流体力学第八章习题答案
流体力学6,7,8章课后题答案
第六章 6-1解：层流状态下雷诺数Re 2000< 60.1Re 6.710vdv υ-⨯==⨯ ⇒60.120006.710v -⨯<⨯⇒62000 6.710/0.10.134(/)v m s -<⨯⨯= 即max 0.134/v m s =223max max max 0.13.140.1340.00105/ 1.05/44d Q Av v ms L sπ===⨯⨯≈=6-2解：层流状态下雷诺数Re 2000<3Re 20000.910120000.0450.1()vd d m d ρυ-=<⨯⨯⨯⇒<⇒<6-3解：3221.66100.21(/)0.13.1444Q v m s d π-⨯==≈⨯临界状态时Re 2000=52533Re Re0.210.1 1.0510(/)20001.05100.88109.2410()vd vd m s Pa s υυυμυρ---=⇒=⨯⇒==⨯⇒==⨯⨯⨯=⨯⋅ 6-4解：当输送的介质为水时：32210101270131444.(/)..Q v m s d π-⨯===⨯ 612701838632000151910..Re .vd υ-⨯===>⨯水 3015100001501...d -∆⨯== 根据雷诺数和相对粗糙度查莫迪图可知流态为水力粗糙。
当输送的介质为石油时：质量流量与水相等3310101010(/)Q kg s -=⨯⨯=31000118850.(/)Q m s == 2200118150********..(/)..Q v m s d π===⨯ 415030113184200011410..Re .vd υ-⨯===>⨯水3015100001501...d -∆⨯== 根据雷诺数和相对粗糙度查莫迪图可知流态为水力光滑。
6-5解：判断流态需先求出雷诺数()2900036009000088023144./..Re Q v m s Avd υ÷===⨯=冬季：421101./m s υ-⨯=40088021608820001110..Re ..vd υ-⨯===<⨯ ⇒ 流态为层流。
《工程流体力学》习题1～7章参考答案
等
学
校
教
材
过程装备与控制工程专业核心课程教材
工程流体力学
习题参考答案
主讲：陈庆光
化学工业出版社教材出版中心
黄卫星, 陈文梅主编. 工程流体力学, 北京：化学工业出版社教材出版中心，2001.8
习题 1-1 如图 1-9 所示，一个边长 200mm 重量为 1kN 的滑块在 20 斜面的油膜上滑动，油膜 厚度 0.005m，油的粘度 µ = 7 × 10−2 Pa ⋅ s 。设油膜内速度为线性分布，试求滑块的平衡速度。
V= 1000 3 1000 （因为是正方形容器，厚度为 3m） 。 m 的油，使左侧容器中的油的高度增加了 ρ油 g 3ρ油 g
假设此时右侧容器的水位在原来的基础上升高了 ym，则根据左右容器的尺寸关系，左侧的油 柱将下降 2ym。再根据等压面（等压面下降了 2ym 的高度）的性质有： 1000 1000 + ρ油 g h ( y + 2 y ) + (3 − 2) ⇒ y = 9 ρ g ≈ 0.01134m = 11.34mm 3ρ g = ρ水 g 水 油 习题 3-2 在海中一艘满载货物的船，其形态如图 3-10 所示。船底长度 12m，舱体宽度(垂直 于纸面)上下均为 6m，船长两端梯度均为 45 ，并近似取海水的密度为 1000 kg m3 。求船加 上货物的总质量。
参考答案 3
∂v ∂v y ∂vx ∂vz ∂v y ∂vx − − Ω = ∇×v = z − i + j+ ∂y ∂z ∂z ∂x ∂x ∂y ∂v ∂v cz cy j− k = x j+ x k = ∂z ∂y y2 + z2 y2 + z2
流体力学第八章答案
流体力学第八章答案【篇一：流体力学第8、10、11章课后习题】>一、主要内容（一）边界层的基本概念与特征1、基本概念：绕物体流动时物体壁面附近存在一个薄层，其内部存在着很大的速度梯度和漩涡，粘性影响不能忽略，我们把这一薄层称为边界层。
2、基本特征：（1）与物体的长度相比，边界层的厚度很小；（2）边界层内沿边界层厚度方向的速度变化非常急剧，即速度梯度很大；（3）边界层沿着流体流动的方向逐渐增厚；（4）由于边界层很薄，因而可以近似地认为边界层中各截面上压强等于同一截面上边界层外边界上的压强；（5）在边界层内粘性力和惯性力是同一数量级；（6）边界层内流体的流动与管内流动一样，也可以有层流和紊流2种状态。
（二）层流边界层的微分方程（普朗特边界层方程）??v?vy?2v1?p?vy?????vx?x?y??x?y2????p??0?y???v?vy???0?x?y??其边界条件为：在y?0处，vx?vy?0 在y??处，vx?v(x)（三）边界层的厚度从平板表面沿外法线到流速为主流99%的距离，称为边界层的厚度，以?表示。
边界层的厚度?顺流逐渐加厚，因为边界的影响是随着边界的长度逐渐向流区内延伸的。
图8-1 平板边界层的厚度1、位移厚度或排挤厚度?1?1?2、动量损失厚度?2?vx1?(v?v)dy?(1?)dy x??00vv?2?1?v2???vx(v?vx)dy???vxv(1?x)dy vv（四）边界层的动量积分关系式??2???p?vdy?v?vdy?????wdx xx??00?x?x?x对于平板上的层流边界层，在整个边界层内每一点的压强都是相同的，即p?常数。
这样，边界层的动量积分关系式变为?wd?2d?vdy?vvdy?? x?x??00dxdx?二、本章难点（一）平板层流边界层的近似计算根据三个关系式：（1）平板层流边界层的动量积分关系式；（2）层流边界层内的速度分布关系式；（3）切向应力关系式。
《流体力学》课后习题答案.pdf
得：T1 = t1 + 273 = 50 + 273 = 323K ，T2 = t2 + 273 = 78 + 273 = 351K
根据
p
=
mRT V
，有：
p1
=
mRT1 V1
，
p2
=
mRT2 V2
得： V2 V1
=
p1 p2
T2 T1
=
9.8067 104 5.8840 105
351 323
=
0.18
设管段长度 l，管段表面积： A = dl
单位长度管壁上粘滞力： = A u = dl u − 0 = 3.14 0.025 0.03
l y l
0.001
1-8 解： A = 0.8 0.2 = 0.16m2 ，u=1m/s， = 10mm ， = 1.15Pa s
T = A u = A u − 0 = 1.15 0.16 1 = 18.4N
1
=
T1 b
=
A b
u
−0 −h
=
0.7 0.06b b
15 − 0 0.04 − 0.01
=
21N
/m，方向水平向左
下表面单位宽度受到的内摩擦力：
2
=
T2 b
=
Au−0 b h−0
=
0.7 0.06b 15 − 0
b
0.01− 0
= 63N
/m，方向水平向左
平板单位宽度上受到的阻力：
= 1 + 2 = 21+ 63 = 84N ，方向水平向左。
h1 = 5.6m
2.4 解：如图 1-2 是等压面，3-4 是等压面，5-6 段充的是空气，因此 p6 = p5 ，6-7 是等压面，
华中科技大学流体力学习题参考答案（1）
严新华主编《水力学（修订本）》教材（科技文献出版社2001年版）部分习题参考答案第一章 习题答案1-1 水的运动粘性系数s m /10006.126-⨯=ν；空气的动力粘性系数s Pa ⋅⨯=-51081.1μ。
1-2 活塞移动速度s m V /49.0=。
1-3 动力粘性系数s Pa ⋅=151.0μ。
1-4 2/5.11m N =τ。
1-5 阻力矩m N M ⋅=6.39。
第二章 习题答案2-1（a ）图中2/6.68m KN p A =；绝对压强2/93.169m KN p A='。
（b ）图中22/4.29,0,/6.19m KN p p m KN p A B C -===；绝对压强222/93.71,/33.101,/93.120m KN p m KN p m KN p AB C ='='='。
2-2 20/4900m N p -=；液面真空值20/4900m N p V =。
2-3（1）2/54.115m KN p A ='；2/47.17m KN p A =。
（2）压力表读数m h m KN p M 213.1,/63.92==。
2-4 A 点表压强2/8.9m KN p A -=；液面空气真空度2/6.19m KN p V =。
2-5 m H 40.0=。
2-6 cm h 1284=。
2-7 O H 84.172mmh V =。
2-8 ①2/22.185m KN p p B A =-；②2/42.175m KN p p B A =-。
2-9 ⑴21/86.1m KN p p B A -=-为油时：ρ；⑵21/784.0m KN p p B A -=-为空气时：ρ。
2-10 ⎪⎭⎫⎝⎛-='b a 1ρρ；gH b a p p BA ρ=-。
2-11 241/1084.118m N p ⨯=。
2-12 )/3.101(/84.37822m KN p m KN p a =='取：。
流体力学课后习题答案
第一章习题答案选择题（单选题）1.1 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 ）几何的点；（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。
1.2 作用于流体的质量力包括：（c ）（a ）压力；（b ）摩擦阻力；（c ）重力；（d ）表面张力。
1.3 单位质量力的国际单位是：（d ）（a ）N ；（b ）Pa ；（c ）kg N /；（d ）2/s m 。
1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：（b ）（a ）剪应力和压强；（b ）剪应力和剪应变率；（c ）剪应力和剪应变；（d ）剪应力和流速。
1.5 水的动力黏度μ随温度的升高：（b ）（a ）增大；（b ）减小；（c ）不变；（d ）不定。
1.6 流体运动黏度ν的国际单位是：（a ）（a ）2/s m ；（b ）2/m N ；（c ）m kg /；（d ）2/m s N ⋅。
1.7 无黏性流体的特征是：（c ）（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RT p=ρ。
1.8 当水的压强增加1个大气压时，水的密度增大约为：（a ）（a ）1/20000；（b ）1/10000；（c ）1/4000；（d ）1/2000。
1.9 水的密度为10003kg/m ，2L 水的质量和重量是多少？ 解： 10000.0022m V ρ==⨯=（kg ）29.80719.614G mg ==⨯=（N ）答：2L 水的质量是2 kg ，重量是19.614N 。
1.10 体积为0.53m 的油料，重量为4410N ，试求该油料的密度是多少？ 解： 44109.807899.3580.5m G g V V ρ====（kg/m 3） 答：该油料的密度是899.358 kg/m 3。
1.11 某液体的动力黏度为0.005Pa s ⋅，其密度为8503/kg m ，试求其运动黏度。
水力学 第八章课后题答案
8.1 泄水建筑物下游常采用的水面衔接及消能措施有哪几种？它们各自 的水流特征是什么？ 答：底流式消能、挑流式消能、面流式消能。 底流式消能：高速流的主流在底部。 挑流式消能：下泄水流余能一部分在空中消散，大部分在水舌落入下游 河道后被消除。 面流式消能：高速流的主流位于表层，避免主流对河床的冲刷，余能通 过水舌扩散，流速分布调整及底部旋滚与主流相互作用而消除。
Frc
q2 ghc3
32.62 9.8 0.993
10.57
Lj 10.8 0.9910.57 1 0.98 87.37
LK 0.7 ~ 0.8 Lj 61.2 ~ 70 m
可取LK 65m
8.7 某电站溢流坝为3孔，每孔宽b为16m；闸墩厚4m； 设计流量Q为6480m3/s；相应的上、下游水位高程
p1 H
7 2.4
2.92
1取H H 0 2.4m E 0 p2 H 0 7 2.4 9.4m
hk
aq 2 3 g
3
1 82 9.8
1.87m
c
E0 hk
9.4 1.87
5.03，
0.95
由公式8.5，试算得：
hc 0.636m hc 4.2m 因hc ht故下游产生远驱式水跃衔接，需要修建消力池。
及河底高程如图所示。今在坝末端设一挑坎，采用 挑流消能。已知：挑坎末端高程为218.5m；挑角θ 为250；反弧半径R为24.5m。试计算挑流射程和冲 刷坑深度，下游河床为Ⅲ类岩基。
解：根据已知数据可得 p1 250.15 180 70.15m H 267.85 250.15 17.7m p1 70.15 3.96 1.33为高坝 H 17.7 ht 210.5 180 30.5m a 218.5 180 38.5m z 267.85 210.5 57.35m S1 267.85 218.5 49.35m p 250.15 218.5 31.65m
高等教育-《流体力学》课后习题答案
高等教育 --流体力学课后习题答案习题【1】1-1 解：已知：120t =℃，1395p kPa '=，250t =℃ 120273293T K =+=，250273323T K =+= 据p RT ρ=，有：11p RT ρ'=，22p RT ρ'= 得：2211p T p T '='，则2211323395435293T p p kPa T ''=⋅=⨯=1-2 解：受到的质量力有两个，一个是重力，一个是惯性力。
重力方向竖直向下，大小为mg ；惯性力方向和重力加速度方向相反为竖直向上，大小为mg ，其合力为0，受到的单位质量力为01-3 解：已知：V=10m 3，50T ∆=℃，0.0005V α=℃-1根据1V V V Tα∆=⋅∆，得：30.000510500.25m V V V T α∆=⋅⋅∆=⨯⨯=1-4 解：已知：419.806710Pa p '=⨯，52 5.884010Pa p '=⨯，150t =℃，278t =℃ 得：1127350273323T t K =+=+=，2227378273351T t K =+=+= 根据mRT p V =，有：111mRT p V '=，222mRT p V '=G ＝mg自由落体： 加速度a ＝g得：421251219.8067103510.185.884010323V p T V p T '⨯=⋅=⨯='⨯，即210.18V V = 体积减小了()10.18100%82%-⨯=1-5 解：已知：40mm δ=，0.7Pa s μ=⋅，a =60mm ，u =15m/s ，h =10mm根据牛顿内摩擦力定律：uT Ayμ∆=∆ 设平板宽度为b ，则平板面积0.06A a b b =⋅= 上表面单位宽度受到的内摩擦力：1100.70.06150210.040.01T A u b N b b h b μτδ-⨯-==⋅=⨯=--/m ，方向水平向左 下表面单位宽度受到的内摩擦力：2200.70.061506300.010T A u b N b b h b μτ-⨯-==⋅=⨯=--/m ，方向水平向左 平板单位宽度上受到的阻力：12216384N τττ=+=+=，方向水平向左。
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第八章习题答案选择题 （单选题） 明渠均匀流只能出现在： （ b ）（ a ）平坡棱柱形渠道； （b ）顺坡棱柱形渠道； （c ）逆坡棱柱形渠道； （d ）天然河道中。
水力最优断面是： （ c ）（a ）造价最低的渠道断面； （ b ）壁面粗糙系数最小的断面； （ c ）过水断面积一点，湿 周最小的断面； （ d ）过水断面积一定，水力半径最小的断面。
水力最优矩形渠道断面，宽深比 b/ h 是：（c ）（a ）增大；（b ）减小；（c ）不变；（d ）不定。
在流量一定，渠道断面的形状、尺寸一定时，随底坡的增大，临界水深将： （b ）（a ）增大；（b ）减小；（c ）不变；（d ）不定。
宽浅的矩形断面渠道，随流量的增大，临界底坡 i c 将：（b ）（a ） 增大；（ b ）减小；（c ）不变；（d ）不定。
明渠水流如图 8-49 所示，试求 1、2 断面间渠道底坡，水面坡度，水力坡度。
a ）；（b ）；（c ）；（d ）。
断面单位能量沿程的变化： de =0； ds 平坡和逆坡渠道中， （a ） de >0； ds 明渠流动为急流时：b ） a)F r >1； 明渠流动为紊流时： a )F r >1； b) de<0； ds(a)b) h >h c ； a ）b) h >h c ； 明渠水流由急流过渡到缓流时发生： 在流量 c ） c ）c ）d ）都有可能。
v <c ； v <c ； a ）a ）水跃；（b ）水跌；（c ）连续过渡； 定，d ） d ） de<0。
dhde<0。
dhd ）都可能。
渠道断面的形状、尺寸和壁面粗糙一定时，随底坡的增大，正常水深将：3 2 10.03330 3042 4.5 2 8 4 6.5 4.52g 2g0.0428 30答： 1、2 断面间渠道底坡 i 0.033，水面坡度 J p 0.05 ，水力坡度 J0.0428。
梯形断面土渠，底宽 b =3m ，边坡系数 m =2，水深 h =1.2m ，底坡 i =，渠道受到中等养护， 试求通过流量。
解： A h b hm 1.2 3 1.2 2 6.48 （ m 2）b 2 h 2 hm b 2h 1 m 23 2 1.2 5 8.367 （ m ）AR0.7745 （ m ），取 n 0.0225 （见教材 153 页表 6-4 ）2Q1R16 RiA6.48 0.774530.0002Qn R RiA 0.0225答：通过流量 Q 3.435 m 3 /s 。
解：5mv 1=4m/s4.5m3m30m2m8 6.5 30 0.05 33.435Q =m 3 /s ，底坡 i =，试按水力最优v 1=4m/s修建混凝土砌面（较粗糙）的矩形渠道，要求通过流量断面设计断面尺寸。
解：对矩形断面，水力最优断面满足b 2h 。
∴ A bh 2h2， b 2h 4h ，∴ R 2h 24h 212h 1.70 （ m ）， b 3.40（m ） 0.366hb mh 20.3662m∵ Q A 1 R 3i ，取 i 0.001， n 0.017 n4.14答：断面尺寸为 h 1.70 m ， b 3.40m 。
修建梯形断面渠道，要求通过流量 Q =1m 3/ s ，边坡系数 m =，底坡 i = ，粗糙系数 n =，试按不冲允许流速 v max =m/ s ，设计断面尺寸。
解：v max 0.8 ，∴ Q0.8 ，A AQ1vmax0.821.25又∵v max ，即 R 3n v max1120.03 0.80.502 0.0022∴有 hb mh 21.252h 10.0179.7123h12即有 hbh 22 2h1.25 3.42解得： h 21.87 h 0.684 0∴b 2.00 答：断面尺寸为 b0.51.32.012.455 m ），2.000.5 （m ） h 0.5 m 。
已知一钢筋混凝土圆形排水管道，污水流量 Q =m 3/s ，底坡 i =，粗糙系数 n =，试确定此管道的直径。
解： 取充满度为 h0.6 ，则 A 0.4920d 2， R 0.2776d 。
d ∴ Q 1 AR 3 i 1 0.4920d 2 0.2776d 3 0.005 1.0575d 3n 0.014 ∴ d 0.535 （ m ） h 2故应取 0.75 ，则由表 8-4 查得 A 0.6319 d 2， R 0.3017d d0.21.4357d 30.2， d 0.478（m ） 其中 A C h C 2， B C 2h C故取 d 500（ mm ） 答：管道的直径 d 500 mm 。
钢筋混凝土圆形排水管，已知直径d =1.0m ，粗糙系数 n =，底坡 i =，试校核此无压管道的 过流量。
解： 满流时的过流量Q 0 A 0 1R 2n1 2 d 30.0114 4d 02 d 40.0021 0.01230.000.996 m/s ）对管径为 1m 的输水管， 0.80由图 8-16 查得：Q0.98， ∴ Q 0.974 m/s ）0.80，解法 2：取d ∴ Q A R 3in2则 A 0.6736d0.67360.3042230.014 0.6736 ； R 0.3042d 0.3042 0.002 0.973 （ m 3/s ）答：无压管道的过流量 Q 0.973 m 3/s 。
三角形断面渠道，顶角为 90°，通过流量 Q =m 3/ s ，试求临界水深。
解： 临界水深满足Q 2 A C 3 gB C答：临界水深 h C 0.665 m 。
有一梯形土渠，底宽 b =12m ，边坡系数 m =，粗糙系数 n =，通过流量 Q =18 m 3/s ，试求临界水深和临界底坡。
解：QA C 3gB A Ch C b mh C12h C 1.5h C 2B Cb 2mh C 12 3h Ch C 0.6（ m ）临界底坡满足： i C g2 CCC C 2B C其中： A C 0.6 12 1.5 0.6 7.74 m 2B C 12 3h C 13.8 mC12 2 0.6 1 1.52 14.16 m答：临界水深 h C 0.6 m ，临界底坡 i C 0.00696 。
在矩形断面平坡渠道中发生水跃， 已知跃前断面的 Fr 1= 3 ，问跃后水深 h ''是跃h C 5 2hC2Q 2 15g2 0.82 59.8070.665 （ m ）12h C 1.5h C 212 3h C1829.807 33.04 iCgCC C 2B C0.006961R 1 6BCn前水深h' 的几倍？解： h 1 1 8Fr 12 1 11 8 3 1 2h 2 1 2 答：跃后水深 h ''是跃前水深 h'的 2倍。
试分析下列棱柱形渠道中水面曲线衔接的可能形式i 1<i ci 2>i ci 1<i ci 1<i 2<i ci 2<i c解：N 1 N1 CN 2CN 2i 2>i ci 1<i cN 1 N 1在该点相切1CN 2N 2i 1<i ci 1<i 2<i cCi2<ic有棱柱形渠道， 各渠段足够长， 其中底坡 0<i 1<i c ， i 2 >i 3 >i c ，闸门的开度小于临界水深 h c ， 试绘出水面曲线示意图，并标出曲线的类型。
CC 0<i 1<i ci 2>i ci 3>i c (i 3<i 2)解：C N 1h 01<h 02N 2h 01=h 02h01>h 02N 2h 01i 1>i cN 1h 02N 1N 1有矩形断面长渠道向低处排水，末端为跌坎，已知渠道底宽 h 0 =0.5m ，粗糙系数 n =，试求：（1）渠道末端出口断面的水深； （ 2）绘渠道中水面曲线示 意图。
解：（ 1）确定临界水深 h C 。
2）计算水面曲线N 20<i 1<i cN 3i 2>i cN2CN 3i 3>i c （i 3<i 2）b =1m ，底坡 i = ，正常水深R 0bh 0 b 2h 0 1 0.51 2 0.5 0.25 （ m ）∴h CK 0 i A 0n 1R 023i3bh C bb 2h C3130.50.25 2 3 0.0004 0.283Q223Q 2b 2g1321 31.0 0.283220.202iJ3）渠道水面曲线示意图：0.50.40.30.2026.69 6.28 3.89答：（1）渠道末端出口断面的水深为 0.202m ；（ 2）渠道中水面曲线示意图见上图。
矩形断面长渠道，底宽 b =2m ，底坡 i =，粗糙系数 n =，通过流量 Q =m 3/ s ，渠尾设有溢流 堰，已知堰前水深为 1.5m ，要求定量给出堰前断面至水深断面之间的水面曲线。
bh b 2h 1R 1 6 n2gR1R2C1 C2v 22C 2R3 J 10 32v解：（1）正常水深计算。
迭代计算：可得正常水深 h 0 1.04 m2）列表计算水面曲线。
bh b 2h 1 R 1 6 n2 v 2gR1 R22.15mC1C2Q 1 A 0 R 02 3in1bh 0 n231h0h 0 i 0.0114 2 h 023h00.0011 h 0∴h 023h 0 1 h 00.014 32 0.0010.6642v4 2C 2RJ 102）水面曲线图。
h (m)1.1 26.531.220.101.313.521.41.56.85 0.0。