分子間有空隙 (D)流體不可壓縮.流體的體積壓縮系數(shù)kp是在 條件下單位壓強(qiáng)變化引起的體積變化率(A)等壓 (B)等溫 (C)等密度.在常溫下水的密度為kg/m3。(A)1 (B)10 (C)100 (D)1000.空氣的體積彈性模數(shù)E= 。5,溫度為20C,壓強(qiáng)為105Pa的空氣密度為kg/m3。(A)341 (B) (C) (D)6,水的體積彈性模數(shù)■空氣的彈性模數(shù)。(A)小于(B)近似等于 (C)大于7,靜止流體■剪切應(yīng)力。(A)不能承受(B)可以承受 (C)能承受很小的 (D)具有粘性時(shí)可承受8,溫度升高時(shí)，空氣的粘性系數(shù)。(A)變小(B)變大(C)不變.運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)的單位是 。. 是非牛頓流體。(A)水(B)空氣(C)血液(D)瀝青的關(guān)系為12.流體的粘性與流體的 無(wú)關(guān)（A）分子內(nèi)聚力（B）分子動(dòng)量交換（C）溫度（D）速度剃度

,流體微團(tuán)的角變形速率則切應(yīng)力為,流體微團(tuán)的角變形速率則為0(A)4 (B)1/4 (C)25 (D). 的流體稱(chēng)為理想流體。(A)速度很小(B)速度很大 (C)忽略粘性切力(D)密度不變

的量綱是.表面張力系數(shù)的量綱是(D)的液體不.下列四種液體中，接觸角的液體不潤(rùn)濕固體。(A)120o (B)20o (C)10 (D)0o處的速度分布為流動(dòng)，測(cè)得離壁面處的速度分布為,在y=5mm處的粘性切應(yīng)力為(A)—(B)0 (C)X傷(D).溫度升高時(shí)，表面張力系數(shù)（A）增大（B）減小（C）不變.毛細(xì)液柱高度h與 成反比。（A）表面張力系數(shù) （B）接觸角（C）管徑（D）粘性系數(shù)20.液滴內(nèi)的壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)之差(A)>(B)= (C)<第二章流體靜力學(xué).什么是絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力、真空它們之間的關(guān)系如何絕對(duì)壓.已知大氣壓力為m2。求：（1）絕對(duì)壓力為kN/m2時(shí)的相對(duì)壓力；（2）力為kN/m2時(shí)的真空值各是多少（用水柱高度表示）絕對(duì)壓.流體靜壓力有哪些特性.什么是等壓面等壓面的兩個(gè)重要性質(zhì)是什么.流體靜力學(xué)基本方程式有哪幾個(gè)表達(dá)式方程式的物理意義、幾何意義如何.如圖2-34所示，已知=800kg/m3,p1=64kpa,p2=,求z。圖2-34題6圖7.如圖2-35所示，已知A1=0.2m7.如圖2-35所示，已知A1=0.2m2,A2=10.0m2,P1=100kN,試求P2為多少。AiP2圖2-35題7圖8.水深h=3m,大氣壓pa=1at,求水池底部的相對(duì)壓強(qiáng)及絕對(duì)壓強(qiáng)。 9.虹吸管內(nèi)最低絕對(duì)壓強(qiáng)為45kpa,及pa=1at,試求虹吸管內(nèi)的最大真空值pv和最大真空度hv=如圖2-36所示，D=60mm,d=5mm,h=200mm,求：杯口氣壓的真空度

圖2-36題10圖.如圖2-37所示，已知鉛垂放置閘門(mén),hi=1m,H=2m,B=1.2m求:作用于閘門(mén)上的總壓力及作用點(diǎn)位置。圖2-37題11圖.已知如圖2-38所示，閘門(mén)為圓形,D=1.25m,=80，可繞通過(guò)C的水平軸旋轉(zhuǎn)求(1)作用在閘門(mén)上的轉(zhuǎn)矩與閘門(mén)在水下的深度無(wú)關(guān)(2)閘門(mén)完全淹沒(méi)，作用在閘門(mén)的轉(zhuǎn)矩圖2-38題12圖13.如圖2-39所示，及方向。d直徑相等的半球形面，求作用在三個(gè)球面的作用力的大小 LHc」_ a、Lb'u< d h va'O'bd圖2-39題13圖14.如圖2-40所示，弧形閘門(mén)，寬B=5m,=45,r=2m,轉(zhuǎn)軸與水平面平齊求：水對(duì)閘門(mén)軸的壓力Px圖2-40題14圖.如圖2-41所示，一輛小車(chē)車(chē)箱長(zhǎng)L,高H,裝有1/2的水，向右行駛，求使水不溢出的最大加速度。XX圖2-42題15圖.如圖2-43所示，底面積相同，高度相同、形狀不同的四個(gè)容器，置于桌面上。不計(jì)容器質(zhì)量。試求四個(gè)容器中的水對(duì)桌子的作用力的大小順序以及水對(duì)容器底部的作用力的大小順序。P1 P1 P2P3 P4圖2-43題16圖17.求如圖2-44所示，水下傾斜放置的平板，已知h3m,寬b5m, 30求：作用在平板上的總壓力和壓力中心的位置。圖2-44題17圖18.如圖2-45所示，用一U形管測(cè)量汽車(chē)的加速度，駛時(shí)，使H100mm,求汽車(chē)的加速度。L200mm,當(dāng)汽車(chē)加速行AHjLa//////圖2-4519.如圖2-46所示，一容器,上部為油，密度為0800kg/m3,求作用于容器側(cè)壁/// 題18圖卜部為水，已知上1.5m,h23m,油的AB單位寬度上的作用力的大小及其作用點(diǎn)的位置圖2-46題19圖.量測(cè)容器中A點(diǎn)壓強(qiáng)的真空計(jì)如圖2-47所示，已知：z1m,h2m,當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?8kPa,求A點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)，相對(duì)壓強(qiáng)和真空度。圖2-47題20圖.如圖2-48所示，已知h10.91,h20.61m,h3h40.305m,油900kg/m3,計(jì)算各液面的相對(duì)壓強(qiáng)。圖2-48圖2-48題21圖p,已知.如圖2-49p,已知H3m,h11.4m,h22.5m,h31.2m,h42.3m,試求p值的大小。二一二—

物圖2-49題22圖.如圖2-50所示，一圓柱形容器，直徑d1.2m,充滿水，并繞垂直軸等角速度旋轉(zhuǎn)，在頂蓋上r00.4m處安裝一開(kāi)口測(cè)壓管，管中的水位h0.5m。問(wèn)止匕容器的轉(zhuǎn)速n為多少時(shí)頂蓋所受的總壓力為00圖2-50題23圖.如圖2-51所示，設(shè)計(jì)自動(dòng)泄水|彳要求當(dāng)水位為h時(shí)，用沉沒(méi)一半的加油柱形浮標(biāo)將細(xì)桿所連接的堵塞提起。 已知堵塞直徑d,浮標(biāo)長(zhǎng)1,活動(dòng)部件的重量G,求浮標(biāo)直徑D為多少，如果浮標(biāo)改為圓球形，其半徑R應(yīng)為多少

圖2-51題24圖.如圖2-52所示，，一正方形容不得器，底面積為bb200200mm2,m14kg。當(dāng)它裝水的高度h150mm時(shí)，在m225kg的載荷作用下沿平面滑動(dòng)。若容器的底與平面間的摩擦系數(shù) f0.3,試求不使水溢出時(shí)容器的最小的高度Ho.如圖2-53所示，半徑R0.2m,長(zhǎng)度l2m的圓柱體與油(比重為)、水接角，圓柱體右邊與容器頂邊成直線接觸，試求：(1)圓柱體作用在容器頂邊上的力；(2)圓柱體的重量與比重。圖2-53題26圖.如圖2-54所示，用熔化鐵水（比重為7）鑄造帶凸緣的半球形零件，已知,H0.5m,D0.8m,R0.3m,d0.05m,10.02m,20.05m,試求鐵水作用在砂箱上的力。圖2-54題27圖第三章流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)3-1二元不可壓縮流場(chǎng)中，Vx5x3,vy 15x2y,試求點(diǎn)1,2上的速度和加速度。［答：v30.41m/s,a167.7m/s2］3-2已知Vx4yVy Vz0,式中k是不為零的常數(shù)。試求：（1）xy xy流線方程。（2）t1時(shí)，通過(guò)點(diǎn)1,0流線的形狀。［答：x2y2tC,流線為x2y21,流線的形狀為一圓。］3-3流體質(zhì)點(diǎn)速度沿x方向成線形規(guī)律變化，已知相距l(xiāng)50cm兩點(diǎn)的速度為va2m/s,vb6m/s。流動(dòng)是恒定的，試求A、B兩點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)加速度。［答：aA16m/s2,aB48m/s2］3-4已知不可壓縮流體流動(dòng)的兩個(gè)分速度為Vx2x2y,vy2y2z,且在z0處有Vz0。試求流速分量Vz的表達(dá)式。［答：Vz 4xyz］3-5大管直徑di5m，小管直徑d21m,已知大管中過(guò)流斷面上的速度分布為v6.25r2m/s（式中r表示點(diǎn)所在半徑，單位為m）。試求管中流量及小管中的平均速度。［答：qv61.36m3/s,v78.13m/s］3-6如圖所示以斷面平均流速v0.15m/s流入直徑D20mm的排孔管中的液體，全部經(jīng)8個(gè)直徑d1mm的排孔流出，假定每孔流速依次降低2%,試求第1孔和第8孔德流速。［答：V）8.04m/s,v86.98m/s］3-7試證明下列不可壓縮均質(zhì)流體運(yùn)動(dòng)中，哪些滿足連續(xù)性方程，哪些不滿足連續(xù)性方程。（1）vx -ky,vy kx,vz 0;（2） vx kx,vyky,vz 0;（3）vx 4x,x z x z xvy0；（4）vx4xy,vy0o［答：（1）、（2）滿足連續(xù)性方程，（3）、（4）不滿足連續(xù)性方程。］3-8水平放置的水管，直徑由d115cm收縮到d27.5cm,已知R4gN/cm2、P21.5gN/cm2（g為重力加速度），不計(jì)損失，試求管中流量。［答：qv0.101m7s］3-9利用皮托管原理測(cè)量輸水管中的流量qv。已知輸水管直徑d200mm,水銀差壓計(jì)讀數(shù)hp60mm,斷面平均流速v0.84vmax,其中vmax為皮托管前管軸上未受擾動(dòng)水流的速度。［答：qv0.102m3/s］3-10油從鉛直圓管向下流出。管直徑d110cm,管口處的速度為m1.4m/s,試求管口下方H1.5m處的速度和油柱直徑

[答：v[答：v25.6m/s,d25cm]3-11圖示為水塔，供水管道系統(tǒng)，加9m,h20.7m。當(dāng)閥門(mén)打開(kāi)時(shí)，管道中水的平均流速v4m/s,總能量損失hW13m,試確定水塔的水面高度H。[答：H5.52m]3-12已知鉛直輸水管道的直徑d200mm,在相距l(xiāng)20m的上下兩測(cè)壓計(jì)讀數(shù)分別為196.2kPa和588.6kPa。試判斷流動(dòng)方向，并計(jì)算水頭損失。[答：從下往上流，hf20.01m]3-1320oC的水通過(guò)虹吸管從水箱吸至B點(diǎn)。虹吸管直徑d160mm,出口B處噴嘴直徑d230mm。當(dāng)％2m、h24m時(shí)，在不計(jì)水頭損失條件下，試求流量和C點(diǎn)的壓強(qiáng)。[答：qV0.00626m3/s,pC 22024.3Pa]3-14圖示一自來(lái)水龍頭將水從水箱中放出，設(shè)水龍頭直徑d12mm,圖示壓力表當(dāng)水龍頭關(guān)閉時(shí)讀數(shù)為p0.28MPa,打開(kāi)水龍頭后讀數(shù)為p0.06MPa,求自來(lái)水龍頭流出的流量，不計(jì)損失。[答：qV2.37103m3/s]3-15圖示一自然排煙鍋爐，煙囪直徑d1m,煙氣流量Q7.135m3/s,煙氣密度0.7kg/m3,外部空氣密度a1.2kg/m3,煙囪的壓強(qiáng)損失Hv2pw0.035 。為使煙囪底部入口斷面的真空度不少于 10mm水柱，試求煙d2囪的高度H。[答：H32.63m]3-16已知dA15cm,dB7.5cm,a2.4m,水的流量qV0.02m3/s,2PbPa11772N/m2。（1）如果AB之間的水頭損失表示為 出，試求的值。2g(2)求水銀差壓計(jì)中的讀數(shù)h0[答: 3.4,h9.5cm]3-17在離心水泵的實(shí)驗(yàn)裝置上測(cè)得吸水管上的計(jì)示壓強(qiáng) r0.4g104Pa,壓水管上的計(jì)示壓強(qiáng)P22.8g104Pa(g為重力加速度)，d130cm,d225cm,a1.5m,qv0.1m3/s。試求水泵的輸出功率。[答：P32.96kW]3-18如圖所示的水平設(shè)置的輸水彎管，轉(zhuǎn)角60°,直徑由d1200mm變?yōu)閐2150mm。已知轉(zhuǎn)彎前斷面的壓強(qiáng) p118kN/m2(相對(duì)壓強(qiáng))，輸水流量Q0.1m3/s,不計(jì)水頭損失，試求水流對(duì)彎管作用力的大小。[答：Fx0.538kN,Fy0.597kN]3-19密度 1000kg/m3的水從圖示水平放置的噴嘴噴出流入大氣。 已知噴嘴尺寸D8cm,d2cm,測(cè)得出口速度v215m/s,求螺栓組A所受的力。[答：F497N]3-20一股水平方向上的射流沖擊一斜置的光滑平板。已知射流來(lái)流速度為 V0,流量為qv,密度為，平板傾角為。不計(jì)重力及流動(dòng)損失，求射流對(duì)平板的作用力及分流流量qv、qv。[答：小?1cos⑥qr1cos]3-21邊長(zhǎng)b30cm的正方形鐵板閘門(mén)，上邊錢(qián)鏈連接于O,其重力為W117.7N,水射流直徑d2cm的中心線通過(guò)閘板中心C,射流速度v15m/s。(1)為使閘門(mén)保持垂直位置，在其下邊應(yīng)加多大的力 F(2)撤銷(xiāo)力F后，閘門(mén)傾斜角是多少忽略錢(qián)鏈摩擦。[答：F35.3N, 36°52]3-22直徑為d4cm,速度為v30m/s的水射流，在葉片一端流入，從另一端流出，速度大小不變，但方向隨葉片而偏轉(zhuǎn)，試求下列兩種情況下射流對(duì)葉片作用力。（1） 30。，（2） 0, 60°。［答：（1）FFX=1958N,=0,（2）F舊Fy 2 一3-27 已知某二兀不可壓縮流場(chǎng)速度分布Vxx4xy, 2 一3-27 已知某二兀不可壓縮流場(chǎng)速度分布Vxx4xy,Vy 2xy4y,試確定：（1）流動(dòng)是否連續(xù)（2）流場(chǎng)是否有旋（3）速度為零的駐點(diǎn)位置。（4）速度勢(shì)函數(shù)和流函數(shù)。1oon c［答：流動(dòng)連續(xù)；流場(chǎng)無(wú)旅；駐點(diǎn)為0,0和-4,0; -x32x2y2x2y2,3-23旋轉(zhuǎn)式噴水器由三個(gè)均布在水平平面上的旋轉(zhuǎn)噴嘴組成，總供水量為 qv,噴嘴出口截面積為A,懸臂長(zhǎng)為R,噴嘴出口速度方向與懸臂的夾角為。（1）不計(jì)一些摩擦，試求懸臂的旋轉(zhuǎn)角速度。（2）如果使已經(jīng)有角速度的懸臂停止，需要施加多大的外力矩M［答： -qV—sin,M Rqvsin］3AR 3A3-24判斷流場(chǎng)Vxx2xy2,vy 2xyy是有旋流動(dòng)還是無(wú)旋流動(dòng)。［答：無(wú)旋流動(dòng)］3-25設(shè)流場(chǎng)中的速度分布為Vx1,Vy2,試判斷是否存在流函數(shù) 和速度勢(shì)，若存在則繪出它們的分布圖。［答：y2x,x2y,為互相垂直的平行直線］3-26已知平面勢(shì)流的速度勢(shì)函數(shù) 4x2y2,試求速度和流函數(shù)。［答：v8jx2y2,與水平方向的夾角 arctany;8xy］xTOC\o"1-5"\h\z2 13rxy4xyy]3一， k 23-28已知（1）vr0,v—,k是不為零的常數(shù)；（2）vr0,v 2r,r為常數(shù)。試求上述兩流場(chǎng)中半徑為ri和上兩條流線間流量的表示式。[答：（1）qkln乜，（2）q12r；4]「2 23-29 源流和匯流的強(qiáng)度q均為60m2/s,分別位于x軸上的a,0、a,0點(diǎn),a為3m。計(jì)算通過(guò)（0,4m）點(diǎn)的流線的流函數(shù)值，并求該點(diǎn)的流速。[答：（1） 12.29;vx2.29m/s,v0]3-30 將速度為v平行于x軸的均勻流和在原點(diǎn)O的點(diǎn)源疊加而成如圖所示繞平面半柱體的流動(dòng)，試求它的速度勢(shì)和流函數(shù)，并證明平面半柱體的外形方程為rq /2vsin,它的寬度等于q/v。3-31設(shè)在1,0點(diǎn)置有 °的旋渦，在1,0點(diǎn)置有°的旋渦。試求沿下列路線的速度環(huán)量。（1）x2y24;（2）x12y21;（3）x 2,y2的一個(gè)方形框；（4）x0.5,y 0.5的一個(gè)方形框。3-32給定流場(chǎng)為vxm?，vy*r，vz0,其中C3-32給定流場(chǎng)為vx個(gè)圍繞Oz軸的任意封閉曲線，試用斯托克斯定理求此封閉曲線的速度環(huán)量，并說(shuō)明此環(huán)量值與所取封閉曲線的形狀無(wú)關(guān)。3-33已知某流場(chǎng)的速度為vcr,vr0,Vz0,其中c為常數(shù)，r&一y2。求：（1）沿曲線x2y2a2的速度環(huán)量；（2）通過(guò)上述封閉曲線所包圍的圓面積的旋渦強(qiáng)度J。[答： 2ca2,Jca2]3-34有一流場(chǎng)，在ra時(shí)，vx -2y2,vx——2y2,Vz0;在2xy 2xy

ra時(shí)，vx y,Vyx,vz0,求沿圖所示曲線14的半徑相等)的速度環(huán)量。14的半徑為ro。2 213和I4(k和2r02]3-35 設(shè)流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速度分量為y2z,Vyz2x,Vz求渦線方程。若渦管斷面dA0.0001m2,求旋渦強(qiáng)度J。，113和I4(k和2r02]3-35 設(shè)流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速度分量為y2z,Vyz2x,Vz求渦線方程。若渦管斷面dA0.0001m2,求旋渦強(qiáng)度J。第四章相似理論及量綱分析.為研究風(fēng)對(duì)高層建筑物的影響，在風(fēng)洞中進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)，當(dāng)風(fēng)速為V9m/s時(shí)測(cè)得迎風(fēng)面壓強(qiáng)為42N/m2,背風(fēng)面壓強(qiáng)為20N/m2,試求溫度不變風(fēng)速增至v12m/s時(shí)，迎風(fēng)面和背風(fēng)面的壓強(qiáng)。(74.67N,35.56N).一個(gè)潮汐模型，按弗勞得相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)，尺度比例系數(shù)為 l2000,問(wèn)原型中的一大，相當(dāng)于模型的時(shí)間是多少(32.2min).為研究輸水管道上直徑600mm閥門(mén)的阻力特性，采用直徑300mm,幾何相似的閥門(mén)用氣流做模型實(shí)驗(yàn)。已知輸水管道的流量為 0.283m3/s,試求模型的氣流量。(氣/水15.6)(qm2.207m3/s).有一內(nèi)徑d200mm的圓管，輸送運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)為 4105m2/s的油，其流量q0.12m3/s。若用d50mm的圓管分別用20c的水和20c的空氣作模型實(shí)驗(yàn)，試求模型相似時(shí)管內(nèi)應(yīng)有的流量。(7.553104m3/s,1.139102m3/s).用尺度比例系數(shù)?20的模型進(jìn)行溢流壩的實(shí)驗(yàn)，今在模型中測(cè)得通過(guò)流量qm0.19m3/s時(shí)，壩頂水頭Hm0.15m,壩趾收縮斷面出流速Vcm3.35m3/s,試求原型相應(yīng)的流量、壩頂水頭及收縮斷面處的流速。3 3. 、(q339.88m/s,Hp3m,vc15m/s)p cp.汽車(chē)的高度h2m,速度v108km/h,環(huán)境溫度為20C。為求汽車(chē)阻力在風(fēng)洞中做模型實(shí)驗(yàn)。設(shè)風(fēng)洞中溫度為 0C。氣流速度Vm60m/s,試求模型汽車(chē)的高度hm；若在風(fēng)洞中測(cè)得模型汽車(chē)阻力Fm1500N,原型汽車(chē)阻力有多大(hm0.873m,F1830N).光滑圓球以速度v1.6m/s在水中運(yùn)動(dòng)，為求圓球受到的阻力F,在風(fēng)洞中用直徑放大到2倍的光滑圓球進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)。為保證兩者相似，風(fēng)洞中的空氣速度應(yīng)多大若在風(fēng)洞中測(cè)到的阻力為Fm0.95N,則原型球的阻力有多大(vm12.5m/s,Fp4.4N).小球在不可壓縮粘性流體中運(yùn)動(dòng)阻力Fd與小球的直徑d、等速運(yùn)動(dòng)的速度v、流體的密度、動(dòng)力粘度系數(shù) 有關(guān)，試導(dǎo)出阻力的表達(dá)式。/ d2v2、(Fd f(Re) )4 2.雷諾數(shù)是流速v,物體特征尺度l,流體密度 ，以及流體動(dòng)力粘度系數(shù) 這四個(gè)物理量的綜合表達(dá)，試用 冗定理推出雷諾數(shù)的表達(dá)形式。lv(Re .不可壓縮粘性流體在水平圓管中做定常流動(dòng)時(shí)， 已知流量q與直徑d、單位長(zhǎng)度的壓降p/l及流體動(dòng)力粘度系數(shù) 有關(guān)。試用冗定理推出q與這些物理量的關(guān)系。(qC").圓型孔口出流的流速v與作用水頭H,孔口直徑d,流體的密度，動(dòng)力粘度系數(shù)和重力加速度g有關(guān)，試用冗定理推導(dǎo)孔口出流速度的表達(dá)式。(vf端,Re,)j2gh)第五章液流形態(tài)及水力損失5-1用直徑d=100mm的管道，輸送流量為10kg/s的水，如水溫5C,試確定管內(nèi)水的流態(tài)。如用這管道輸送同樣質(zhì)量的石油，已知石油的密度為p=850kg/m,運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù) 1.14cm2/s,試確定石油的流態(tài)。5-2有一矩形斷面小排水溝，水深h=15cm,底寬b=20cm,流速u(mài)=0.15m/§水溫為15C,試判別其流態(tài)。5-3溫度為t=20C的水，以Q=4000cm3/s的流量通過(guò)直徑d=10cm的水管，試判別其流態(tài)。如果保持管內(nèi)液體為層流運(yùn)動(dòng)，流量應(yīng)受怎樣的限制5-4有一均勻流管路，長(zhǎng)l=100m,直徑d=0.2m,水流的水力坡度J=,求管壁處和r=0.05m處切應(yīng)力及水頭損失。5-5輸油管管徑d=150mm,輸送油量Q=h,求油管管軸上的流速Umax和1km長(zhǎng)的沿程水頭損失。已知 =m3,v油=0.2cm2/s。5-6油以流量Q=7.7cm3/s,通過(guò)直徑d=6mm的細(xì)管，在l=2m長(zhǎng)的管段兩端接水銀差壓計(jì)，差壓計(jì)讀數(shù)h=18cm,水銀的容量9=m3,油的容重*=m3。求油的運(yùn)動(dòng)粘度5-7在管內(nèi)通過(guò)運(yùn)動(dòng)粘度v=0.013cm2/s。的水，實(shí)測(cè)其流量Q=35cn?/s,長(zhǎng)15m管段上水頭損失hf=2cmH20,求該圓管的內(nèi)徑。5-8液體薄層流(厚度為b)在斜面上向下呈均勻流動(dòng)，試用取隔離體方法證明：流速分布u—(b2y2)sin單寬流量Q——b3sin35-9半徑r0=150mm的輸水管在水溫t=15C下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所得數(shù)據(jù)為 p水=999kg/m3,以水=s/m2,u=3.0m/§入正(1)求管壁處、r=處、r=0處的切應(yīng)力。(2)如流速分布曲線在「二處的速度梯度為1/s,求該點(diǎn)的粘性切應(yīng)力與紊流附加切應(yīng)力。(3)求r二處的混合長(zhǎng)度及無(wú)量綱常數(shù) 疝如果令電pk二5-10圓管直徑d=15cm,通過(guò)該管道的水的速度u=1.5m/§水溫t=18C。若已知入亍試求粘性底層厚度自。如果水的流速提高至2.0m/s,6如何變化如水的流速不變，管徑增大到30cm,W又如何變化5-11鑄鐵輸水管內(nèi)徑d=300mm,通過(guò)流量Q=50L/s,水溫t=10C,試用舍維列夫公式求沿程阻力系數(shù)人及每公里長(zhǎng)的沿程水頭損失。5-12鑄鐵輸水管長(zhǎng)l=1000m,內(nèi)徑d=300mm,通過(guò)流量Q=100L/s,試按公式計(jì)算水溫為10C、15c兩種情況下的人及水頭損失hf。又如水管水平放置，水管始末端壓強(qiáng)降落為多少5-13城市給水干管某處的水壓 p=,從此處引出一根水平輸水管，直徑d=250mm,當(dāng)量粗糙高度△=0.4mm。如果保證通過(guò)流量為Q=50L/s,問(wèn)能送到多遠(yuǎn)(水溫t=25C)5-14一輸水管長(zhǎng)l=1000m,內(nèi)徑d=300mm,管壁當(dāng)量粗糙高度△=1.2mm,運(yùn)動(dòng)粘度V=1cms，試求當(dāng)水頭損失hf=7.05m時(shí)所通過(guò)的流量。5-15圓管直徑d=10cm,粗糙度△=2mm,若測(cè)得2m長(zhǎng)的管段中的水頭損失為0.3m,水溫為10C。問(wèn)此時(shí)是水力光滑管還是水力粗糙管流動(dòng)如管內(nèi)流動(dòng)屬水力光滑區(qū)，問(wèn)水頭損失可減至多少5-16混凝土排水管的水力半徑R=0.5mo水均勻流動(dòng)1km的水頭損失為1n,粗糙系數(shù)n=,試計(jì)算管中流速。5-17用泵水平輸送溫度t=20C及流量Q=90L/s的水，經(jīng)直徑d=250mm,l=1000m的新焊接鋼管至用水點(diǎn)，試求水頭損失。5-18容重丫=8435N/m的石油，在水泵壓力p=1930kPa下通過(guò)直徑d=250mm的水平輸油管，輸送距離l=20km,如運(yùn)動(dòng)粘度v=0.30ci2/s,試求石油的流量。5-19有一水管，管長(zhǎng)l=500m,管徑d=300m,粗糙高度△=0.2mm,若通過(guò)流量Q=600L/s,水溫20C,試：(1)判別流態(tài)；(2)計(jì)算沿程損失；(3)求斷面流速分布。5-20流速由J變?yōu)闃I(yè)的突然擴(kuò)大管，如分為二次擴(kuò)大，中間流取何值時(shí)局部水頭損失小，此時(shí)水頭損失為多少并與一次擴(kuò)大時(shí)的水頭損失比較。5-21水從封閉容器A沿直徑d=25mm、長(zhǎng)度l=10m的管道流入容器B。若容

器A水面的相對(duì)壓強(qiáng)為2個(gè)工程大氣壓，Hi=1m,H2=5m,局部阻力系數(shù)［進(jìn)=,t閥=,1彎=,沿程最系數(shù)入亍求流量Q。題5-20圖題5-21圖5-22自水池中引出一根具有三段不同直徑的水管如圖所示。已知d=50mm,D=200mm,l=100m,H=12m,局部阻力系數(shù)［進(jìn)=,（閥=,,沿程阻力系數(shù)入虧求管中通過(guò)的流量并繪出總水頭線與測(cè)壓管水頭線。5-23圖中l(wèi)=75cm,d=2.5cm,u=3.0m/§入?。圻M(jìn)=,計(jì)算水銀差壓計(jì)的水銀面高差hp,并表示出水銀面高差方向。題5-22圖

題5-23圖5-24如圖所示為一突然擴(kuò)大的管道，其管徑由 di=50mm突然擴(kuò)大到d2=100mm,管中通過(guò)流量Q=16m3/h的水。在截面改變處插入一差壓計(jì)，其中充以四氯化碳(2=1600kg/m3),讀得的液面高度差h=173mm。試求管徑突然擴(kuò)大的損失系數(shù)，并把測(cè)得的結(jié)果與按理論計(jì)算的結(jié)果相比較。5-25計(jì)算圖中逐漸擴(kuò)大管的局部阻力系數(shù)。已知d1=7.5cm,p1=工程大氣壓，d2=15cm,p2=工程大氣壓，l=150cm,流過(guò)白水量Q=56.6L/&題5-25圖5-26測(cè)定一蝶閥的局部阻力系數(shù)裝置如圖所示，在蝶閥的上、下游裝設(shè)三個(gè)測(cè)壓管，其間距l(xiāng)i=1m/2=2m。若圓管直徑d=50mm,實(shí)測(cè)▽i=150cm,▽2=125cm,▽3=40cm,流速u(mài)=3m/§試求蝶閥的局部阻力系數(shù)（值。題5-26圖5-27一圓形橋墩立于水中，橋墩直徑為0.4m,水深2m,平均流速2m/s試求橋墩受到的水流作用力。（水溫為20C）5-28一個(gè)直徑d=1cm,比重為的小球在靜水中下沉，達(dá)到等速沉降時(shí)速度U0=463m/s,求：（1）等速沉降時(shí)小球所受到的繞流阻力 D;（2）繞流阻力系數(shù)Cd及雷諾數(shù)Re（水溫為20C）第六章孔口、管嘴及有壓管道流動(dòng)6-1若管嘴出口面積和孔口面積相等，且作用水頭H也相等，為什么管嘴出流量要比孔口出流量大并寫(xiě)出管嘴收縮斷面處真空高度的表達(dá)式。6-2液流從貯藏箱的垂直側(cè)壁上的小孔口中水平射出，從收縮斷面處量起，水平射程為X,孔口中心離地高為y0試用x和y來(lái)表示出流流速。若貯液箱內(nèi)液面比孔口中心高出H,求流速系數(shù)的表達(dá)式習(xí)題6-26-3在混凝土壩中設(shè)置一泄水管，如圖所示，管長(zhǎng)l4m,管軸處的水頭H6m,現(xiàn)需通過(guò)流量qv10m3/s,若流量系數(shù) 0.82,試決定所需管徑d,

并求管道水流收縮斷面處的真空值習(xí)題6-36-4如題圖所示的水箱用隔板分成左右兩個(gè)水箱，隔板上開(kāi)一直徑di40mm的薄壁小孔口，水箱底接一直徑 d230mm的外管嘴，管嘴長(zhǎng)l0.1m,Hi3m。試求在恒定出流時(shí)水深H2和水箱出流流量qvi、qv206-5水從A水箱通過(guò)直徑為10cm的孔口流入B水箱，流量系數(shù)為。設(shè)上游水箱的水面高程Hi3m保持不變。若水箱A、B頂部均與大氣相通，求（1）B水箱中無(wú)水時(shí)，通過(guò)孔口的流量為多少（2）B水箱水面高程H22m時(shí)，通過(guò)孔口的流量為多少（3）若A箱水面壓力改為p0A2000Pa,H13m,B水箱水面壓力Pob 0,H22m,求通過(guò)孔口的流量。

習(xí)題6-56-6如圖所示虹吸管，上、下游水池的水位差H為2.5m,管長(zhǎng)Iac段為15m,Icb段為25m,管徑d200mm,沿程阻力每當(dāng)入0.025,入口水頭損失系數(shù)41.0,各轉(zhuǎn)彎的水頭損失系數(shù)均為，管頂允許真空高度 hv7m。試求通過(guò)流量及最大允許安裝高度hs0力系數(shù)10.4,力系數(shù)10.4,折角30o,試求管徑d6-7虹吸濾池的進(jìn)水虹吸管如圖所示。管長(zhǎng)li2.0m、123.0m,管徑d0.3m,沿程阻力系數(shù)入0.025,進(jìn)口局部損失系數(shù)（0.6,彎頭局部損失系數(shù)&1.4,出口局部損失系數(shù)Q1.00若通過(guò)流量qv0.2m習(xí)題6-7（將z改為H））6-8習(xí)題6-7（將z改為H））6-8一河下圓形斷面混凝土倒虹吸管，已知：粗糙系數(shù) n0.014,上下游水位差H