水力学(闻德荪)习题答案第四章
水力学习题与答案
水力学习题与答案一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1.圆管突然扩大的局部水头损失等于（）的速度水头。
A、断面变化前流速B、断面变化前后流速和C、断面变化前后流速差D、断面变化后流速正确答案：C2.明渠的实际底坡大于临界底坡，可判定其上的明渠均匀流为（）。
A、层流B、急流C、临界流D、缓流正确答案：B3.急变流过水断面上的动水压强可能比静水压强大，也可能比静水压强小，取决于流线弯曲的（）。
A、程度B、方向C、曲率半径D、圆心角正确答案：B4.平顶堰上闸孔出流，闸后发生（），闸孔为淹没出流。
A、临界水跃B、淹没水跃C、稳定水跃D、远驱水跃正确答案：B5.紊流阻力平方区时的水力阻力以()为主。
A、粘滞切应力B、正应力C、附加切应力D、剪应力正确答案：C6.紊流粗糙区的沿程阻力系数λ与()无关，仅与相对光滑度有关。
A、相对光滑度B、雷诺数C、谢才系数D、相对粗糙度正确答案：B7.临界流时，矩形断面的断面比能等于临界水深的（）倍。
A、0.5B、1C、2D、1.5正确答案：D8.（）是某一瞬时在流场中绘出的曲线，该曲线上每一点处的流速矢量均与该曲线相切。
A、迹线B、等速线C、流线D、等势线正确答案：C9.水利工程中的水流绝大多数处于紊流（），谢才系数可用曼宁公式计算。
A、光滑区B、过渡粗糙区C、粗糙区D、过渡区正确答案：C10.明渠均匀流中，水流在一定距离上因渠底高程降落而引起的势能减小值恰好用于克服水头损失，从而保证了（）沿程不变。
A、势能B、动能C、总机械能D、位能正确答案：B11.管道中心处的切应力为（），沿半径方向逐渐增大，管壁处达到最大。
A、0B、0.4PaC、0.2PaD、0.3Pa正确答案：A12.消能坎式消能池的消能坎为（），则不需要设置第二道消能坎。
A、无侧收缩堰B、淹没堰C、有侧收缩堰D、非淹没堰正确答案：B13.从一点分开而不在另一点汇合的管道称为（）。
A、并联管道B、串联管道C、分叉管道D、管网正确答案：C14.尼古拉兹图全面反映了不同相对光滑度时沿程阻力系数λ与（）之间的关系。
20120503水力学第四章第二部分
山东交通学院
复习
1、何谓短管和长管？这种分类有何实际意义？ 答：长管：指管道中以沿程水头损失为主，局部水头损 失和流速水头所占比重小于（5%-10%）的沿程水头损失， 可予以忽略的管道。 短管：局部水头损失和流速水头不能忽略的管道需要同 时计算hf、hj、αv2/2g的管道。
2、当边界条件相同时，简单管路自由出流与淹没出流的流 量计算式中，其流量系数值是否相等？为什么？
小孔口出流：若孔径d（或孔高e）＜ H/10， 称小孔口出流。
大孔口出流：若孔径d（或孔高e）≥ H/10，称大孔口出流。 2、按孔口作用水头（或压力）的稳定与否分 恒定孔口出流：出流水头不变 非恒定孔口出流：出流水头变化
4.5 孔口出流水力计算
3、按出口出流后的周围介质分
自由出流：若液体经孔口流入大气，称自由出流。 淹没出流：液体经孔流入充满液体的空间，称淹没出流。
vc
3～4D
v
4.6 管嘴出流水力计算 列1－1和2－2断面的伯努利方程，以管嘴中心线 为基准线。 2 2 2
H
1v1
2g
2v2
2g
v2 2g
令 H0 H
1v12
2g
，代入上式，整理得管嘴出流流速为
1 v2 2
2 gH 0 n 2 gH 0
4.6 管嘴出流水力计算
C、孔口上、下游水面差； D、孔口壁厚。 问题2：请写出下图中两个孔口Q1和Q2的流量关系式（A1
＝A2）。（填>、< 或＝）
图1 图1：Q1<Q2；
图2 图2：Q1＝Q2。
4.5 孔口出流水力计算
三、薄壁大孔口恒定出流
由于大孔口的高度e与其形心处水深H相比较大，应考虑
水力学(闻德荪)习题答案第四章
选择题（单选题）等直径水管，A-A 为过流断面，B-B 为水平面，1、2、3、4为面上各点，各点的流动参数有以下关系：（c ）（a ）1p =2p ；（b ）3p =4p ；（c ）1z +1p g ρ=2z +2p g ρ；（d ）3z +3p g ρ=4z +4pgρ。
伯努利方程中z +p g ρ+22v gα表示：（a ）（a ）单位重量流体具有的机械能；（b ）单位质量流体具有的机械能；（c ）单位体积流体具有的机械能；（d ）通过过流断面流体的总机械能。
水平放置的渐扩管，如忽略水头损失，断面形心点的压强，有以下关系：（c ）p p 2（a ）1p >2p ；（b ）1p =2p ；（c ）1p <2p ；（d ）不定。
黏性流体总水头线沿程的变化是：（a ） （a ）沿程下降；（b ）沿程上升；（c ）保持水平；（d ）前三种情况都有可能。
黏性流体测压管水头线的沿程变化是：（d ） （a ）沿程下降；（b ）沿程上升；（c ）保持水平；（d ）前三种情况都有可能。
平面流动具有流函数的条件是：（d ） 无黏性流体；（b ）无旋流动；（c ）具有速度势；（d ）满足连续性。
4.7一变直径的管段AB ，直径A d =0.2m ，B d =0.4m ，高差h ∆=1.5m ，今测得A p =302/m kN ，B p =402/m kN ， B 处断面平均流速B v =1.5s m /.。
试判断水在管中的流动方向。
解： 以过A 的水平面为基准面，则A 、B 点单位重量断面平均总机械能为：42323010 1.0 1.50.40 4.89210009.80729.8070.2A A A A A p v H z g g αρ⨯⨯⎛⎫=++=++⨯= ⎪⨯⨯⎝⎭（m ）2324010 1.0 1.51.5 5.69210009.80729.807B B B B B p v H z g g αρ⨯⨯=++=++=⨯⨯（m ）∴水流从B 点向A 点流动。
工程流体水力学第四章习题答案
第四章 理想流体动力学和平面势流答案4－1 设有一理想流体的恒定有压管流，如图所示。
已知管径1212d d =，212d D =，过流断面1-1处压强p 1>大气压强p a 。
试按大致比例定性绘出过流断面1-1、2-2间的总水头线和测压管水头线。
解：总水头线、测压管水头线，分别如图中实线、虚线所示。
4－2 设用一附有液体压差计的皮托管测定某风管中的空气流速，如图所示。
已知压差计的读数h ＝150mmH 2O ，空气的密度ρa =1.20kg/m 3，水的密度ρ =1000kg/m 3。
若不计能量损失，即皮托管校正系数c =1，试求空气流速u 0。
解：由伯努利方程得2002s a a p u p g g gρρ+= 00a 2()s p p u g gρ-=（1） 式中s p 为驻点压强。
由压差计得 0s p gh p ρ+=0s p p gh ρ-= （2）联立解（1）（2）两式得0a a 10002229.80.15m/s 49.5m/s 1.2gh h u gg g ρρρρ===⨯⨯⨯= 4－3 设用一装有液体（密度ρs =820kg/m 3）的压差计测定宽渠道水流中A 点和B 点的流速，如图所示。
已知h 1 =1m ，h 2 =0.6m ，不计能量损失，试求A 点流速u A 和B 点流速u B 。
水的密度ρ =1000kg/m 3。
解：（1）1229.81m/s 4.427m/s A u gh ==⨯⨯= （2）由伯努利方程可得22A AA u p h g gρ+= （1）22B BB u p h g gρ+= （2）式中A h 、A p 和B h 、B p 分别为A 点和B 点处的水深和驻点压强。
由（1）、（2）式可得2222A B A BA B p p u u h h g g gρ-=+-- （3） 由压差计得，22ρρρρ--++=A A s B B p gh gh gh gh p ，所以220.82A BA B p p h h h h gρ-=+-- (4) 由（3）式、（4）式得2222 4.427(10.82)0.6(10.82)0.8922229.8B A u u h g g =--=--=⨯ 29.80.892m/s 4.18m/s B u =⨯⨯=。
水力学课后答案
答案说明以下答案是由老师自己做出来的，其中的每一题的画图都省略了，希望同学们自己在做题过程中补充上完整的图形。
在答案电子话过程中可能会有一些错误，希望同学们可多提宝贵意见。
第二章作业答案2-9 10(1.5 1.0)53.9a p p g p kpa ρ=+--=11151.9abs a p p p kpa =+= 20(1.50.5)58.8a p p g p kpa ρ=+--=22156.8abs a p p p kpa =+=1212 6.5p pZ Z m g gρρ+=+= 2-11 略2-120(2.50.9)(2.00.9)(2.00.7)(1.80.7)0Hg Hg p g g g g ρρρρ+---+---=0265p kpa =2-14 受压面为矩形平面 76.38c P gh kN ρω==34112c b a J m ⋅==289c D c c J y y y ω=+= 所以，作用点至A 点的距离 10'29D y y '=-= 根据合力矩守恒2cos 60'84.9o T P y T kN⋅=⋅=2-18 c P gh ρω=(sin 60)2146.5o ag H abkNρ=-⋅= sin 60(cos 60)o o T G G P f =⋅++⋅45.9T kN =闸门的静水压强分布图为梯形，根据梯形的压力中心距底部距离的计算公式12122()3h h a e h h +=+ 21sin h H h H a θ==-1.13e m =2-21 仅考虑左侧水：11144.1x c x P gh kN ρω== （→） 1134.6z P gV kN ρ== （↑）仅考虑右侧水22211.03x c x P gh kN ρω== （←）2217.32z P gV kN ρ== （↓）综合两侧水1233.08x x x P P P kN =-= (→)1217.32z z z P P P kN =-= （↑） 总压力37.34P kN ==tan ZxP P θ=2-23 分析上半球0x P =232[()]3ZP gVT n n g R H R R n ρρππ===+-第三章作业答案3-32max 000.0342max max 00[(1())]1/20.212/rrQ ud u d r u u r r L sωωωωπ==-=-⋅⋅=⎰⎰0.075/Qv m s ω==3-6 根据连续性方程123Q Q Q =+34/v m s =3-7根据连续性方程123Q Q Q =+234ωω= 22231482.3370.58m mωω==3-11建立能量方程22111222121222122122()2.252hg p p v p v z z g g g gz z p p v v h m g g ααρρρρρρ++=++=---===油油油油油51.1/Q L s μ==3-15在图上12d d 和断面建立能量方程2211122212122220p v p v z z g g g gz z p ααρρ++=++==联立连续性方程 1122v v ωω= 2 4.9/v m s = 在图自由液面和2d 断面建立能量方程221.232v H m g== 3-18 建立能量方程22111222121212221.8 1.680p v p v z z g g g gz m z mp p ααρρ++=++====连续性方程12211.8(1.80.30.12)1.3v v v v ⋅=--⋅=⋅13111.23/5.98/v m s Q v m sω===3-20建立的坐标系比较特别，X 轴沿着1Q 方向，Y 轴与X 轴垂直 根据能量方程可知1268.1/v v v m s ===建立动量方程，沿X 轴方向：11221212cos 600cos 60o oQ v Q v Q v Q Q Q Q Q Qρρρ--=-=+=连续性方程12(1cos 60)2(1cos 60)2o o QQ QQ =+=-313225.05/8.35/Q m s Q m s==建立动量方程，沿Y 轴方向：0(sin60)1969o y R Q v N ρ=--=3-23 在A-A ，B-B 断面间建立能量方程2.4/3.8/A b v m s v m s==221112221212222175.7p v p v z z g g g gz z p kNααρρ++=++==在A-A ，B-B 断面间建立动量方程沿X 轴方向：1cos 60(cos 60)sin 60sin 60o o A A B B x B ooB B y B p v p v R Q v v p v R Qv ρρ--=-+=-54555984y x R N R N==3-24 （1）建立能量方程2212120022v v h h g g++=++连续性方程1122h v h v =3228.9215)998(v v +⨯⨯=+ 0294107232=+-v v s m v /512.82= m h v v h 762.15512.831212=⨯==（2）以1-1断面和2-2断面之间的水体为控制体，并假设整个坝面对水体的水平反力为F '。
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第四章 思考题:4-1：N-S 方程的物理意义是什么？适用条件是什么？物理意义：N-S 方程的精确解虽然不多，但能揭示实际液体流动的本质特征，同时也作为检验和校核其他近似方程的依据，探讨复杂问题和新的理论问题的参考点和出发点。
适用条件：不可压缩均质实际液体流动。
4-2 何为有势流?有势流与有旋流有何区别?答:从静止开始的理想液体的运动是有势流. 有势流无自身旋转,不存在使其运动的力矩.4—3 有势流的特点是什么？研究平面势流有何意义？有势流是无旋流，旋转角速度为零。
研究平面势流可以简化水力学模型，使问题变得简单且于实际问题相符，通过研究平面势流可以为我们分析复杂的水力学问题。
4-4.流速势函数存在的充分必要条件是流动无旋，即xu y u yx∂∂=∂∂时存在势函数，存在势函数时无旋。
流函数存在的充分必要条件是平面不可压缩液体的连续性方程，即就是0=∂∂+∂∂yu x u yx存在流函数。
4—5何为流网，其特征是什么？绘制流网的原理是什么 ？流网：等势线（流速势函数的等值线）和流线（流函数的等值线）相互正交所形成的网格 流网特征：（1）流网是正交网格（2）流网中的每一网格边长之比，等于流速势函数与流函数增值之比。
（3）流网中的每个网格均为曲线正方形 原理:自由表面是一条流线，而等势线垂直于流线。
根据入流断面何处流断面的已知条件来确定断面上 流线的位置。
4-6.利用流网可以进行哪些水力计算?如何计算？解:可以计算速度和压强。
计算如下：流场中任意相邻之间的单宽流量∆q 是一常数。
在流场中任取1、2两点，设流速为，，两端面处流线间距为∆m1，∆。
则∆q=∆m1=∆，在流网中，各点处网格的∆m 值可以直接量出来，根据上式就可以得出速度的相对变化关系。
如果流畅中某点速度已知，就可以其他各点的速度。
流畅中的压强分布，可应用能量方程求得。
z1++=++当两点位置高度z1和为已知，速度，u2已通过流亡求出时，则两点的压强差为-=-+-如果流畅中某一点压强已知，则其他个点压强均可求得4.7利用流网计算平面势流的依据是什么？（参考4.6的解释）4-8流网的形状与哪些因素有关？网格的疏密取决于什么因素？答：流网由等势线和流线构成，流网的形状与流函数φ（x,y）和流速势函数ψ(x,y)有关；由∆q=∆ψ=常数，∆q=u1∆m1=常数，得两条流线的间距愈大，则速度愈小，若间距愈小，则速度愈大。
智慧树知到《水力学(四川大学版)》章节测试答案
第1章单元测试1、水的粘性随温度升高而（）答案：减小2、水力学中单位质量力是( )。
答案：作用在单位质量液体上的质量力3、下面哪种力可以归为质量力。
答案：重力4、液体与气体的粘度，随着温度的升高，分别( )。
答案：减小，增大5、气体的粘性随温度升高而( )。
答案：增大6、理想液体的特征是( )。
答案：无粘性7、以下哪几种液体属于非牛顿流体。
答案：血液8、液体的粘滞性只有在流动时才表现出来。
答案：对9、作用于液体的质量力只有重力。
答案：错第2章单元测试1、液体某点的绝对压强是55KN/m2,若一个大气压为98KN/m2，则该点的相对压强为( )。
答案：-43KN/m22、静止液体中存在( )。
答案：压应力3、压力中心是( )。
答案：总压力的作用点4、平衡液体中的等压面必为（）答案：与质量力相正交的面5、相对压强必为正值。
答案：错6、静水压强的大小与受压面的方位无关答案：正确7、若干连通容器盛有不同的液体，则其任意水平面为等压面。
答案：错8、静水总压力的压力中心就是受力面面积的形心。
答案：错第3章单元测试1、水流的流线稀疏，说明水流的流速（）。
答案：小2、黏性流体总水头线沿程的变化是（）。
答案：沿程下降3、在恒定流中（）。
答案：同一点处不同时刻的动水压强相等4、均匀流特征不包括（）。
答案：流速缓慢5、毕托管可以用来测（）。
答案：时均流速6、均匀流的总水头线和测压管水头线的关系是（）。
答案：互相平行的直线7、液体运动总是（）。
答案：单位总机械能大处向单位总机械能小处流动8、恒定流是（）答案：流场中任意空间点的运动要素不随时间变化9、均匀流是（）答案：迁移加速度为零10、渐变流与急变流均属非均匀流。
答案：对11、恒定流一定是均匀流，非恒定流一定是非均匀流。
答案：错12、测压管水头线可高于总水头线。
答案：错13、一元流是运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数。
答案：对第4章单元测试1、湍流的流速分布规律按（）。
水力学各章习题..
第1章绪论一、选择题1．按连续介质的概念，流体质点是指（）A .流体的分子； B. 流体内的固体颗粒；C . 无大小的几何点；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。
2．作用在流体的质量力包括（）A. 压力；B. 摩擦力；C. 重力；D. 惯性力。
3．单位质量力的国际单位是：（）A . N ；B. m/s；C. N/kg；D. m/s2。
4．与牛顿内摩擦定律直接有关系的因素是（）Ａ. 切应力和压强； B. 切应力和剪切变形速率；C. 切应力和剪切变形。
5．水的粘性随温度的升高而（）A . 增大；B. 减小；C. 不变；D，无关。
6．气体的粘性随温度的升高而（）A. 增大；Ｂ. 减小；Ｃ. 不变；D，无关。
7．流体的运动粘度υ的国际单位是（）Ａ. m2/s ；B. N/m2；C. kg/m ；D. N·s/ｍ28．理想流体的特征是（）Ａ. 粘度是常数；B. 不可压缩；C. 无粘性； D. 符合pV=RT。
9．当水的压强增加１个大气压时，水的密度增大约为（）Ａ. 200001；Ｂ. 100001；Ｃ. 40001。
10．水力学中，单位质量力是指作用在（）Ａ. 单位面积液体上的质量力；Ｂ. 单位体积液体上的质量力；Ｃ. 单位质量液体上的质量力；Ｄ. 单位重量液体上的质量力。
11．以下关于流体粘性的说法中不正确的是（）Ａ. 粘性是流体的固有属性；Ｂ. 粘性是在运动状态下流体具有抵抗剪切变形速率能力的量度Ｃ. 流体的粘性具有传递运动和阻滞运动的双重作用；Ｄ. 流体的粘性随温度的升高而增大。
12．已知液体中的流速分布µ－y Ａ.τ＝０；Ｂ.τ＝常数； Ｃ. τ＝ky 13 Ａ. 液体微团比液体质点大；Ｂ. Ｃ. 14．液体的汽化压强随温度升高而（ Ａ. 增大； Ｂ. 减小；Ｃ. 不变；15．水力学研究中，为简化分析推理， Ａ. 牛顿液体模型； Ｂ. 体模型；Ｅ. 连续介质模型。
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选择题（单选题）等直径水管，A-A 为过流断面，B-B 为水平面，1、2、3、4为面上各点，各点的流动参数有以下关系：（c ）（a ）1p =2p ；（b ）3p =4p ；（c ）1z +1p g ρ=2z +2p g ρ；（d ）3z +3p g ρ=4z +4pgρ。
伯努利方程中z +p g ρ+22v gα表示：（a ）（a ）单位重量流体具有的机械能；（b ）单位质量流体具有的机械能；（c ）单位体积流体具有的机械能；（d ）通过过流断面流体的总机械能。
水平放置的渐扩管，如忽略水头损失，断面形心点的压强，有以下关系：（c ）p p 2（a ）1p >2p ；（b ）1p =2p ；（c ）1p <2p ；（d ）不定。
黏性流体总水头线沿程的变化是：（a ） （a ）沿程下降；（b ）沿程上升；（c ）保持水平；（d ）前三种情况都有可能。
黏性流体测压管水头线的沿程变化是：（d ） （a ）沿程下降；（b ）沿程上升；（c ）保持水平；（d ）前三种情况都有可能。
平面流动具有流函数的条件是：（d ） 无黏性流体；（b ）无旋流动；（c ）具有速度势；（d ）满足连续性。
4.7一变直径的管段AB ，直径A d =0.2m ，B d =0.4m ，高差h ∆=1.5m ，今测得A p =302/m kN ，B p =402/m kN ， B 处断面平均流速B v =1.5s m /.。
试判断水在管中的流动方向。
解： 以过A 的水平面为基准面，则A 、B 点单位重量断面平均总机械能为：42323010 1.0 1.50.40 4.89210009.80729.8070.2A A A A A p v H z g g αρ⨯⨯⎛⎫=++=++⨯= ⎪⨯⨯⎝⎭（m ）2324010 1.0 1.51.5 5.69210009.80729.807B B B B B p v H z g g αρ⨯⨯=++=++=⨯⨯（m ）∴水流从B 点向A 点流动。
答：水流从B 点向A 点流动。
4.8利用皮托管原理，测量水管中的点速度v 。
如读值h ∆=60mm ，求该点流速。
解： 10 3.85u ====（m/s ） 答：该点流速 3.85u =m/s 。
4.9水管直径50mm ，末端阀门关闭时，压力表读值为212/m kN 。
阀门打开后读值降至5.52/m kN ，如不计水头损失，求通过的流量。
解：（1）水箱水位 321100 2.1410009.807p H z g ρ⨯=+=+=⨯（m ）（2）阀门开启后，从水箱液面到仪表处列伯努利方程，可得：22p v H g gρ=+∴ 5.57v ===（m/s ） 20.055.570.0114Q vA π⨯==⨯=（m 3/s ）答：通过的流量0.011Q =m 3/s 。
4.10水在变直径竖管中流动，已知粗管直径1d =300mm ，流速1v =6s m /。
为使两断面的压力表读值相同，试求细管直径（水头损失不计）。
解： 以过下压力表处的水平面为基准面，列伯努利方程如下：22111222121222w p v p v z z h g g g gααρρ-++=+++∵120w h -=，13z =m ，20z = 取12αα=，当12p p =时，有：222211229.8073694.842v gz v =+=⨯⨯+=29.74v =（m/s ）由连续性方程2211v Av A = ∴2300235.5d d ==（mm ） 答：细管直径为235.5mm 。
4.11为了测量石油管道的流量，安装文丘里流量计，管道直径1d =200mm ，流量计喉管直径2d =100mm ，石油密度ρ=8503/m kg ，流量计流量系数μ=0.95。
现测得水银压差计读书p h =150mm ，问此时管中流量Q 是多少。
解：Q μ=其中：0.95μ=；2210.20.0359d K ππ⨯===0.15p h =（m ）Q μμ==0.950.0359=⨯0.0511575=（m 3/s ）51.2=（l /s ）答：此时管中流量Q 51.2=l /s 。
4.12水箱中的水从一扩散短管流到大气中，直径1d =100mm ，该处绝对压强1p =0.5大气压，直径2d =150mm ，试求水头H ，水头损失忽略不计。
解：（1）以出水管轴线为基准面，列管径1d 与2d 处的伯努利方程，可得：2211122222p v p v g g g gααρρ+=+取12 1.0αα==，20p =，10.5101.32550.663p =-⨯=-kPa ∵ 221122p v v ρ-=-∴ 432221250.663101101.325d v d ρ⎡⎤⎛⎫⨯⨯⎢⎥-== ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦1224101.325 4.9940.1510.1v ⎡⎤⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎛⎫-⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦（m/s ）（2）从液面到短管出口列能量（伯努利）方程。
222 4.994 1.27229.807v H g ===⨯（m ）答：水头H 1.27=m 。
4.13离心式通风机用集流器A 从大气中吸入空气，直径d =200mm 处接一根细玻璃管，已知管中的水上升H =150mm ，求进气流量（空气的密度ρ=1.293/m kg ）。
解： 以集流器轴线的水平面为基准面，从距进口一定距离的水平处列到测管处的伯努利方程，可得：22a H p p v g g gαρρ=+不计损失，取 1.0α= ∴v =其中 0a p =，则 H p H g ρ=-⋅水∴47.76v ===（m/s ） 247.760.2 1.54Q vA π==⨯⨯=（m 3/s ）答：进气流量 1.5Q =m 3/s 。
4.14一吹风装置，进排风口都直通大气，风扇前、后断面直径1d =2d =1m ，排风口直径3d =0.5m ，已知排风口风速3v =40s m /，空气的密度ρ=1.293/m kg ，不计压强损失，试求风扇前、后断面的压强1p 和2p 。
解： 以过轴线的水平面为基准面，以2d 及3d 截面列伯努利方程：2233322222p v p v g g g gααρρ+=+其中30p =，340v =（m/s ），23 1.0αα==，232322d v v d =⋅∴()442222332322 1.290.51401967.5222 1.0v d p v v d ρρ⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥=-=-=⨯⨯-=⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎣⎦（Pa ）从大气到1d 断面，列伯努利方程：2111002a p p v g g gαρρ+=++其中 1 1.0α=，0a p =（相对压强），2312322d v v v d ==⋅∴42211 1.290.54064.522 1.0p v ρ⎛⎫=-=-⨯⨯=- ⎪⎝⎭（Pa ）答：风扇前、后断面的压强164.5p =-Pa ，2p 967.5=Pa 。
4.15两端开口的等直径U 形管，管内液柱长度为L ，使液面离开平衡位置而造成液柱振荡，水头损失忽略不计，求液柱的振荡方程z =()t f 。
解： 取0-0断面为基准面，由非恒定流的伯努利方程：221122120122Lp u p u u z z dl g g g g g tρρ∂++=+++∂⎰∵1z z =-，2z z =，120p p ==，12u u =∴012Lu L uz dl g t g t∂∂-==∂∂⎰ ∴2u gzt L∂-=∂ ∵()(),u z t u t =()dzu t dt=∴222d z gz dt L=-令 cos z ct ω=，则ω=00sin 2z z z π⎫==+⎪⎪⎭答：液柱的振荡方程00sin 2z z z π⎫==+⎪⎪⎭。
4.16水力采煤用水枪在高压下喷射强力水柱冲击煤层，喷嘴出口直径d=30mm，出口水流速度v=54sm/，求水流对煤层的冲击力。
解：取控制体如图，受力如图。
P a1F()2Q v v Fρ-=-∴22220.03100054 2.06144dF Qv vππρρ⨯==⋅=⨯⨯=（kN）水流对煤层的作用力与F构成作用力与反作用力，大小为2.061kN，方向向右。
答：水流对煤层的冲击力 2.061F=kN，方向向右。
4.17水由喷嘴射出，已知流量Q=0.4sm/3，主管直径D=0.4sm/，喷口直径d=0.1m，水头损失不计，求水流作用在喷嘴上的力。
d解：（1）取过轴线的水平面为基准面，列螺栓断面与出口断面的伯努利方程：2211122022p v v g g gααρ+=+∴()4222211212122vd p v v d ρρ⎡⎤⎛⎫⎢⎥=-=- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦()22100050.93 3.181291.8542=⨯-=（kPa ）1210.44 3.180.4Q v A π⨯===⨯（m/s ） 2220.4450.930.1Q v A π⨯===⨯（m/s ） （2）取控制体如图所示，列动量方程。
p 1p 2v 2()2111Q v v p A F ρ-=-∴()1121F p A Q v v ρ=--()20.41291.85410.450.93 3.18143.2394π⨯=⨯-⨯⨯-=（kN ）答：水流作用在喷嘴上的力为143.239kN 。
4.18闸下出流，平板闸门宽b =2m ，闸前水深1h =4m ，闸后水深2h =0.5m ，出流量Q =8s m /3，不计摩擦阻力，试求水流对闸门的作用力，并与按静水压强分布规律计算的结果相比较。
解：（1）由连续方程 1122Q h b v h b v =⋅⋅=⋅⋅∴118124Q v h b ===⨯（m/s ） 228820.5Q v h b ===⨯（m/s ） （2）由动量方程，取控制体如图。
()211122Q v v p A p A F ρ-=--∴()12122122h hF g h b g h b Q v v ρρρ=⋅-⋅-- ()22122122h h gb Q v v ρρ⎛⎫=--- ⎪⎝⎭()2240.510009.8072100088122⎛⎫=⨯⨯⨯--⨯⨯- ⎪⎝⎭98.46=（kN ）()221140.510009.807 3.52120.1422F g b ρ=-⋅⋅=⨯⨯⨯⨯=静（kN ）答：水流对闸门的作用力98.46F =kN ，按静水压强分布规律计算的结果120.14F =静kN 。
4.19矩形断面的平底渠道，其宽度B 为2.7m ，渠底在某断面处抬高0.5m ，该断面上游的水深为2m ，下游水面降低0.15m ，如忽略边壁和渠底阻力，试求：（1）渠道的流量；（2）水流对底坎的冲力。