流体力学期末复习,计算部分

流体力学期末复习,计算部分(共12

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三计算题

一、粘性

1．一平板在油面上作水平运动，如图所示。已知平板运动速度V=s，板与固定边界的距离δ＝1mm，油的粘度μ＝·s。试求作用在平

板单位面积上的切向力。

2. 一底面积为4550cm， 质量为6kg的木块，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动， 木 块运动速度u21.2ms，油层厚度

1mm，斜面角20C（如图所示），求油的动 力粘度。

u二静力学

1．设有一盛水的密闭容器，如图所示。已知容器内点A的相对压强为×104Pa。若在该点左侧壁上安装一玻璃测压管，已知水的密度ρ＝1000kg/m3,试问需要多长的玻璃测压管？若在该点的右侧壁上安装一水银压差计，已知水银的密度ρHg＝×103kg/m3,h1=,试问水银柱高度差h2是多大？

2．如图所示的半园AB 曲面，宽度bA 1m，直径D3m，试求曲AB 所受的静水总压力。

D水水D/2B

2

3. 如下图，水从水箱经管路流出，管路上设阀门K，已知L=6m,α=30°,H=5m, B点位于出口断面形心点。假设不考虑能量损失，以

O-O面为基准面，试问：阀门K关闭时，A点的位置水头、压强水头、测压管水头各是多少？ 4. 5.

pa

A α O B O 4. 位于不同高度的两球形容器，分别贮有 Ag银。h1A•B•H

8.9kNm2的 油 和Bg10.00kNm2的盐水，差压计内工作液体为水

2m，h23m，h30.8m，若B点压强pB20Ncm2，求A点压强pA 的大小。

h1ABh2M 汞Mh3

5. 球形容器由两个半球面铆接而成，有8个铆钉，球的半径R求每个铆钉所受的拉力。

1m，内盛有水， 玻璃管中液面至球顶的垂直距离H1 .2m，

HR

6．设有一盛静水的密闭容器，如图所示。由标尺量出水银压差计左肢内水银液面距A点的高度h1=，左右两侧液面高度差h2=，试求

容器内液体中A点的压强，并说明是否出现了真空。已知水银的密度ρHg＝×10kg/m。

3

3

3

7．在储水容器垂直壁的下面，有一1/4圆柱面形的部件AB，该部件的长度L=，半径R=，水深H= ,试求水作用在部件AB上的总压力。

8. 一矩形挡水平板如图所示，板宽5m ，板高6m，试求作用于平板上的静水总压力的大 小、方向及作用点。

oooooooooooooooo1mA6mB三、运动学

1．直径d为100mm的输水管中有一变截面管段，其最小截面的直径d0为25mm，若测得管中流量Q＝10L/s，求输水管的断面平均流

速v和最小截面处的平均流速v0 。

四、动力学

1．已知二维流动 ux＝xt，uy

2．已知二维流动，ux

yt，试求t0时通过点（－1，－1）的流线。

Kx，uyKy，式中K为常数，试求流线方程

4

3. 设管路中有一段水平（xoy 平面内）放置的等管径弯管，如图所示。已知管径d=， 弯管与x轴的夹角－1 的平均流速V1y45， 管中过流断1

4ms，其形心处的相 对压强p19.81104Pa，若不计管流的能量损失，试求水流对弯管的作用R。

2V2p21p1o1V1R'y2R'xRx

4. 一水平放置的渐缩管，水从大直径d1断面流向小直径d2断 面。 已知d1200mm，

p140kNm2,V12ms,d2100mm，不计摩擦，试求水流对渐缩管的轴向推力。

12p1V1FV2p2d11d2

2

五、流体阻力与能量损失

1．设圆管直径d＝200mm，管长L=1000m，输送石油的流量Q=s,石油运动粘滞系数

1.6cm2/s，试求该管段的沿程损失h。

f

5

2. 如图所示，水流由水箱经等直径管道恒定出流，d=5cm，H=5m，水箱至出口全部水头 损失 hw0B1m，求管中流速和流量。

0Hd

33. 通过水平圆管流出的液体流量为0.110m3s，其装置如图所示。 试证明流动为层流（不计局部损失）。

H0.6md1cml1.2m

一、 明渠水流．

1、 有一梯形断面粘土渠道，已知底宽B=10米，均匀流水深H=3米，边坡系数m=,土壤的粗糙系数n=，通过的流量Q=39m/s,

试确定每公里长度上的沿程损失hf.

解： A=(b+mh)h=39, χ=b+2

3

1m2h=,

AQ=, V==s AR=

lv216 C=R= , hf=2cRn

1=

2．有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=，底宽b＝，槽长L＝120m。进口处槽底高程Z1=，出口槽底高程Z2＝，当槽中均匀流水深

h0=时，试求渡槽底坡i和通过的流量Q。

6

3．某矩形断面渠道，渠宽b＝，通过的流量Q＝s,试判别水深各为和时渠中水流是急流还是缓流？

七有压管流

1．设有一管路，如图所示，已知A点处的管径dA＝ m，压强pA＝70 kPa；B点处的管径dB＝ m，压强pB＝40 kPa，流速VB=1

m/s； A、B两点间的高程差Z=1 m。试判别A,、B两点间的水流方向，并求出其间的能量损失hw。

2. 用直径d5cm的虹吸管从水箱中引水，虹吸管最高点距水面h12.5m， 上升段损 失hw10.2m，下降段损失

hw20.5m。若虹吸管允许的最大真空度 为7.76mH2O， 那么该管最大流量是多少？

2h1112h2d33

31. 的直径d=8mm，通过流量Q77cm3s，在长度 l=2m 的管段两段，水银压差计读值hp9.6cm，油的密度

0.9103kgm3，水银的密度p13.6103kgm3，求断面 平均流速和沿程损失。

7

lhp

34．已知二维流动，ux

35．一圆弧闸门，宽度b小和方向。

Kx，uyKy，式中K为常数，试求流场的加速度。

4m，圆心角450， 半径R2m，闸门转轴恰与水面齐平（如图示），求水对闸门的总压力的大

AOBR

36．设有一密闭容器，液面上的压强为工程大气压，现在容器底部接一段管道，管长l为,与水平面成30°，出口断面直径d为

50mm，若管道进口断面中心位于水下深度H为5m,管道系统总水头损失hw

37．有一管道，已知半径r0＝15cm,测得其流动时水力坡度J＝，试求管壁处和离管轴r＝10cm处的切应力τ。

2.3m，求管道的出流量Q。

8

39．有一梯形断面渠道水流为均匀流，已知通过的流量Q＝39m/s,边坡系数m=，底坡i=,底宽b=10m,水深h=3m,试求粗糙系数n（用

曼宁公式计算）。

40．如图所示，一水平管路突然扩大，已知直径d1＝5cm，d2＝10cm ，管中通过的流量Q＝s，试求该突然扩大管段的局部水头损失

hj。

41．试求图中A、B、C三点的相对压强及绝对压强大小，已知当地大气压强为98kN3

m2。

C•3mBA•1m• 42. 水箱真空M的读数为0.98kN.m，水银柱液面差h20.2m，油的比重m2，水箱与油箱的液面差H15 g7.85kNm3，求h1为多少米？

Mp0 水 油Hh1h2CHg 9

44．图示平面闸门AB，宽1m，倾角450，左侧水深3m，右侧水深2m，试求静水总压力大小、方向和作用点。

A3mB

2m 45.为了收集某渠道糙率n的资料，今测得流量Q=s，水深h0=。在长为L=200m的渠段内水面降落Δz=，已知渠道断面尺寸底宽

b=，边坡系数m=。求n值。

i0.8103

46．设不可压缩流体平面无旋流动的流速势为

48. 输水管道直径d=50mm，流Q力系数。

阀 门xyxy, 它是否满足流体的连续性条 件。

33

3.34103m3s，水银压差计读值h150mm汞柱，沿程损失不计。试求阀门k的局部阻

h

49．一自重为9N的圆柱体，直径d＝，在一内径D=150mm的圆管中下滑，若圆柱高度h＝150mm，均匀下滑的速度v＝46mm/s，求圆柱体和管壁间隙中油液的粘滞系数μ的值。

10

d D h 50．如下图，为测盛水密封容器中液面压强并说明是否出现真空。

p0，在A点装一U型测压管，已知A点位于液面之下米，H=2米。试求液面的压强p，

0

p0 A • pa H 51．在水渠中放置一水平底边的矩形闸门，如图所示。已知闸门宽度b＝5m，闸门高度H＝,闸门前水深H1＝3m，闸门后水深H2＝，

求作用在闸门上的静水总压力的大小、方向和作用点。

。

52．图示一跨河倒虹吸圆管，管径d＝，长 l=50 m，两个 30折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为 ζ1=，ζ2=，ζ3=，沿

程水头损失系数λ=，上下游水位差 H=3m。若上下游流速水头忽略不计，求通过倒虹吸管的流量Q 。

53．已知二维流动 ux＝xt，uy

yt，试求t1时流体质点在（－1，－1）处的加速度。

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．设石油在圆管中作恒定均匀流，已知管径d＝10cm,流量Q＝500cm/s,石油密度3

850kg/m3，运动粘滞系数

1.810－5m2/s，确定每米管长的沿程损失hf

。

55．混凝土矩形渠道，已知水深h＝，底宽b＝，粗糙系数n＝，通过的流量Q＝s，试求渠道的坡度。

56. 图示有一水平放置的三通水管， 干管d11200mm，两支管d2d3800mm，2450， 干管Q12m3s，支管流量

2V1，求水流作用于支墩Q2Q3，断面1－1处的动水压强p1100kNm，断面1－1到2－2（ 或3－3）的水头损失hw2g的力。

21Q113Q3Q22xR3

57．有一过水断面为矩形的人工渠道，其宽度B为1m，测得断面1-1和2-2处的水深h1、h2分别为和，若断面2-2的平均流速为5m/s，试求通过断面1-1的平均流速V1和流量。

58. 有一圆柱形容器，内盛三种液体，上层为γ1=m3的油，中层γ2 =m3的水， 下层为γ3 =m3 的 汞。已知各层高度h均为1m ，容

器直d= ，当地大气 压强pa =98KN/m2 ，试求： A、B点的相对压强 (用KN/m2表示)

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1hh/2A•2hh3Bd•

59. 用4m1m的矩形闸门垂直挡水，水压力对闸门底部门轴的力矩等于多少？

4m轴

60.有一梯形断面的渠道，其宣泄流量Q＝s，渠道底宽b＝，正常水深h＝，边坡系数m=，壁面n＝，试确定渠道的底坡i＝？

62. 某速度场可表示为

uxxt

uyyt uz0试求：t=0时，通过点A(－1，－1)的流线。

63. 水流从水箱经水平管路流出，管道上设有一阀门K。已知H=，水平管路长20m，直径d=20mm，管路进口处的局部阻力ξ1＝，

阀门处ξ2＝，沿程阻力系数λ＝，确定管路的流量。

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．如图所示串联供水管路，各段管长lAB=500m，lBC=400m，lCD=300m；管径dAB=400mm，dBC=300mm，dCD=200mm；流量q1=50

l/s，q2=40 l/s,q3=30 l/s；若管路的沿程摩阻系数λAB=，λBC=，λCD=；D点所需的自由水头为25m，试求水塔的供水高度H。

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