流体力学期末考试计算
水水银题1图1、如图所示，用多管水银测压计测水箱表面的压强。
图中高程的单位为m 。
试求水箱表面的相对压强。
（ 水银的密度3/13600m kg =ρ）2、如图所示，密度3920/kg m ρ=的油在管中流动。
用水银压差计测量长度3l m =的管流的压差，其读数为90h mm ∆=。
已知管径25d mm =，测得的油的流量434.510/Q m s -=⨯，试求油的运动粘性系数。
3、图示一密闭容器，上层为空气，中层为ρ=800kg/m 3的石油，下层为ρ=1200kg/m 3的甘油。
试求：当测压管中甘油表面高程为9.14m 时压力表G 的读数。
题型一：曲面上静水总压力的计算问题（注：千万注意方向，绘出压力体）1、AB 曲面为一圆柱形的四分之一，半径R=0.2m ，宽度（垂直纸面）B=0.8m ，水深H=1.2m ，液体密度3/850m kg =ρ，AB 曲面左侧受到液体压力。
求作用在AB 曲面上的水平分力和铅直分力。
（10分） 解：（1）水平分力：RB R H g A h P z c x ⋅-==)2(ργ…….(3分)N 1.14668.02.0)22.02.1(8.9850=⨯⨯-⨯⨯=，方向向右（2分）。
（2）铅直分力：绘如图所示的压力体，则B R R R H g V P z ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+-==4)(2πργ……….（3分）1.15428.042.014.32.0)2.02.1(8.98502=⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⨯+⨯-⨯⨯=，方向向下（2分）。
2．有一圆滚门，长度l=10m ，直径D=4.2m ，上游水深H1=4.2m ，下游水深H2=2.1m ，求作用于圆滚门上的水平和铅直分压力。
ldQhG BA空 气 石 油甘 油7.623.661.529.14m11解题思路：（1）水平分力：l H H p p p x )(21222121-=-=γ 方向水平向右。
（2）作压力体，如图，则l D Al V p z 4432πγγγ⨯=== 方向垂直向上。
3.如图示，一半球形闸门，已知球门的半径m R 1= ，上下游水位差m H 1= ，试求闸门受到的水平分力和竖直分力的大小和方向。
解： (1)水平分力：()2R R H A h P c πγγ⋅+===左,2R R A h P c πγγ⋅='=右右左P P P x -=kN R H 79.30114.31807.92=⨯⨯⨯=⋅=πγ，方向水平向右。
（２）垂直分力：V P z γ=，由于左、右两侧液体对曲面所形成的压力体均为半球面，且两侧方向相反，因而垂直方向总的压力为0。
4、密闭盛水容器，已知h 1=60cm,h 2=100cm ，水银测压计读值cm h 25=∆。
试求半径R=0.5m 的半球盖AB 所受总压力的水平分力和铅垂分力。
解题思路：求液面的相对压强：kPa h h p Hg 47.276.0807.925.04.13310=⨯-⨯=-∆=γγ相对压强为0的假想液面在实际液面上方h 高度处m p h 8.2807.947.270===γ（1）AB 所受水平分力22R h A h p c x πγγ⋅'==，方向水平向左。
（2）铅垂分力：作曲面AB 的压力体，则压力体为半球内的部分34321R V p z πγγ==，方向垂直向上。
相应的课后习题中的题目 题型二：伯努利方程结合连续性方程以及流体静力学关系式联合求解问题1、如图所示，文丘里流量计管道直径d 1=200mm ，喉管直径d 2=100mm ，水银差压计读数y=20mm ，水银密度ρm =13.6×103kg/m 3，忽略管中水头损失，试求管道输水流量Q 。
2、一吸水装置，水池N 的水位不变，已知水位h 1、h 2和h 3的值，若不计损失，问喉部断面面积A 1和喷嘴断面面积A 2满足什么关系才能使水从水池M 引入管流中。
解题示例：对池N 的液面、喉部截面1列伯努利方程，有gV h h 22221=+① …….(2分)对0-0和1-1断面列伯努利方程gv p h 22111+=γ② …….(2分)当水刚好从水池M 引入管流时的喉部压强：31h p γ-=③ …….(2分)由②③可得，gv h h 22131=+④ …….(2分)由连续性方程2211A v A v =，联立①④求解，得31211221h h h h v v A A ++== …….…….(4分)3、 为测定汽油沿油管流过的流量，使油管有一段制成收缩的，水银压力计的两端分别连结油管的两处(如图示)。
当汽油流过管子时压力计高度差为h ，求汽油的流量大小。
假定汽油为理想不可压缩流体，流动是定常的，油管的直径为d 1，收缩处的直径是d 2。
4、 用文丘里流量计和水银压差计计测石油管流的体积流量Q 。
已知D 1=300mm ，D 2=180mm ，石油的密度ρ=890kg/m 3，水银的密度ρ'=13600 kg/m 3，水银面高差Δh=50mm ，流量系数ϕ=0.98，试求石油流量Q 。
解：对1，2断面应用伯努利方程，有 gv p z g v p z 2222222111++=++γγ(1) 则⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-+=-γγ22112122)(2p Z p Z g V V 式中，Z 和p 都在轴线上取值。
设截面1-1中心到右侧水银面高差为l ，则 ()()h g l Z Z g p h l g p ∆'++-+=∆++ρρρ1221 (2) 化简得 m h g P Z g p Z 7140.012211=∆⎪⎪⎭⎫⎝⎛-'=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+ρρρρ 由于2211A V A V =，(3)结果： s m A V Q 3221.0==μ5．如图所示，已知d 1 、 d 2 ,水银压差计中左、右水银面高差为h ∆, 试求水流量Q 。
6、如图的装置测量输油管道中弯管和阀门的局部损失系数。
管道的直径为m d 15.0=，油的流量s m q v /012.03=，密度为3/850m kg =ρ，水银的密度为3/13600m kg ='ρ，读得压差计左右两边的水银面高度差 mm h 10=∆，求此处的局部损失系数。
解：由题意：68.015.014.3012.04422=⨯⨯==d q v v πm/s 列0-0和1-1的断面伯努利方程：gv g v p g v p l 22022222211ζγγ+++=++ （1）v v v ==21 （2）由（1）、(2)得g v p p l 2221ςγγ=-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+ （3）由静力学关系：x h p h x l p Hg γγγγ+∆+=∆+++21)(， 将上式变形为h p p l Hg∆⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+121γγγγ （4） 由（3）、(4)得：h g v Hg∆⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=122γγς,略。
题型三：简单管路的计算1、有一虹吸管(如图)。
已知管径d =10 cm ，h 1=1.5 m ，h 2=3 m ，不计水头损失，取动能校正系数α＝1。
求断面c －c 中心处的压强p c 。
33.如图所示，在路基下设置一条钢筋混凝土倒虹吸管。
已知管径d=1m ，管长l AB =60m ，l BC =80m ，l CD =60m ，上、下游水位差H=3m ，进口局部阻力系数ζ进=0.5，弯管局部阻力系数ζ弯=0.12，出口局部阻力系数ζ出=1.0，钢筋混凝土管粗糙系数n=0.014，试求其流量Q.2.水塔经图示管道系统供水。
已知供水流量Q=0.1m 3/s,各段管长l 1=l 2=100m,l 2=50m,l 3=200m,各段管道直径d 1=d 4=200mm(比阻a 1=a 4=9.029s 2/m 6),d 2=d 3=150mm(比阻a 2=a 3=41.85s 2/m 6), 试求：(1)各并联管段的流量Q 2，Q 3；(2)水塔水面高度H 。
3.(本小题12分) 设水流由水箱经水平串联管路流入大气，如图所示。
已知AB 管段直径d 1=0.25m ，沿程损失h fAB =0.4gV 221，BC 管段直径d 2=0.15m ，已知损失h fBC =0.5gV 222，进口局部损失h j1=0.5g V 221，突然收缩局部损失h j2=0.32gV 222，试求管内流量Q 。
4.管道系统如图所示。
已知管长l=10m ，直径d=100mm ，沿程阻力系数λ=0.025，管道进口的局部阻力系数ζ1=0.5，管道淹没出流的局部阻力系数ζ2=1.0，如下游水箱水面至管道出口中心的高度h=2m ，试求： (1)管道系统所通过的流量Q ；(2)上游水箱水面至管道出口中心的高度H 。
题型四：明渠的水力计算1、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n =0.014，底宽b ＝1.5m ，槽长L ＝120m 。
进口处槽底高程Z 1=52.16m ，出口槽底高程Z 2＝52.04m ，当槽中均匀流水深h 0=1.7m 时，试求渡槽底坡i 和通过的流量Q 。
2、有一矩形断面混凝土渡槽(n =0.014)，底宽b ＝1.5m,槽长L ＝116.5m 。
进口处槽底高程Z 1=52.06m ，当通过设计流量Q ＝7.65m 3/s 时，槽中均匀流水深h 0=1.7m ，试求渡槽底坡和出口槽底高程Z 2？3、有一浆砌块石的矩形断面渠道，糙率n = 0.025，宽b = 6m ，当Q = 14.0m 3/s 时，渠中均匀水深h = 2m ，试判断渠道中的明渠水流流态。
4、有一矩形断面渠道，底宽b ＝1.5m ，底坡i ＝0.0004，糙率n ＝0.014，当槽中均匀流水深h 0=1.7m 时，试求通过的流量Q , 并判别是急流还是缓流。
5、一矩形水槽底宽b=50m ，过流量Q=500m 3/s ，渠道糙率n=0.01。
求（1）临界水深？（2）临界底坡？（3）若渠道水深h=10m ，要求用三种不同的方法判别水流是急流或是缓流。
（15分） 解：(1)临界水深m s m b Q q ⋅===/10505003,取0.1=α (1分) m gq h k 17.28.9103232===α （2分） （2）临界底坡25.10817.250m bh A k k =⨯==m h b k 34.5417.22502=⨯+=+=χ m A R kkk 997.134.545.108===χ m b B k 50==(2分) s m R nC kk /22.11201.0997.112/16161===(1分)4221046.85022.112134.548.9-⨯=⨯⨯⨯==kk kk B C g i αχ(2分)(3)若渠道水深10=h 米时，判别水流是急流或缓流（三种方法） ①m h m h k 17.210=>=，为缓流(2分)； ②25001050m bh A =⨯== m h b 70102502=⨯+=+=χ m AR 14.770500===χs m R n C k /77.13801.014.712/16/16/1===(1分)k i R C A Q K Q i <⨯=⨯⨯===-6222222221024.714.777.138500500，为缓流；(2分)③s m A Q v s m A Q v k k /61.45.108500/1500500===<===,为缓流 或1101.0108.91<=⨯==ghv F r ,缓流题型：动量方程结合伯努利方程以及连续性方程联合求解1. 水平流出的水射向一倾斜平板，若不计重力作用和水头损失，则分流前后的流速应当是相同的，即012υυυ==，求分流流量Q 1、Q 2和总流量Q 0的关系。
流体力学期末考试题及答案(精心总结)
流体力学期末考试复习题及答案1.粘度的单位是：kg/(s·m)2.现有2m3的液体重1500kg，它对水的比重是：0.75S=ρρwater=mvρwater=150021000=0.753. 在海拔4000m处测量一定体积的气体的真空度为25 kPa，在这个海拔下,大气压为61.64 kPa。
此时绝对压强是多少?P abs=P atm+P gauge=61.64+(−25)=36.64kPa4. 在室温下，直径为20 μm的水气泡的内外压差是多少?室温下空气中水的表面张力为0.0736N/mΔP=4σR=0.073610×10−6=29.44kPa5.能量的单位是：J=kgm2s2→{ML2T−2}6. 一个浮板在力F的作用下在水面上移动，水在y点的速度是u，水在底部表面受到的剪应力(y = 0)是多少?(水的μ = 0.001 Ns/m2)r=μⅆu ⅆyⅆu=ⅆ(y−y2)=1−2yτ|y=0=μ(1−2y)|y=0=μ⋅1=0.001N∕m26. 如图所示，一个液压升降机的驱动力为W (100 N)，计算F的值(D1 = 200 mm, D2 = 50 mm)A1=πD124，A2=πD224P=FA1=WA2，F=A1A2W=(D1D2)2W=(20050)2×100=1600N7. 如图所示，一个液压升降机的驱动力为W (100 N)，小活塞向下移动8厘米，大活塞移动多少距离?(D1 = 200 mm, D2 = 50 mm)V=A1S1=A2S2S1=A2A1S2=(D2D1)2S2=(50200)2×8=0.5cm8. 大气压力为101.3 kPa，表压为100mmHg。
绝对压强是多少kPa?P abs=P atm+P gage=101.3kPa+100760×101.3Pa=114.63kPa9. 如图所示，一个盘子浸入水中，水的重量作用在盘子上的力是多少?F=γℎA=9800×0.5×(0.5×0.7)=1715N10. 水银的比重是13.6，水银的压力是700毫米汞柱，水银的压强是多少，单位是kPa?γHg=Sγwater=13.6×9800P=γHgℎ=13.6×9800×0.7=93300Pa11. 当h = 15cm，H = 25cm时，计算水管内压力。
流体力学计算题及问题详解
第二章例1：用复式水银压差计测量密封容器内水面的相对压强，如下列图。
：水面高程z 0=3m,压差计各水银面的高程分别为z 1=, z 2=, z 3=m, z 4=m, 水银密度 3/13600m kg ρ='，水的密度3/1000m kg ρ= 。
试求水面的相对压强p 0。
解：ap z z γz z γz z γp =-----+)(')(')(3412100)()('1034120z z γz z z z γp ---+-=∴例2：用如下列图的倾斜微压计测量两条同高程水管的压差。
该微压计是一个水平倾角为θ的Π形管。
测压计两侧斜液柱读数的差值为L=30mm ，倾角θ=30∘，试求压强差p 1 – p 2 。
解： 224131)()(p z z γz z γp =-+-- θL γz z γp p sin )(4321=-=-∴例3：用复式压差计测量两条气体管道的压差〔如下列图〕。
两个U 形管的工作液体为水银，密度为ρ2 ，其连接收充以酒精，密度为ρ1 。
如果水银面的高度读数为z 1 、 z 2 、 z 3、z 4 ，试求压强差p A – p B 。
解： 点1 的压强 ：p A )(21222z z γp p A --=的压强：点)()(33211223z z γz z γp p A -+--=的压强：点 B A p z z γz z γz z γp p =---+--=)()()(3423211224 )()(32134122z z γz z z z γp p B A ---+-=-∴例4：用离心铸造机铸造车轮。
求A-A 面上的液体总压力。
解： C gz r p +⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2221ωρ a p gz r p +⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∴2221ωρ在界面A-A 上：Z = - ha p gh r p +⎪⎭⎫⎝⎛+=∴2221ωρ⎪⎭⎫⎝⎛+=-=∴⎰2420218122)(ghR R rdr p p F a Rωπρπ例5：在一直径d= 300mm ，而高度H=500mm 的园柱形容器中注水至高度h 1 = 300mm ，使容器绕垂直轴作等角速度旋转。
流体力学计算题复习
Pz上
gV上
g （ pmg
R)2R
R2
2
l
下半圆筒为
9.8
1000
(
23.72 103 9.8 103
0.5) 2 0.5
0.52 2
2
49.54
kN
Pz下
gV下
g
（ pmg
R)2R
R2 2
l
9.8 103
(
23.72 103 9.8 103
0.5) 2 0.5
0.52 2
曲面上流体静压力计算
pa
Fz B A (a)
pa 延伸面
B Fz A
(b)
2
pa
B B
Fz1
FC
C
Fz2 C
A A
(c)
3
自由液面
自由液面的延长面
A A
B 实压力体
自由液面 A
B
虚压力体
自由液面 A
自由液面 A
C
C
C
B
B
B
4
三.曲面上的静水总压力
大小： F = Fx2 + Fz2
方向： θ = tan1 Fz
Fz
=
ρgV
=
ρg
h2 R
4
R2
b
π 12
10009.831
4
1
= 21.70 kN
Fz A
R水
h1 h2
圆弧钢板AB上所受的水平压力为
Fx
=
ρghc Az
=
ρg
h2
R 2
R
b
B
=
1000
9.8
流体力学试卷及答案(期末考试)
流体力学试卷及答案一一、判断题1、根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。
2、一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均值。
3、流体流动时,只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。
4、在相同条件下，管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。
5、稳定（定常）流一定是缓变流动。
6、水击产生的根本原因是液体具有粘性。
7、长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。
8、所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。
9、外径为D,内径为d的环形过流有效断面，其水力半径为.10、凡是满管流流动，任何断面上的压强均大于大气的压强。
二、填空题1、某输水安装的文丘利管流量计，当其汞—水压差计上读数，通过的流量为,分析当汞水压差计读数，通过流量为 L/s。
2、运动粘度与动力粘度的关系是，其国际单位是 .3、因次分析的基本原理是： ;具体计算方法分为两种。
4、断面平均流速V与实际流速u的区别是。
5、实际流体总流的伯诺利方程表达式为，其适用条件是。
6、泵的扬程H是指。
7、稳定流的动量方程表达式为。
8、计算水头损失的公式为与。
9、牛顿内摩擦定律的表达式 ,其适用范围是。
10、压力中心是指 .三、简答题1、稳定流动与不稳定流动.2、产生流动阻力的原因。
3、串联管路的水力特性。
4、如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变?5、静压强的两个特性.6、连续介质假设的内容。
7、实际流体总流的伯诺利方程表达式及其适用条件。
8、因次分析方法的基本原理。
9、欧拉数的定义式及物理意义.10、压力管路的定义.11、长管计算的第一类问题。
12、作用水头的定义.13、喷射泵的工作原理.14、动量方程的标量形式.15、等压面的特性.16、空间连续性微分方程式及其物理意义.17、分析局部水头损失产生的原因。
18、雷诺数、富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义.19、流线的特性。
流体力学期末总复习
2.选择题（2′×10=20′）
3.计算题（共5题，共60分）
1）静止流体作用下的总压力；（10 ′）
2）动量定理；（12′） 3）π定理证明关系式； （10′） 4）实际流体伯努利方程，水头损失； （10′） 5）管系， U形管测压计，泵的有效功率。 （18′）
u x t u y ＝ t u z t
u x u x u x ux uy uz x y z u y u y u y ux uy uz x y z u z u z u z ux uy uz x y z
位变（迁移）加速度
p p0 gh
适用条件：静止、不可压缩流体。
帕斯卡定律：自由液面上 的压强将以同样的大小传 递到液体内部的任意点上
5.掌握流体静压力的计量标准及其表示方法
p pM pab pv pab
pab>pa
pa pab<pa p=0
绝对压力pab 表压 pM 真空压力（真空度） pv
注意：pv表示绝对压强小于当地大气压强而形成真空的程度，读正值！
2.掌握连续介质假设
内容： 不考虑流体的微观结构，而是采用简化模型来代替流体的真是 微观结构。流体充满着一个空间时是不留任何空隙的，即把流 体看做是连续介质。 意义： 不必研究大量分子的瞬间运动状态，而只要研究描述流体宏 观状态物理量。将一个本来是大量的离散分子或原子的运动 问题近似为连续充满整个空间的流体质点的运动问题。
液体在曲面上面，垂直分力方向向下。 液体在曲面下面，垂直分力方向向上。
第三章 流体运动学 1.了解描述流动的两种方法；
流体力学期末考试试题
流体力学期末考试试题一、选择题（每题2分，共20分）1. 流体力学中的“不可压缩流体”是指：A. 流体的密度不随时间变化B. 流体的密度不随空间位置变化C. 流体的密度既不随时间也不随空间位置变化D. 流体的密度随时间变化但与空间位置无关2. 根据Navier-Stokes方程，流体的加速度项表示为：A. \( \frac{\partial u}{\partial t} \)B. \( \frac{\partial u}{\partial x} \)C. \( u \cdot \nabla u \)D. \( \nabla \cdot u \)3. 流体的粘性系数与下列哪项无关？A. 温度B. 压力C. 流体类型D. 流速4. 雷诺数（Re）是无量纲数，用于描述流体流动的特性，其表达式为：A. \( \frac{密度 \times 速度 \times 长度}{粘性} \)B. \( \frac{速度 \times 长度}{粘性} \)C. \( \frac{密度 \times 速度}{粘性} \)D. \( \frac{速度 \times 粘性}{密度} \)5. 流体静力学中，压强的分布与哪些因素有关？A. 流体的密度B. 重力加速度C. 流体的深度D. 所有上述因素二、简答题（每题10分，共30分）6. 解释什么是伯努利定律，并简述其在实际工程中的应用。
7. 描述什么是流体的粘性，并解释它如何影响流体流动。
8. 说明什么是流体的湍流和层流，它们各自的特点是什么？三、计算题（每题25分，共50分）9. 一个水力发电站的水流通过一个半径为1米的管道，水流的速度在管道入口处为2米/秒，出口处为6米/秒。
假设管道是水平的，忽略摩擦损失，求管道出口处的压强。
10. 一个圆形管道的直径为0.2米，管道内水流的雷诺数为2000。
如果管道的摩擦系数是0.02，请计算管道的流速和流量。
四、论述题（共30分）11. 讨论流体力学在航空航天领域的重要性，并给出至少两个具体应用实例。
流体力学期末考试复习题目(合肥工业大学出版社)
2.9 如图示一铅直矩形平板AB 如图2所示，板宽为1.5米，板高h =2.0米，板顶水深h 1=1米，求板所受的总压力的大小及力的作用点。
解法一：将坐标原点放在水面与直板延长线的交点，水平向右为O-x 轴，竖直向下为O-y 轴，建立直角坐标系O-xy ，在y 方向上h 处取宽度为d h 的矩形，作用力d F 为h h A h F d 5.1d d γγ==在y 方向上积分得总压力F 为N 1088.5])[(25.1d 5.1d 4212111⨯=-+===⎰⎰++h h h h h F F h h h h h h γγ总压力的作用点为121.5d d 2.167m h h hD h h h Fy FFγ+===⎰⎰解法二（直接运用公式）： （1） 总压力F 为：3412()9.810(1) 1.52 5.881022c c h F p A h A h bh N N γγ===+=⨯⨯+⨯⨯=⨯（2）总压力的作用点为311112() 2.167m 2()2c D c c bh J h y y h h y A h bh =+=++=+2.10 如图示为一侧有水的倾斜安装的均质矩形闸门，其宽度b =2m ，倾斜角α=60，铰链中心O 位于水面以上C =1m ，水深h =3m ，求闸门开启时所需铅直向上的提升力T ，设闸门重力G =0.196×105N 。
（要注意理解力矩平衡原理和合力矩定理）力矩平衡原理：如果把把物体向逆时针方向转动的力矩规定为正力矩，使物体向顺时针方向转动的力矩规定为负力矩，则有固定转动轴的物体的平衡条件是力矩的代数和为零。
合力矩定理：平面力系的合力对平面上任一点之矩，等于各分力对同一点之矩的代数和。
解法一：建立坐标系O-xy ，原点在O 点，Ox 垂直于闸门斜向下，Oy 沿闸门斜向下，如下图（1），浸在水中的闸门上的作用力 （不计大气压力）为C 2sin 60h bhF h A γγ==⨯设压力中心为D 到ox 轴的距离为D y ，则有（1） （2）30C D C C ()212sin 60sin sin 602sin 60sin 603sin 60()2sin 60sin 60b h h J C h C h y y h bh y A α=++=++=+当闸门转动时，F 与G 产生的合力矩与提升力T 产生的力矩相等，则有2()2()tan 602sin 60sin 603sin 602tan 60T C h bh C h h CG γ++=++则T 大小为22552/3981023123/30.19610 1.6310N sin 22sin120132bh C h G T C h γα+⨯⨯+⨯⨯=⨯+=⨯+=⨯++解法二：建立坐标系O-xy ，原点在液面与闸门的交点，Ox 垂直于闸门斜向下，Oy 沿闸门斜向下，如上图（2），浸在水中的闸门上的作用力 （不计大气压力）为C 2sin 60h bhF h A γγ==⨯设压力中心为D 到ox 轴的距离为D y ，则有3C D C C ()212sin 602sin 603sin 60()2sin 60sin 60b h J h h y y h bh y A =+=+=当闸门转动时，F 与G 产生的合力矩与提升力T 产生的力矩相等，则有2()()tan 602sin 60sin 602tan 60D T C h bh C h Cy G γ++=++则T 大小为22552/3981023123/30.19610 1.6310Nsin 22sin120132bh C h G T C h γα+⨯⨯+⨯⨯=⨯+=⨯+=⨯++2.12 在水深2m 的水池下部有一个宽为1m ，高为H =1m 的正方形闸门OA ，其转轴在O 点处，试问在A 点处需加多大的水平推力F ，才能封闭闸门？ 解法一：将y 轴取在闸门上，竖直向下，原点为水面与闸门延长线的交汇点 液面下深度h=y 处微面积d A 上的微液作用d F 为dF hdA hbdh γγ==闸门上的总作用力为 223d d 2HHHHF F hb h γγ===⎰⎰设压力中心为D 到原点的距离为D y ，则有22211D d d 1.56m 3/2h F h hy Fγγ===⎰⎰由'(2)D F H H y F =-得 (2)0.44'6474.6N1D H y F F F H -=== 解法二：将y 轴取在闸门上，竖直向下，原点为水面与闸门延长线的交汇点 设闸门上的总作用力为F ：31()(1)11222c H F h A H bH γγγγ==+=+⨯⨯⨯=设压力中心为D 到原点的距离为D y ，3112() 1.56m 2()2c D c c bH JH y y H H y AH bH =+=++=+由'(2)D F H H y F =-得 (2)0.44'6474.6N1D H y F F F H -=== 2.13 如图示，a 和b 是同样的圆柱形闸门，半径R =2m ，水深h =R =2m ，不同的是图（a ）中水在左侧，而图（b ）中水在右侧，求作用在闸门AB 上的静水总压力P 的大小和方向？（闸门长度（垂直于纸面）按1m 计算）。
流体力学计算题（有答案）
《流体力学》计算题及答案。
2、当压强增加4×104Pa 时，某种液体的密度增长0.015%，求该液体的压缩系数。
解：0=+=⇒=dV Vd dM V M ρρρρρd dV V -=N m dp d dp V dV p /1075.3104%015.011294-⨯=⨯==-=ρρβ3、将一根长度L 为800mm ，直径d 为45mm 的圆轴水平放置于内径D 为50mm 的圆管中央，圆柱体与圆管的间隙充满密度为925kg/m 3、运动粘度s m /105.624-⨯=ν的油液。
求将圆柱体以0.8m/s 的速度作水平移动时所需的拉力F 为多少牛顿？（间隙中的速度分布可认为是线性分布）。
答案： N F 8.21=4、(将一根长度L 为1m ，直径d 为200mm 的圆柱体水平放置于内径D 为206mm 的圆管中央，圆柱体与圆管的间隙充满密度为920kg/m 3的油液。
测得将圆柱体以1m/s 的速度作水平移动时的拉力F 为108牛顿，求该油液的运动粘度（间隙中的速度分布可认为是线性分布）。
答案：运动粘度s m /106.524-⨯=ν6、液体通过装置DV 的阻力损失由倒置U 形差压计测量。
液体的密度为1500kg/m 3。
差压计中的指示液体使用密度为750 kg/m 3的油。
求如图所示标定值时，A 和B 的压强水头变化。
解：设差压计中的工作液体密度为Pam8、已知速度场⎪⎩⎪⎨⎧-=-=)/()/(2222x y ax x y ay u υ，其中a 为常数。
（１）试求流线方程（２）判断流动是否无旋，若无旋则求速度势ϕ。
答案：（１）流线方程C y x =-22（２）因为22y x x y u +=∂∂-∂∂υ除了０点外，022≠+=∂∂-∂∂y x xy u υ，所以是有旋的，不存在速度势。
9、在平面不可压缩流动中，已知速度势函数233xy x -=ϕ，求相应的流函数。
答案：10、已知某不可压缩流体平面流动的速度分布规律为：⎩⎨⎧--=-+=yxy yx x u 22422υ判断说明该流动是否连续？是否无旋？并求出流函数。
流体力学题库及答案期末考试题
流体力学题库及答案期末考试题1.流体中作用的质量力包括惯性力、压力、摩擦力和表面张力。
2.层流和紊流的本质区别在于层流没有径向脉动，而紊流有。
3.如果水流的沿程水力摩擦系数λ只与边界粗糙度有关，则可以判断该水流属于紊流粗糙区。
4.一个工程中的大气压可以用1.013×10^5 Pa或9.8×10^4 Kgf/cm^2表示。
5.长管的总水头线与测压管水头线相重合。
6.绝对压强p_abs、相对压强p、真空值p_v和当地大气压强p_a之间的关系是p_v=p_a-p_abs。
7.将管路上的阀门关闭时，阻力系数不变。
8.如果忽略流体的重力效应，则不需要考虑雷诺数这个相似性参数。
9.水泵的扬程是指水泵提水高度加上吸水管与压水管的水头损失。
10.紊流粗糙区的水头损失与流速成二次方关系。
11.雷诺数是判别层流和紊流的重要的无量纲数。
12.离心泵性能曲线中的H-Q线是在功率一定的情况下测定的。
13.离心泵并联操作的目的是增大流量。
14.离心泵最常用的调节方法是改变压出管路中阀门的开度。
15.在并联管路问题中，任一管路的水头损失相同。
16.当作用水头相同时，孔口的过流量要比相同直径的管咀过流量大。
17.根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强数值相等。
18.已知水流的沿程水力摩擦系数λ只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于无法确定。
19.紊流的断面流速分布规律符合对数分布。
20.长管的总水头线与测压管水头线相重合。
21.液流的沿程水力摩擦系数与边壁粗糙度和雷诺数都有关，即可判断该液流属于数值不等。
22.液体中某点的绝对压强为108kN/m2，则该点的相对压强为2 kN/m2.23.静止液体中同一点沿各方向上的压强数值相等。
24.离心泵的扬程是单位重量液体出泵和进泵的机械能差值。
25.紊流粗糙区的水头损失与流速成二次方关系。
26.雷诺数是判别层流和紊流的重要的无量纲数。
27.层流断面流速分布规律符合抛物线分布。
06级研究生高等流体力学期末考试试题及参考答案
06级研究生高等流体力学期末考试试题一、概念题：1． 什么是边界层厚度，位移厚度和动量损失厚度，并解释其物理意义。
边界层中速度为99％主流速度的位置到壁面的垂直距离。
位移厚度001 *u dy u δ∞⎛⎞=−⎜⎟⎝⎠∫由于壁面存在，使得流量减少，相当于壁面向外推移了一定的厚度。
动量亏损厚度0001 u u dy u u θ∞⎛⎞=−⎜⎟⎝⎠∫由于由于壁面存在，使得动量通量减少，相当于壁面向外推移了一定的厚度。
2． 什么是牛顿传热定律，试解释自然对流不满足牛顿传热定律的原因。
单位时间单位面积的换热量正比于温差。
自然对流中温差不仅影响换热，而且影响速度场，从而改变换热系数，换热量与温差的关系不是线性的。
3． 分析Ekman 层和静止坐标系中壁面边界层的相同点与不同点。
相同点：Ekman 层和边界层都是自由流与固壁之间的运动，需要考虑粘性力的影响。
Ekman 层坐标系是旋转的，边界层的坐标系是不旋转的。
不同点：Ekman 层中粘性力和科氏力平衡，U ,仅是的函数，与V z x,y 无关，Ekman 层厚度是常数。
边界层中惯性力与粘性力平衡，速度沿流动方向是变化的，边界层的厚度是变化的。
4． 什么是Kelvin-Helmholtz 不稳定，举例说明哪些流动可以产生K-H 不稳定。
剪切流中，由于速度分布有拐点引起的不稳定性过程。
平面混合层、自由射流，尾流中都可以产生K-H 不稳定。
5． 湍流粘性系数的定义，并说明它与分子粘性系数的区别。
湍流应力张量和平均流场应变率之间的线性关系，比例系数为湍流粘性系数。
湍流粘性系数不是物性参数，与流场结构有关。
分子粘性系数是物性参数。
二、密度为ρ的不可压缩均质流体以均匀速度1u 进入半径为R 的水平直圆管，出口处的速度分布为()2221ru C R =−，式中C 为待定常数，r 是点到管轴的距离。
如果进口和出口处的压强分别为1P 和2P ，求管壁对流体的作用力。