工程流体力学教学课件ppt作者闻建龙工程流体力学习题+答案(部分)
工程流体力学课后习题答案(第二版)
第一章绪论1-1．20℃的水2.5m3，当温度升至80℃时，其体积增加多少？[解] 温度变化前后质量守恒，即又20℃时，水的密度80℃时，水的密度则增加的体积为1—2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度增加15％，重度减少10％，问此时动力粘度增加多少（百分数）？［解]此时动力粘度增加了3。
5％1-3．有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为，式中、分别为水的密度和动力粘度,为水深。
试求时渠底（y=0）处的切应力。
［解］当=0.5m，y=0时1-4．一底面积为45×50cm2，高为1cm的木块，质量为5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s，油层厚1cm,斜坡角22.620（见图示），求油的粘度.[解］木块重量沿斜坡分力F与切力T平衡时,等速下滑1-5．已知液体中流速沿y方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律,定性绘出切应力沿y方向的分布图。
[解］1—6．为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。
已知导线直径0。
9mm，长度20mm，涂料的粘度=0。
02Pa．s。
若导线以速率50m/s拉过模具，试求所需牵拉力。
(1。
O1N）[解]1—7．两平行平板相距0。
5mm，其间充满流体，下板固定,上板在2Pa的压强作用下以0.25m/s匀速移动，求该流体的动力粘度。
［解］根据牛顿内摩擦定律，得1-8．一圆锥体绕其中心轴作等角速度旋转。
锥体与固定壁面间的距离=1mm，用的润滑油充满间隙.锥体半径R=0.3m,高H=0。
5m.求作用于圆锥体的阻力矩.(39.6N·m）[解］取微元体如图所示微元面积：切应力：阻力：阻力矩：1—9．一封闭容器盛有水或油，在地球上静止时，其单位质量力为若干?当封闭容器从空中自由下落时，其单位质量力又为若干？[解] 在地球上静止时:自由下落时：第二章流体静力学2-1．一密闭盛水容器如图所示，U形测压计液面高于容器内液面h=1.5m,求容器液面的相对压强.[解］2—2．密闭水箱，压力表测得压强为4900Pa。
工程流体力学(水力学)闻德第五章_实际流体动力学基础课后答案教材
工程流体力学闻德课后习题答案 第五章 实际流体动力学基础5—1设在流场中的速度分布为u x =2ax ，u y =-2ay ，a 为实数，且a >0。
试求切应力τxy 、τyx 和附加压应力p ´x 、p ´y 以及压应力p x 、p y 。
解：0y x xy yx u u x y ττμ∂⎛⎫∂==+= ⎪∂∂⎝⎭24xxu p a x μμ∂'=-=-∂，24y y u p a yμμ∂'=-=∂， 4x x p p p p a μ'=+=-，4y y p p p p a μ'=+=+5－2 设例５－1中的下平板固定不动，上平板以速度v 沿x 轴方向作等速运动（如图所示），由于上平板运动而引起的这种流动，称柯埃梯（Couette ）流动。
试求在这种流动情况下，两平板间的速度分布。
（请将d 0d px=时的这一流动与在第一章中讨论流体粘性时的流动相比较）解：将坐标系ox 轴移至下平板，则边界条件为 y ＝０，0X u u ==；y h =，u v =。
由例５－1中的（11）式可得2d (1)2d h y p y yu v h x h h μ=-- （１） 当d 0d p x =时，yu v h=，速度ｕ为直线分布，这种特殊情况的流动称简单柯埃梯流动或简单剪切流动。
它只是由于平板运动，由于流体的粘滞性带动流体发生的流动。
当d 0d px≠时，即为一般的柯埃梯流动，它是由简单柯埃梯流动和泊萧叶流动叠加而成，速度分布为(1)u y y yp v h h h=-- （２） 式中2d ()2d h pp v xμ=- （３）当p ＞０时，沿着流动方向压强减小，速度在整个断面上的分布均为正值；当p ＜０时，沿流动方向压强增加，则可能在静止壁面附近产生倒流，这主要发生p ＜－１的情况．5－3 设明渠二维均匀（层流）流动，如图所示。
若忽略空气阻力，试用纳维—斯托克斯方程和连续性方程，证明过流断面上的速度分布为2sin (2)2x gu zh z r q m=-，单宽流量3sin 3gh q r q m=。
工程流体力学课后习题答案
⼯程流体⼒学课后习题答案第⼀章绪论1-1．20℃的⽔，当温度升⾄80℃时，其体积增加多少 [解] 温度变化前后质量守恒，即2211V V ρρ= ⼜20℃时，⽔的密度31/23.998m kg =ρ 80℃时，⽔的密度32/83.971m kg =ρ 321125679.2m V V ==∴ρρ则增加的体积为3120679.0m V V V =-=?1-2．当空⽓温度从0℃增加⾄20℃时，运动粘度ν增加15%，重度γ减少10%，问此时动⼒粘度µ增加多少（百分数） [解] 原原ρννρµ)1.01()15.01(-+==Θ原原原µρν035.1035.1==035.0035.1=-=-原原原原原µµµµµµΘ此时动⼒粘度µ增加了%1-3．有⼀矩形断⾯的宽渠道，其⽔流速度分布为µρ/)5.0(002.02y hy g u -=，式中ρ、µ分别为⽔的密度和动⼒粘度，h 为⽔深。
试求m h 5.0=时渠底（y =0）处的切应⼒。
[解] µρ/)(002.0y h g dydu-=Θ)(002.0y h g dydu-==∴ρµτ当h =，y =0时)05.0(807.91000002.0-??=τPa 807.9=1-4．⼀底⾯积为45×50cm 2，⾼为1cm 的⽊块，质量为5kg ，沿涂有润滑油的斜⾯向下作等速运动，⽊块运动速度u=1m/s ，油层厚1cm ，斜坡⾓（见图⽰），求油的粘度。
[解] ⽊块重量沿斜坡分⼒F 与切⼒T 平衡时，等速下滑yuATd sinµθ= = 001 .0145 .0 4.0 62 .22 sin 8.9 5 sin==δθµuA mg s Pa 1047 .0?1-5．已知液体中流速沿y⽅向分布如图⽰三种情况，试根据⽜顿内摩擦定律yuddµτ=，定性绘出切应⼒沿y⽅向的分布图。
《工程流体力学》试题及答案
《工程流体力学》试题及答案一、选择题（每题3分，共15分）1. 下列哪个选项不是流体力学的分支？A. 流体静力学B. 流体动力学C. 流体力学实验D. 流体力学数值模拟答案：C2. 下列哪种流体是不可压缩流体？A. 水蒸气B. 液体C. 气体D. 所有流体答案：B3. 下列哪个方程描述了流体运动的基本规律？A. 连续性方程B. 动量方程C. 能量方程D. 上述都是答案：D4. 在伯努利方程中，流速增加时，压力会？A. 增加B. 减少C. 不变D. 无法确定答案：B5. 下列哪个因素对流体流动的影响最小？A. 流体的粘度B. 流体的密度C. 流体的温度D. 流体的流速答案：C二、填空题（每题3分，共15分）1. 流体力学研究的对象是______。
答案：流体2. 流体的连续性方程表达了______与______之间的关系。
答案：流量，流速3. 流体力学中的动量方程是由______和______推导得出的。
答案：牛顿第二定律，动量定理4. 在伯努利方程中，流速与压力之间的关系为：流速越______，压力越______。
答案：大，小5. 流体力学实验中，常用的测量流体流速的仪器是______。
答案：流速仪三、计算题（每题20分，共60分）1. 已知一圆柱形管道，直径为0.2米，管道中水流速度为2米/秒，水的密度为1000千克/立方米，水的粘度为0.001帕·秒。
求管道中的压力分布。
解答：首先，根据连续性方程，计算管道中的流量Q：Q = A v = π (d/2)^2 v = π (0.2/2)^2 2 = 0.0628 m^3/s然后，根据伯努利方程，计算管道中的压力分布：P1 + 1/2 ρ v1^2 + ρ g h1 = P2 + 1/2 ρ v2^2 + ρ g h2由于管道为水平管道，h1 = h2，所以可以简化为：P1 + 1/2 ρ v1^2 = P2 + 1/2 ρ v2^2代入已知数据，得到：P1 + 1/2 1000 2^2 = P2 + 1/2 1000 2^2解得：P1 = P2所以，管道中的压力分布为均匀分布。
工程流体力学习题及答案2
第3章流体运动学选择题：【3.1】 用欧拉法表示流体质点的加速度a 等于：（a ）22d d t r ；（b ）v t ∂∂；（c ）()v v ⋅∇；（d ）()t ∂+⋅∇∂vv v。
解：用欧拉法表示的流体质点的加速度为()d d t t∂==+∇∂v va v v （d ） 【3.2】 恒定流是：（a ）流动随时间按一定规律变化；（b ）各空间点上的运动要素不随时间变化；（c ）各过流断面的速度分布相同；（d ）迁移加速度为零。
解：恒定流是指用欧拉法来观察流体的运动，在任何固定的空间点若 流体质点的所有物理量皆不随时间而变化的流动.（b ）【3.3】 一元流动限于：（a ）流线是直线；（b ）速度分布按直线变化；（c ）运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数；（d ）运动参数不随时间变化的流动。
解：一维流动指流动参数可简化成一个空间坐标的函数。
（c ）【3.4】 均匀流是：（a ）当地加速度为零；（b ）迁移加速度为零；（c ）向心加速度为零；（d ）合加速度为零。
解：按欧拉法流体质点的加速度由当地加速度和变位加速度（亦称迁移加速度）这两部分组成，若变位加速度等于零，称为均匀流动 （b ）【3.5】 无旋运动限于：（a ）流线是直线的流动；（b ）迹线是直线的流动；（c ）微团无旋转的流动；（d ）恒定流动。
解：无旋运动也称势流，是指流体微团作无旋转的流动，或旋度等于零的流动。
（d ） 【3.6】 变直径管，直径1320mm d =，2160mm d =，流速1 1.5m/s V =。
2V 为：（a ）3m/s ；（b ）4m/s ；（c ）6m/s ；（d ）9m/s 。
解：按连续性方程，22112244V d V d ππ=，故2212123201.56m/s160d V V d ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭（c ）【3.7】 平面流动具有流函数的条件是：（a ）理想流体；（b ）无旋流动；（c ）具有流速势；（d ）满足连续性。
(完整版)工程流体力学习题及答案
(完整版)工程流体力学习题及答案一、习题1. 一个直径为0.2米的管道，输送密度为800kg/m³的水，流速为2 m/s。
求管道中的流量和动能。
2. 一管道突然扩大，进口直径为0.1米，出口直径为0.2米。
若进口处流速为3 m/s，求出口处的流速。
3. 一水平管道，直径为0.5米，输送20℃的水。
已知进口处的压力为0.2 MPa，流速为1 m/s。
求管道出口处的压力。
4. 一管道中的流体在收缩段突然减小，进口直径为0.3米，出口直径为0.2米。
已知进口处流速为2m/s，求收缩段处的流速。
5. 一管道系统中有两个测压点，分别为A和B。
测得A点的压力为0.1 MPa，流速为1 m/s；B点的压力为0.08 MPa，流速为1.5 m/s。
求管道两点的能量损失。
二、答案1. ：根据流量公式 Q = A * v，其中A为管道截面积，v为流速。
管道截面积 A = π * (d/2)²，其中d为管道直径。
管道截面积 A = π * (0.2/2)² = 0.0314 m²流量 Q = A * v = 0.0314 * 2 = 0.0628 m³/s动能 E = 1/2 * ρ * v² * A，其中ρ为流体密度。
动能 E = 1/2 * 800 * (2)² * 0.0314 = 100.48 J答案：流量为0.0628 m³/s，动能为100.48 J。
2. ：根据连续方程，流量在管道中保持不变，即进口流量等于出口流量。
进口流量 Q1 = A1 * v1，出口流量 Q2 = A2 * v2A1 = π * (d1/2)²，A2 = π * (d2/2)²0.1 * 3 = 0.2 * v2v2 = 1.5 m/s答案：出口处的流速为1.5 m/s。
3. ：根据伯努利方程，管道中任一截面的总能量保持不变，即进口总能量等于出口总能量。
（完整版）工程流体力学习题及答案
（完整版）⼯程流体⼒学习题及答案第1章绪论选择题【1.1】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 ）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。
解：流体质点是指体积⼩到可以看作⼀个⼏何点，但它⼜含有⼤量的分⼦，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。
（d ）【1.2】与⽜顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a ）切应⼒和压强；（b ）切应⼒和剪切变形速度；（c ）切应⼒和剪切变形；（d ）切应⼒和流速。
解：⽜顿内摩擦定律是d d v y τµ=，⽽且速度梯度d d vy 是流体微团的剪切变形速度d d t γ，故d d t γτµ=。
（b ）【1.3】流体运动黏度υ的国际单位是：（a ）m 2/s ；（b ）N/m 2；（c ）kg/m ；（d ）N·s/m 2。
解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2。
（a ）【1.4】理想流体的特征是：（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）⽆黏性；（d ）符合RTp =ρ。
解：不考虑黏性的流体称为理想流体。
（c ）【1.5】当⽔的压强增加⼀个⼤⽓压时，⽔的密度增⼤约为：（a ）1/20 000；（b ）1/1 000；（c ）1/4 000；（d ）1/2 000。
解：当⽔的压强增加⼀个⼤⽓压时，其密度增⼤约95d 1d 0.51011020 000k p ρρ-===。
【1.6】从⼒学的⾓度分析，⼀般流体和固体的区别在于流体：（a ）能承受拉⼒，平衡时不能承受切应⼒；（b ）不能承受拉⼒，平衡时能承受切应⼒；（c ）不能承受拉⼒，平衡时不能承受切应⼒；（d ）能承受拉⼒，平衡时也能承受切应⼒。
解：流体的特性是既不能承受拉⼒，同时具有很⼤的流动性，即平衡时不能承受切应⼒。
（c ）【1.7】下列流体哪个属⽜顿流体：（a ）汽油；（b ）纸浆；（c ）⾎液；（d ）沥青。
工程流体力学第3章 习题答案
由连续性方程知： vA AA = vB AB 得： vA = 4m / s 由能量方程知：
0+
pA ρg
+
v
2 A
2g
=
pB ρg
+
v
2 B
2g
+ Z2
+ h12
得：
h 12
=
2.824m
>
0
∴水流方向 A → B
3-8 参看题 3-8 图，10℃的水沿 AB 管向上流动(AB 长 5m，直径为 40mm )，然后沿 BC 流动 (长 3m，直径为 30mm）。在 A 处测得压强为 275kPa。（a）假设流量为 2.0L/s，试求 C 处的 压强，不计管道摩擦及能量损失。(b)将流动方向倒转，重作(a)题。
求 A 点酒精（ ρ酒 = 806kg / m3 ）液面应有的高度（空气密度为 1.2 kg/m3）
解：列 A → C 断面方程
pA
+
ρ
v12 2g
+（ρ空气
−
ρ）g（Z 2
−
Z1）=
pc
+
ρ
vc2 2
+ 3ρ
v12 2
+ 4ρ
v22 2
即：
hρ酒 g
+ 0.6 v12 2
+（1.2
−
0.6）g（60
3. 水在一条河中流动。上午 9 时，通过桥 1 的流量为 37. 2m3/s，同一瞬间通过
桥 2 的流量为 26.9m3/s。问此瞬时，水以多大的速率贮存在这两座桥之间?假设
没有渗漏，蒸发量也可以不计。 解：(1)质量守恒可以得到，37.2-26.9=10.3m3/s。
(完整版)工程流体力学习题及答案.doc
第 1 章绪论选择题（ a ）流体的分子； （ b ）流体内的固体颗粒； 【1.1 】 按连续介质的概念，流体质点是指：（ 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。
解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子， 且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。
（ d ）【1.2 】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（ a ）切应力和压强； （ b ）切应力和剪切变 形速度；（ c ）切应力和剪切变形； （ ）切应力和流速。
ddv dv解：牛顿内摩擦定律是dy，而且速度梯度dy是流体微团的剪切变形速度dddt ，故dt 。
（ b ）【1.3 】 流体运动黏度 υ 的国际单位是： （ a ） m 2/s ；（ ） N/m 2 ；（ ） kg/m ；（ ）N ·s/m 2。
bcd解：流体的运动黏度 υ 的国际单位是 m 2 /s 。
（ a ）p 【1.4 】 理想流体的特征是：（ a）黏度是常数；（ b ）不可压缩；（ c ）无黏性；（ d ）符合RT。
解：不考虑黏性的流体称为理想流体。
（ c ）【1.5 】当 水的 压 强 增 加一 个 大 气 压 时， 水 的 密 度 增 大约 为 ：（ a ） 1/20 000 ；（ b ） 1/1 000 ；（ c ） 1/4 000 ；（ d ） 1/2 000 。
解 ： 当 水 的 压 强 增 加 一 个 大 气 压 时 ， 其 密 度 增 大 约 dkdp0.5 10 9 1 105120 000 。
（ a ）【1.6 】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（ a）能承受拉力，平衡时不能承受切应力； （ ）不能承受拉力，平衡时能承受切应力； （ ）不能承受拉力，bc平衡时不能承受切应力； （d ）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。
解：流体的特性是既不能承受拉力， 同时具有很大的流动性， 即平衡时不能承受切应力。
工程流体力学习题及答案(精编文档).doc
【最新整理，下载后即可编辑】第1章 绪论选择题【1.1】 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 ）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。
解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。
（d ） 【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a ）切应力和压强；（b ）切应力和剪切变形速度；（c ）切应力和剪切变形；（d ）切应力和流速。
解：牛顿内摩擦定律是d d v y τμ=，而且速度梯度d d vy 是流体微团的剪切变形速度d d tγ，故d d tγτμ=。
（b ）【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是：（a ）m 2/s ；（b ）N/m 2；（c ）kg/m ；（d ）N·s/m 2。
解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2。
（a ）【1.4】 理想流体的特征是：（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RTp=ρ。
解：不考虑黏性的流体称为理想流体。
（c ）【1.5】当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（a ）1/20 000；（b ）1/1 000；（c ）1/4 000；（d ）1/2 000。
解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约95d 1d 0.51011020 000k p ρρ-==⨯⨯⨯=。
（a ）【1.6】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a ）能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（b ）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c ）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d ）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。
解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。
（c ） 【1.7】下列流体哪个属牛顿流体：（a ）汽油；（b ）纸浆；（c ）血液；（d ）沥青。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 闻建龙主编的《工程流体力学》习题参考答案 第一章 绪论 1—1 物质是按什么原则分为固体和液体两大类的？ 解：从物质受力和运动的特性将物质分成两大类：不能抵抗切向力,在切向力作用下可以无限的变形(流动）,这类物质称为流体。如空气、水等。而在同等条件下,固体则产生有限的变形。 因此,可以说：流体不管是液体还是气体，在无论多么小的剪应力（切向)作用下都能发生连续不断的变形。与此相反,固体的变形与作用的应力成比例,经一段时间变形后将达到平衡，而不会无限增加. 1—2 何谓连续介质假设？引入连续介质模型的目的是什么？在解决流动问题时，应用连续介质模型的条件是什么？ 解:1753年，欧拉首次采用连续介质作为流体宏观流动模型,即不考虑流体分子的存在，把真实的流体看成是由无限多流体质点组成的稠密而无间隙的连续介质,甚至在流体与固体边壁距离接近零的极限情况也认为如此,这个假设叫流体连续介质假设或稠密性假设。 流体连续性假设是流体力学中第一个根本性假设，将真实流体看成为连续介质,意味着流体的一切宏观物理量，如密度、压力、速度等,都可看成时间和空间位置的连续函数，使我们有可能用数学分析来讨论和解决流体力学问题。 在一些特定情况下,连续介质假设是不成立的，例如:航天器在高空稀薄气体中飞行，超声速气流中激波前后,血液在微血管（1μm）内的流动。 1-3 底面积为的薄板在液面上水平移动(图1-3），其移动速度为，液层厚度为，当液体分别为的水和时密度为的原油时，移动平板所需的力各为多大？ 题1—3图 解：20℃ 水： 20℃，， 原油： 水： 油： 1-4 在相距的两平行平板间充满动力粘度液体（图1-4）,液体中有一边长为的正方形薄板以的速度水平移动，由于粘性带动液体运动,假设沿垂直方向速度大小的分布规律是直线。 1）当时，求薄板运动的液体阻力。 2)如果可改变,为多大时，薄板的阻力最小?并计算其最小阻力值。 题1—4图 解：1) 2） 要使最小，则分母最大，所以: ， 1—5 直径，长输水管作水压试验,管内水的压强加至时封闭，经后由于泄漏压强降至，不计水管变形,水的压缩率为，求水的泄漏量。 解： ， , 1—6 一种油的密度为，运动粘度为，求此油的动力粘度。 解： 2
1-7 存放液体的储液罐，当压强增加时,液体体积减少，求该液体的体积模量. 解: 1—8 压缩机向气罐充气，绝对压强从升到，温度从升到，求空气体积缩小百分数为多少. 解： ， , ，
第二章 流体静力学
2—1 如图所示为一复式水银测压计，用来测水箱中的表面压强。试求:根据图中读数（单位为）计算水箱中的表面绝对压强和相对压强。 题2-1图 解：加0-0,1-1，2—2三个辅助平面为等压面. 表压强： 绝对压强（大气压强） 2—2 如图所示,压差计中水银柱高差，、两容器盛水，位置高差，试求、容器中心压强差. 题2—2图 解:作辅助等压面0—0，1—1。 2—3 如图2—45所示，一开口测压管与一封闭盛水容器相通，若测压管中的水柱高出容器液面，求容器液面上的压强。 题2-3图 解： 2—4 如图所示，在盛有油和水的圆柱形容器的盖上加荷重。已知:,，,。求形测压管中水银柱高度。 题2-4图 解：油表面上压强: 列等压面0—0的方程： 2—5 如图所示，试根据水银测压计的读数，求水管内的真空度及绝对压强。已知：，，。 题2—5图 解: 2-6 如图所示，直径，高度的圆柱形容器，装水容量后，绕其垂直轴旋转. 1）试求自由液面到达顶部边缘时的转速；2)试求自由液面到达底部中心时的转速. 题2-6图 解：(1） 由旋转抛物体体积＝相应柱体体积的一半 又 (2） 原体积 抛物体外柱体 抛物体 式（2） 代入（1） 2-7如图所示离心分离器，已知：半径，高,充水深度,若容器绕轴以等角速度旋转，试求：容器以多大极限转速旋转时,才不致使水从容器中溢出。 3
题2—7图 解：超高 由：原体积＝旋转后的柱体体积+抛物体体积 由得 空的体积＝ 空的旋转后体积＝有水的旋转抛物体体积＝ 2-18 如图所示，一盛有液体的容器以等加速度沿轴向运动，容器内的液体被带动也具有相同的加速度,液体处于相对平衡状态，坐标系建在容器上.液体的单位质量力为 ，， 求此情况下的等压面方程和压强分布规律。 题2—8图 1)等压面方程 2）压强分布规律 又, 2-19 如图所示矩形闸门宽，门重，，，。试求： 1）下游无水时的启门力。 2）下游有水时，即时的启门力。 题2-9图 解：1） 对转轴求矩可得： 2)下游水压力 作用点：离下底（垂直距离) 离: 对求矩得 2—10 如图2-52所示为一溢流坝上的弧形闸门.已知：,门宽，。试求：作用在该弧形闸门上的静水总压力。 题2-10图 解： ,,=83.3 求: , 2—11 绕轴转动的自动开启式水闸，当水位超过时,闸门自动开启。若闸门另一侧的水位，角，试求铰链的位置. 题2-21图 解： （取）
第三章 流体运动学基础
3—1 已知不可压缩流体平面流动的流速场为,，试求在时刻时点处流体质点的加速度。 解： 将代入得：， 3-2 用欧拉观点写出下列各情况下密度变化率的数学表达式： 1)均质流体；2）不可压缩均质流体；3)定常运动。 解:1）均质流体 2)不可压缩均质流体 4
，，即 3）定常流动 2—3 已知平面不可压缩流体的流速分量为 ， 试求：1）时过点的迹线方程。2）时过点的流线方程。 解：1） 将时代入得，将二式中的消去为: ， 2）, , 积分得 将代入，得时的流线为： 3—4 如图所示的一不可压缩流体通过圆管的流动，体积流量为，流动是定常的。 1）假定截面1、2和3上的速度是均匀分布的，在三个截面处圆管的直径分别为、、，求三个截面上的速度.2）当，，，时计算速度值。3）若截面1处的流量，但密度按以下规律变化，即，，求三个截面上的速度值。 题3-4图 解:1) ，， 2） ，， 3) ， 即 即 3-5 二维、定常不可压缩流动，方向的速度分量为,求方向的速度分量，设时,。 解:二维、定常不可压的连续性方程为： ， ， 3-6 试证下述不可压缩流体的运动是可能存在的： 1）,, 2)，， 3)，， 解：不可压缩流体的连续性方程为： (1） 1）,， 代入（1）中满足。 2)， 代入（1)中满足。 3），， 代入（1）中满足。 3-7 已知圆管层流运动的流速分布为 ，， 试分析流体微团的运动形式。 解：线变形：，， 纯剪切角变形： 旋转角速度: 3—8 下列两个流场的速度分布是: 1），， 2），， 5
试求旋转角速度（为常数）. 解:1)，, 2）,， 2—9 气体在等截面管中作等温流动。试证明密度与速度之间有关系式 轴为管轴线方向，不计质量力。 解：1）假设所研究的气体为完全气体，符合 2）等截面一维流动，符合 由连续性方程: （1) 得 (2） 对(2）求的偏导数： （3） 对的偏导数： 即 （4） 由完全气体的一维运动方程： （5) 转化为: (） 对求导： (） (6） 题目中： （7） 对比(3）和（4）发现（加上（7）) 得证.
第四章 流体动力学基础 3-1 不可压缩理想流体作圆周运动,当时，速度分量为，,当时，速度分量为，，式中， ，设无穷远处的压强为,不计质量力.试求压强分布规律,并讨论。 解：时,,，质点做等的旋转运动。 对二元流动,略去质量力的欧拉微分方程为： （1） 由速度分布得： ,,, 于是欧拉方程（1）成为： 上二式分别乘以，相加积分得： (2) 在涡核边界上，则 （3） 积分常数 （4） 于是旋涡中任一点的压强为［（4）代入（2）］: 时 当时,是无旋流动，由拉格朗日积分 当，,,得。于是 涡核边界 3—2 一通风机，如图所示，吸风量，吸风管直径，空气的密度。试求：该通风机进口 6
处的真空度（不计损失）。 题3—2图 解:1—1断面处： 列0-0，1—1，B、E ，，， , （真空度） 3-3 如图所示，有一管路,、两点的高差,点处直径，压强，点处直径,压强，断面平均流速。试求:断面平均流速和管中水流方向。 题3—3图 解： 水流方向。 3—4 图所示为水泵吸水管装置，已知：管径，水泵进口处的真空度，底阀的局部水头损失为，水泵进口以前的沿程水头损失为，弯管中局部水头损失为。试求： 1）水泵的流量；2)管中1-1断面处的相对压强。 题3-4图 解：（1） 列水面，进口的B。E （1) （2) (2)代入（1） ， (2） 列水面0-0,1-1处B。E 3-5 一虹吸管,已知：，，由水池引水至端流入大气。若不计损失，设大气压的压强水头为。求： 1）管中流速及点的绝对压强。 2）若点绝对压强的压强水头下降到以下时，将发生汽化，设端保持不动，问欲不发生汽化，不能超过多少? 题3—5图 解：1) 列水面A，出口C的B.E 列水面A，顶点B处的B.E （相对压强） (绝对压强,） 2)列水面A，顶点B处的B。E 3—6 图为射流泵装置简图，利用喷嘴处的高速水流产生真空，从而将容器中流体吸入泵内，再与射流一起流至下游。若要求在喷嘴处产生真空压强水头为,已知：、、。求上游液面高（不计损失） 题3—6图 解：不计损失，不计抽吸后的流量增加（即抽吸开始时） 列0-0，2—2断面的B.E ， ， （1） 列0-0，1-1的B。E 当时，射流泵开始抽吸液体，其工作条件（不计损失）为. 3-7 如图所示，敞口水池中的水沿一截面变化的管路排出的质量流量，若、、， 不计损