流體力學第四章習題答案教學提綱

1、此文檔僅供收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系網站刪除只供學習與交流第四章習題答案選擇題 （單選題）4.1 等直徑水管，a-a 為過流斷面，b-b 為水平面， 1、2、3、4 為面上各點，各點的流動參數(shù)有以下關系： （c）aabb1324（a）1p=2p； （ b）3p=4p； （c）1z+1pg=2z+2pg； （d）3z+3pg=4z+4pg。4.2 伯努利方程中z+pg+22vg表示：（a）（a）單位重量流體具有的機械能；（b）單位質量流體具有的機械能；（c）單位體積流體具有的機械能； （d）通過過流斷面流體的總機械能。4.3 水平放置的漸擴管，如忽略水頭損失，斷面形心點的壓強，有以下關系：（c）

2、11p122p2（a）1p2p； （ b）1p=2p； （c）1p2p； （d）不定。4.4 黏性流體總水頭線沿程的變化是：（a）（a）沿程下降； （b）沿程上升；（ c）保持水平；（d）前三種情況都有可能。4.5 黏性流體測壓管水頭線的沿程變化是：（d）（a）沿程下降； （b）沿程上升；（ c）保持水平；（d）前三種情況都有可能。4.6 平面流動具有流函數(shù)的條件是：（d）此文檔僅供收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系網站刪除只供學習與交流無黏性流體； （b）無旋流動； （c）具有速度勢； （d）滿足連續(xù)性。4.7 一變直徑的管段ab， 直徑ad=0.2m，bd=0.4m， 高差h=1.5m， 今測得a

3、p=302/ mkn，bp=402/ mkn，b處斷面平均流速bv=1.5sm/.。試判斷水在管中的流動方向。 abh解：以過 a 的水平面為基準面，則a、b點單位重量斷面平均總機械能為：423230 101.0 1.50.404.89210009.80729.8070.2aaaaapvhzgg（m）23240 101.0 1.51.55.6921000 9.8072 9.807bbbbbpvhzgg（m）水流從 b 點向 a 點流動。答：水流從b 點向 a 點流動。4.8 利用皮托管原理，測量水管中的點速度v。如讀值h=60mm，求該點流速。水h汞u此文檔僅供收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系網站刪

4、除只供學習與交流解：32229.807 12.660 103.85hgghpu（m/s）答：該點流速3.85um/s。4.9 水管直徑50mm，末端閥門關閉時，壓力表讀值為212/mkn。閥門打開后讀值降至5.52/ mkn，如不計水頭損失，求通過的流量。解： （1）水箱水位321 1002.141000 9.807phzg（m）（2）閥門開啟后，從水箱液面到儀表處列伯努利方程，可得：22pvhgg35.5 10229.8072.145.571000 9.807pvg hg（m/s）20.055.570.0114qva（m3/s）答：通過的流量0.011qm3/s。4.10 水在變直徑豎管中流

5、動，已知粗管直徑1d=300mm ，流速1v=6sm/。為使兩斷面的壓力表讀值相同，試求細管直徑（水頭損失不計）。此文檔僅供收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系網站刪除只供學習與交流d2d13m解：以過下壓力表處的水平面為基準面，列伯努利方程如下：2211 1222121 222wpvpvzzhgggg1 20wh，13zm，20z取12，當12pp時，有：222211229.8073694.842vgzv29.74v（m/s）由連續(xù)性方程2211v av a12126300235.59.74vddv（mm）答：細管直徑為235.5mm。4.11 為了測量石油管道的流量，安裝文丘里流量計，管道直徑1d=

6、200mm，流量計喉管直徑2d=100mm，石油密度=8503/ mkg，流量計流量系數(shù)=0.95?，F(xiàn)測得水銀壓差計讀書ph=150mm，問此時管中流量q是多少。此文檔僅供收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系網站刪除只供學習與交流d1d2hp解：1hgpqkh油其中：0.95；22144120.2229.807440.03590.2110.1dgkdd0.15ph（m）11hghgppqkhkh水油水油10000.95 0.035913.610.158500.0511575（m3/s）51.2（l/s）答：此時管中流量q51.2l/s。4.12 水箱中的水從一擴散短管流到大氣中，直徑1d=100mm，該

7、處絕對壓強1p=0.5 大氣壓，直徑2d=150mm，試求水頭h，水頭損失忽略不計。此文檔僅供收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系網站刪除只供學習與交流hd1d2解： （1）以出水管軸線為基準面，列管徑1d與2d處的伯努利方程，可得：2211 122222pvpvgggg取121.0，20p，10.5 101.32550.663pkpa221122 pvv432221250.663 101101.325dvd1224101.3254.9940.1510.1v（m/s）（2）從液面到短管出口列能量（伯努利）方程。2224.9941.2722 9.807vhg（ m）答：水頭h1.27m。4.13 離心式通

8、風機用集流器a從大氣中吸入空氣，直徑d=200mm 處接一根細玻璃管，已知管中的水上升h=150mm，求進氣流量（空氣的密度=1.293/mkg） 。此文檔僅供收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系網站刪除只供學習與交流had解：以集流器軸線的水平面為基準面，從距進口一定距離的水平處列到測管處的伯努利方程，可得：22ahppvggg不計損失，取1.02ahppv其中0ap，則hphg水210002 0.15 9.80747.761.29hgv水（m/s）247.760.21.54qva（m3/s）答：進氣流量1.5qm3/s。4.14 一吹風裝置，進排風口都直通大氣，風扇前、后斷面直徑1d=2d=1m，排

9、風口直徑3d=0.5m，已知排風口風速3v=40sm/，空氣的密度=1.293/ mkg，不計壓強損失，試求風扇前、后斷面的壓強1p和2p。此文檔僅供收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系網站刪除只供學習與交流d1d2d3解：以過軸線的水平面為基準面，以2d及3d截面列伯努利方程：2233322222pvpvgggg其中30p，340v（m/s） ，231.0，232322dvvd4422223323221.290.51401967.52221.0vdpvvd（pa）從大氣到1d斷面，列伯努利方程：211 1002appvggg其中11.0，0ap（相對壓強） ，2312322dvvvd422111.29

10、0.54064.5221.0pv（pa）答：風扇前、后斷面的壓強164.5ppa，2p967.5pa。4.15 兩端開口的等直徑u形管，管內液柱長度為l，使液面離開平衡位置而造成液柱振蕩，水頭損失忽略不計，求液柱的振蕩方程z=tf。此文檔僅供收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系網站刪除只供學習與交流220011zz解：取 0-0 斷面為基準面，由非恒定流的伯努利方程：221122120122lpupuuzzdlgggggt1zz，2zz，120pp，12uu012luluzdlgtgt2ugztl,u z tu tdzu tdt222d zgzdtl令coszct，則2gl0022cossin2ggzz

11、tztll答：液柱的振蕩方程0022cossin2ggzztztll。此文檔僅供收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系網站刪除只供學習與交流4.16 水力采煤用水槍在高壓下噴射強力水柱沖擊煤層，噴嘴出口直徑d=30mm，出口水流速度v=54sm/，求水流對煤層的沖擊力。解：取控制體如圖，受力如圖。vpav2v1paf2q vvf22220.031000542.06144dfqvv（kn）水流對煤層的作用力與f構成作用力與反作用力，大小為2.061kn，方向向右。答：水流對煤層的沖擊力2.061fkn，方向向右。4.17 水由噴嘴射出，已知流量q=0.4sm /3，主管直徑d=0.4sm/，噴口直徑d=0.

12、1m，水頭損失不計，求水流作用在噴嘴上的力。此文檔僅供收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系網站刪除只供學習與交流dd解： （1）取過軸線的水平面為基準面，列螺栓斷面與出口斷面的伯努利方程：2211 122022pvvggg4222211212122vdpvvd22100050.933.181291.8542（kpa）1210.443.180.4qva（m/s）2220.4450.930.1qva（m/s）（2）取控制體如圖所示，列動量方程。p1v1fp2v22111q vvp af1121fp aq vv此文檔僅供收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系網站刪除只供學習與交流20.41291.8541 0.450.9

13、33.18143.2394（kn）答：水流作用在噴嘴上的力為143.239kn。4.18 閘下出流，平板閘門寬b=2m， 閘前水深1h=4m， 閘后水深2h=0.5m， 出流量q=8sm /3，不計摩擦阻力，試求水流對閘門的作用力，并與按靜水壓強分布規(guī)律計算的結果相比較。h1h2解： （1）由連續(xù)方程1122qh b vhb v118124qvhb（m/s）22882 0.5qvh b（m/s）（2）由動量方程，取控制體如圖。p1v1p2v2f211122q vvp ap af此文檔僅供收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系網站刪除只供學習與交流12122122hhfg hbg h bq vv221221

14、22hhgbq vv2240.51000 9.807 21000 8812298.46（kn）221140.510009.8073.52120.1422fg b靜（ kn）答：水流對閘門的作用力98.46fkn，按靜水壓強分布規(guī)律計算的結果120.14f靜kn。4.19 矩形斷面的平底渠道，其寬度b為 2.7m，渠底在某斷面處抬高0.5m，該斷面上游的水深為2m，下游水面降低0.15m，如忽略邊壁和渠底阻力，試求：（ 1）渠道的流量； （ 2）水流對底坎的沖力。2.0m0.5m0.15m解： （1）以上游渠底為基準面，列上、下游過水斷面的能力方程：2211 12221222pvpvzzgggg

15、其中：120appp，12.0zm，22.00.151.85zm 111qqvabh，222qqvabh12.0hm，22.00.150.51.35hm此文檔僅供收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系網站刪除只供學習與交流2222112222221112vvqzzgb hb h11221212222222212122111g zzg zzqbhhhb hb h1222 9.807 0.152.7 1.351.35128.47（m3/s）1118.471.572.72qqvabh（m/s）2228.472.322.71.35qqvabh（m/s）（2）取控制體如圖，列動量方程. p2v2fp1v121112

16、2q vvp ap af112221fp ap aq vv22122122hhgbgbq vv2212212hhgbq vv2221.351000 9.807 2.71000 8.472.32 1.572此文檔僅供收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系網站刪除只供學習與交流22.48（ kn）答： （1）渠道的流量8.47qm3/s； （2）水流對底坎的沖力22.48fkn。4.20 下列不可壓縮流體、平面流動的速度場分別為：（1）xu=y；yu=x（2）xu=xy；yu=xy（3）xu=22xyx；yu=(2)xyy試判斷是否滿足流函數(shù)和流速勢的存在條件，并求、。解： （1）0yxuuxy，滿足連續(xù)方程

17、，流速數(shù)存在。又111 1122yxzuuxy，有旋，故不存在。xuyy，yuxxddxdyxdxydyxy流速數(shù)2212xyc（2）1 120yxuuxy，流動不存在。（3）21210yxuuxxxy，故流速數(shù)存在。又1122022yxzuuyyxy，有旋，故存在勢函數(shù)。流函數(shù)與勢函數(shù)滿足：222xyuxyxxyuxyyyx解得：32211,32x yxxyxc y此文檔僅供收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系網站刪除只供學習與交流22dcxyxyyydy2012c yyc22320132xyxxyc又可解得：2313x yyxycx22ydcuxyyxyyxdx0dcdx，1cc23113x yyx

18、yc4.21已知平面流動的速度為直線分布，若0y=4m，0u=80/m s，試求： （1）流函數(shù)； （ 2）流動是否為有勢流動。yxu0y0o解：已知xucy，當04yym，80 xum/s。20c（s-1） ，20 xuy由連續(xù)性條件：0yxuuxy，0yuy0yu此文檔僅供收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系網站刪除只供學習與交流020yxddxdyu dxu dydxydyxy210yc，當0y時，0。210y110201022yxzuuxy（ s-1）流動有旋。答： （1）流函數(shù)210y； （2）流動有旋。4.22已知平面無旋流動的速度為速度勢222xxy，試求流函數(shù)和速度場。解：xy；yx22222222222242xyxxyyxyxy2224xyxxy222222xxyuxxy；2224yxyuyxy2222242xydxxydyddxdyxyxy2222222224xyxydxdyxyxy222222222422y constx constxyxxyyxxyydxdyxyxyxy2222211x constyconstydyxyxyxy222222yyxy