流体力学作业2答案
流体力学 第二章 例题与习题答案
R cos
1 2
gR2b sin 2
22366kN
7
8
图示水箱，左端为一半球形端 盖，右端为一平板端盖。水箱 上部有一加水管，已知：
h 600mm, R 150mm。
求两端盖上所受到的总压力大 小及其方向。
右端是平板：
Ar R2
其上总压力
FPr g(h R) Ar 520N
方向垂直于端盖。水平向右。
21
14
习题2-21
15
习题2-24
T ???
hc F2 F1
A b
B
l
hc 2m，l 2m, b 1m, 45
mA(F) 0
F1
l 2
F2
2 3
l
Tl
cos
0
16
习题2-25 h 3m，宽b 2m, h1 6m，h2 4.5m
求：（1）作用在闸门上的总压力； （2）压力中心位置。
yc2
h2 2
,
A
bh
Fp2 gyc2 A2 78480N
作用点：
yD2
yc2
Ic2 yc2 A2
1.33m
将闸门两侧的总压力及绳索拉力对转动轴O取矩：
m0 (F ) 0
可以求出绳索拉力： F 348895.92N
（2）闸门关闭时，绳索上拉力为零，闸板下端支承于A点，有力 Fp作用：将闸板上的力对O点取矩，即可以得到Fp。
左端盖：
FPx g(h R) Ar 520N
由于半球面对称于y轴，故有
FPy 0
Z方向总压力由压力体来求。
V VABCDEA VBCDEB VABEA V 1 4 R3
23
半个球的体积
(完整版)流体力学作业试题库及答案
(完整版)流体力学作业试题库及答案一、选择题1. 流体力学研究的对象是（）A. 固体B. 液体C. 气体D. 所有流体答案：D2. 下列哪个物理量表示流体的密度？（）A. 质量分数B. 体积分数C. 密度D. 比重答案：C3. 流体静力学的基本方程是（）A. 伯努利方程B. 连续性方程C. 纳维-斯托克斯方程D. 流体静力学方程答案：D4. 在理想流体中，流速与压强的关系符合（）A. 伯努利方程B. 连续性方程C. 纳维-斯托克斯方程D. 流体静力学方程答案：A5. 流体的粘性系数与温度的关系是（）A. 正比B. 反比C. 无关D. 随温度升高而减小答案：A二、填空题1. 流体的连续性方程表示流体在运动过程中，______保持不变。
答案：质量2. 流体的粘性系数与流体的______和______有关。
答案：温度、压力3. 在伯努利方程中，流速与压强的关系为：流速越大的位置，______越小。
答案：压强4. 流体力学中的雷诺数是用来判断流体流动的______。
答案：稳定性5. 流体的密度与流体的______和______有关。
答案：温度、压力三、判断题1. 流体力学是研究流体运动和平衡的科学。
（）答案：正确2. 理想流体是指粘性系数为零的流体。
（）答案：正确3. 流体的粘性系数随温度的升高而减小。
（）答案：错误（应为随温度的升高而增大）4. 在伯努利方程中，流速与压强的关系是：流速越大的位置，压强越小。
（）答案：正确5. 流体的连续性方程表示流体在运动过程中，质量保持不变。
（）答案：正确四、计算题1. 已知一流体的密度为ρ=800 kg/m³，流速为v=10 m/s，求该流体的压强。
答案：根据伯努利方程，流速与压强的关系为：P1 + 0.5ρv₁² = P2 + 0.5ρv₂²。
由于流速v1和v2相等，因此P1 = P2。
所以，该流体的压强为P =0.5ρv² = 0.5 * 800 * 10² = 40000 Pa。
工程流体力学第二版答案
工程流体力学 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] gh p p a ρ+=0kPa gh p p p a e 7.145.1807.910000=⨯⨯==-=∴ρ2-2．密闭水箱，压力表测得压强为4900Pa 。
压力表中心比A 点高0.5m ，A 点在液面下1.5m 。
求液面的绝对压强和相对压强。
[解]g p p A ρ5.0+=表Pa g p g p p A 49008.9100049005.10-=⨯-=-=-=ρρ表 Pa p p p a 9310098000490000=+-=+=' 2-3．多管水银测压计用来测水箱中的表面压强。
图中高程的单位为m 。
试求水面的绝对压强p abs 。
[解])2.13.2()2.15.2()4.15.2()4.10.3(0-+=-+---+g p g g g p a 汞水汞水ρρρρ g p g g g p a 汞水汞水ρρρρ1.13.11.16.10+=+-+kPa g g p p a 8.3628.9109.28.9106.132.2980009.22.2330=⨯⨯-⨯⨯⨯+=-+=水汞ρρ2-4． 水管A 、B 两点高差h 1=0.2m ，U 形压差计中水银液面高差h 2=0.2m 。
试求A 、B 两点的压强差。
（22.736N ／m 2）[解] 221)(gh p h h g p B A 水银水ρρ+=++Pa h h g gh p p B A 22736)2.02.0(8.9102.08.9106.13)(33212=+⨯⨯-⨯⨯⨯=+-=-∴水水银ρρ2-5．水车的水箱长3m,高1.8m ，盛水深1.2m ，以等加速度向前平驶，为使水不溢出，加速度a 的允许值是多少？[解] 坐标原点取在液面中心，则自由液面方程为：x gaz -=0 当m lx5.12-=-=时，m z 6.02.18.10=-=，此时水不溢出 20/92.35.16.08.9s m x gz a =-⨯-=-=∴2-6．矩形平板闸门AB 一侧挡水。
流体力学第二章
姓名： 作业成绩： 姓名： 班级： 评阅成绩： 班级： 学号： 学号：流体力学第二章作业1、一矩形平板闸门AB ，门的转轴位于A 端，已知闸门宽3m ，门重9.8kN ，门与水平面夹角030α=，闸门左右水位分别为11m h =，23 1.73m h h ==，若不计门轴的摩擦，在门的B 点用钢索起吊，试求闸门启动时所需的拉力F 。
2、如图示，一直角形闸门，已知闸门的宽度1m B =， 1m h =，试求关闭闸门受需的垂直作用力。
3、圆柱形锅炉直径为3m D =，右端为焊接的盖板，水深为1.5m ，锅炉内气体压力可通过U 型管水银压差计来量测。
若测得压差计两只管内水银面高差为0.6m h ∆=，试求作用在锅炉盖板上的静水总压力大小。
（注：①水银密度3313.610kg/m Hg ρ=⨯；②水面上压强不为零）4、某竖直隔板上开有矩形孔口，如图所示，高1m a =，宽3m b =。
现用一直径2m d =的圆柱筒将其堵塞。
隔板两侧充水，左侧2m h =，水位高差0.6m z =。
求作用于该圆柱筒的静水总压力。
注：（1）计算水平压力时左侧投影面积的抵消关系；（2）计算铅垂压力时的压力体（浮力定律）5、如图所示，闸门AB 宽 1.2m b =，A 点为铰链连接，闸门可以绕A 点转动。
左边容器压力表G 的读数为014.7kPa p =-，右边容器中油的密度为'3850kg/m ρ=，问在B 点作用多大的水平力F 才能使闸门AB 保持平衡。
（16分）注：液面存在气压0p 时，压力中心公式为：0sin sin xC D C C g I y y p A gy A ραρα=++6、如图示，在一蓄水容器垂直壁的下面有一1/4圆柱面部件AB ，其长度为1m l =，半径为0.4m R =，容器中水深为 1.2m h =，试求作用在部件AB 上的总压力。
（请大家作图，并在图上标注压力体）答案是按l=1.5m 做的。
工程流体力学第二版答案
工程流体力学第二版答案工程流体力学 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] gh p p a ρ+=0kPa gh p p p a e 7.145.1807.910000=⨯⨯==-=∴ρ2-2．密闭水箱，压力表测得压强为4900Pa 。
压力表中心比A 点高0.5m ，A 点在液面下1.5m 。
求液面的绝对压强和相对压强。
[解]g p p A ρ5.0+=表Pa g p g p p A 49008.9100049005.10-=⨯-=-=-=ρρ表 Pa p p p a 9310098000490000=+-=+=' 2-3．多管水银测压计用来测水箱中的表面压强。
图中高程的单位为m 。
试求水面的绝对压强p abs 。
[解])2.13.2()2.15.2()4.15.2()4.10.3(0-+=-+---+g p g g g p a 汞水汞水ρρρρg p g g g p a 汞水汞水ρρρρ1.13.11.16.10+=+-+kPa g g p p a 8.3628.9109.28.9106.132.2980009.22.2330=⨯⨯-⨯⨯⨯+=-+=水汞ρρ2-4． 水管A 、B 两点高差h 1=0.2m ，U 形压差计中水银液面高差h 2=0.2m 。
试求A 、B 两点的压强差。
（22.736N ／m 2）[解] 221)(gh p h h g p B A 水银水ρρ+=++Pah h g gh p p B A 22736)2.02.0(8.9102.08.9106.13)(33212=+⨯⨯-⨯⨯⨯=+-=-∴水水银ρρ2-5．水车的水箱长3m,高1.8m ，盛水深1.2m ，以等加速度向前平驶，为使水不溢出，加速度a 的允许值是多少？[解] 坐标原点取在液面中心，则自由液面方程为：x gaz -=0 当m lx5.12-=-=时，m z 6.02.18.10=-=，此时水不溢出 20/92.35.16.08.9s m x gz a =-⨯-=-=∴2-6．矩形平板闸门AB 一侧挡水。
流体力学第二版 课后习题答案
2-1解： ，
2-2解： ， ，
管中为空气部分近似的为各点压强相等。
有：
2-3解： ， ，
根据真空表读数，可知M点相对压强
1-2是等压面
有：
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 ，6-7是等压面，
建立各点的压强：
联立有：
联立有：
有：
2-5解： ， ，
2-6解： ，
绘制压强分布图
作用于AB面上的压强大小：
作用点距离B点的距离：
2-25解：
2-26解： ， ，
绘制水平作用力的静水压强分布图，闸门AB受到垂直分力的压力体
将 ， ， 带入，有：
总压力对轴的力矩：
M与hc无关。
2-20解： ， ，
绘制压强分布图，压强分布图为一个矩形
总压力大小：
总压力的作用点距离转轴N点距离：
把挡板关紧需要施加给转轴的力矩：
2-21解： ， ，
绘制压强分布图
作用在AB板上的压力大小：
作用方向水平向右
作用在BC板上的压力大小：
作用方向垂直于BC面，与水平方向成45°夹角，向右。
作用点：
总压力大小：
总压力作用方向垂直于闸门指向右。
根据合力矩定理：
有作用点：
图解法1图解法2
图解法2：
绘制压强分布图
左侧：
作用方向垂直于闸门指向右。
作用点：
作用方向垂直于闸门指向左。
作用点：
总压力大小：
总压力作用方向垂直于闸门指向右。
根据合力矩定理：
有作用点：
2-18解：总压力大小为：
压力作用点距离形心C的距离为：
折板ABC受到的静水总压力：
第2章__液压流体力学基础作业答案
pa p h g g
真空度为：
pa p gh 1000 9.8 0.5 4.9 103 Pa
【2-2】将流量q=16L/min的液压泵安装在油面以下，已知油 的运动粘度ν=0.11cm2/s，油的密度ρ=880kg/m3，弯头处的局 部阻力系数ξ=0.2，其它尺寸如题图所示。求液压泵入口处 的绝对压力。 解：分别取油箱液面和泵吸油口 液面为基准面1-1和2-2，列出两 基准面的伯努利方程：
[解] 取1、2两截面列伯努力方程有
2 2 pa α 1υ1 p α 2υ2 H hw ρg 2g 3 /60 υ m/s 0.885m/s 2 2 A πd π 0.06
υd 0.885 0.06 Re 1562 （层流） 6 ν 34 10
泵入口处的绝对压力：
1 2 p2 pa gh2 2 v2 p p 2 880 0.852 5 1.01 10 880 9.8 （ 0.7） p 63.58 2
分别带入1316.48Pa和1543.2Pa得：
p2 1.053 105 Pa，或 p2 1.051 105 Pa
α 1 α 2 2,
hw Δp , ρg
υ1 0
Δp Δp
λ
Δp
ζ
Δp 网
Δp
λ
75 H ρυ 2 Re d 2
75 H 900 0.885 1562 0.06 2 282.05H
2
ρυ 2 900 0.885 2 Δpζ ζ 0.2 70.5Pa 2 2
下面求局部压力损失和沿程压力损失： 管内液流速度：
q q 16 10 3 / 60 v2 2 0.85m / s 2 A d / 4 0.02 / 4
工程流体力学(闻建龙)课后答案(部分)
x
D
B
G
h3
yD
L
L T L cos F ( yD y0 ) G cos 2
（2）下游有水时的启门力
y
T L cos F ( yD y0 ) G
L cos F2 ( yD 2 y0 ) 2
L T L cos F ( yD y0 ) G cos 2 2 4 4 3 L h2 / sin 2 / sin 60 = = =2.3094 3 3/2 3 hc (h1 h2 / 2)=(1 2 / 2) 2
解：根据题意，雷诺数为
Re f (v , L, , )
选择 L、v、 作为基本单位，于是
π
Re ，π1 a1 1 1 La v L v
3 0 0, 0, 0 a 1 3 （ L（LT ） ML ） 1 0 1 1, 1 1, 1 1 0 1 1 3 1 1 1 La（LT1 1 ML3 1 ML1T 1 1 ）（ ） 1 Re f 1 Lv 1
解 该问题是一等直径长管输送问题，因此伯努利方程为
2 2 pA A v A pB B vB zA zB hf g 2g g 2g
由题意
z A zB，v A vB = v，取 A B
pA pB L v2 hf g d 2g
假设流动属于水力光滑区
2 v2 vm p 或 g m lm g p l p
2 2 1 vm v p 则 ，即kv kl2 lm l p
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作业2答案（第3章、第4章）第3章一、选择题1、流体运动的连续性方程是根据（C）原理导出的。
A、动量守恒B、质量守恒C、能量守恒D、力的平衡2、流线和迹线重合的条件为（ C ）A、恒定流B、非恒定流C、非恒定均匀流二、判断题1、以每个流体质点运动规律为研究对象的方法称为拉格朗日法。
（正确）2、恒定流一定是均匀流。
（错误）3、涡流是指流体质点在运动中不绕自身轴旋转的流动。
（正确）4、无旋流就是无涡流。
（正确）5、非均匀流一定是非恒定流。
（错误）三、简答题1、述流体运动的两种方法是什么？简述其内容。
答：研究流体运动有两种不同的观点，因而形成两种不同的方法：一种方法是从分析流体各个质点的运动着手，即跟踪流体质点的方法来研究整个流体的运动，称之为拉格朗日法；另一种方法则是从分析流体所占据的空间中各固定点处的流体的运动着手，即设立观察站的方法来研究流体在整个空间里的运动，称其为欧拉法2. 流体微团体运动分为哪几种形式?答：①平移②线变形③角变形④旋转变形。
3. 写出恒定平面势流中流函数、势函数与流速的关系。
（改为：写出恒定平面势流中流函数具有的性质，流函数与流速势的关系。
）答：流函数具有的性质（1）流函数相等的点组成的线即流线，或曰，同一流线上个点的流函数为常数。
（2）两流线间的函数值之差为为单宽流量。
（3）平面势流的流函数为一个调和函数。
答：流函数与流速势的关系（1）流函数与势函数为调和函数。
（2）等势线与等流函数线正交。
4．什么是过流断面和断面平均流速？为什么要引入断面平均流速？答：与流线正交的断面叫过流断面。
过流断面上点流速的平均值为断面平均流速。
引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算。
5．如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问：(1)当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流？是均匀流还是非均匀流？(2)当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非恒定流？(3)恒定流情况下，当判别第II 段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系？答：（1）是恒定流。
Ⅰ、Ⅲ是均匀流，Ⅱ是非均匀流。
（2）管中为非恒定流。
（3）有。
管段相当长为渐变流，管段较短为急变流。
四、计算题（解题思路）1． 恒定二维流动的速度场为 ay u ax u y x -==,，其中1=a 秒-1。
（1）论证流线方程为C xy =；（2）绘出C ＝0、1及4m 2的流线；（3）求出质点加速度的表达式。
解：（1）流线方程为：y x u dy u dx = 代入数值推导 （2）（略）（3）由：yu u x u u t u a x y x x x x ∂∂+∂∂+∂∂=代入数值求解。
y u u x u u tu a y y y x yy ∂∂+∂∂+∂∂=代入数值求解。
答案: x a a x 2= y a a y 2=2 试检验下述不可压缩流体的运动是否存在？（1）xy z y x u z y u y x u z y x ++-=+=+=)(4,2,222 （2）xyt u xzt u yzt u z y x ===,,解：由连续性微分方程，z u y u x u z y x ∂+∂+∂=0 流体的运动存在,反之流体的运动不存在。
答案:（1）代入数值求解， 流体的运动不存在。
（2）代入数值求解，流体的运动存在。
3 水流从水箱经管径分别为cm d cm d cm d 5.2,5,10321===的管道流出，出口流速s m V /13=，如图所示。
求流量及其它管道的断面平均流速。
解：应用连续性方程（1）流量：==33A v Q 4.91s l /103-⨯(2) 断面平均流速s m v /0625.01= , s m v /25.02= 。
4 如图铅直放置的有压管道，已知d 1=200mm ，d 2=100mm ，断面1-1处的流速v 1=1m/s 。
求（1）输水流量Q ；（2）断面2-2处的平均流速v 2；（3）若此管水平放置，输水流量Q 及断面2-2处的速度v 2是否发生变化？（4）图a 中若水自下而上流动，Q 及v 2是否会发生变化？解：应用连续性方程（1）4.31=Q s l /（2）s m v /42=（3）不变。
（4）流量不变则流速不变。
5 已知某流场的流速势为)(222y x a -=ϕ，a 为常数，试求x u 及y u 。
解：ax u x = ay u y =6. 对于xy u x 2=，222y x a u y -+=的平面流动，a 为常数。
试分析判断该流动： (1) 是恒定流还是非恒定流？(2) 是均匀流还是非均匀流？(3) 是有旋流还是无旋流？解：应用质点加速度数学表达式yu u x u u t u a x y x x x x ∂∂+∂∂+∂∂= y u u x u u t u a y y y x yy ∂∂+∂∂+∂∂=求解。
看时间加速度与迁移加速度判别是恒定流还是非恒定流;是均匀流还是非均匀流。
答案: （1）是恒定流。
（2）是非均匀流（3）用无旋流数学表达式)(21xu y u y x z ∂∂-∂∂=Ω求解，是无旋流 第4章一． 选择题1、总流伯努力方程适用于 （A ）A 、恒定流B 、非恒定流C 、可压缩流体2、总水头线与测压管水头线的基本规律是： （ A ）（C ）A 、总水头线总是沿程下降的B 、总水头线总是在测压管水头线的上方C 、测压管水头线沿程可升可降D 、测压管水头线总是沿程下降的二． 判断题1、N-S 方程为理想流体运动的微分方程。
（ 正确 ）2、毕托管是量测流体电流速的一种仪器。
（ 正确 ）三．简答题 1.说明总流能量方程中各项的物理意义。
答：w h g v p z g v p z +++=++2222222111αγαγP712. 写出实际流体恒定元流的伯努利方程和实际流体恒定总流的伯努利方程，并指出他们的区别？答：P66—P713 应用恒定总统能量方程时，为什么把过流断面选在渐变流段或均匀流段？答：因为建立恒定总流的伯努利方程时，把)(gp z ρ+作为常数提到积分号外面，只有渐变流断面或均匀流断面的c gp z =+ρ 。
4 在写总流能量方程时，过流断面上的代表点、基准面是否可以任意选取？为什么？答：可以。
因为渐变流断面或均匀流断面的c gp z =+ρ 。
5 关于水流流向问题有如下一些说法：“水一定由高处向低处流”；“水是从压强大向压强小的地方流”；“水是从流速大的地方向流速小的地方流”。
这些说法是否正确？为什么？如何正确描述？答：（1）“水一定由高处向低处流”，（不对），对明渠水流是对的，对有压管流不一定。
“水是从压强大向压强小的地方流” （不对），在有压管流中常常有从压强小向压强大的地方流的现象。
（2）正确描述时，流体的运动方向总是由单位重量流体能量大的位置流向单位重量流体能量小的位置。
（不能单从位能或压能一个角度比较）6 总流的动量方程为)v v (Q F 1122 ββρ-=∑，试问：（1）F ∑中包括哪些力？（2）如果由动量方程求得的力为负值说明什么问题？答：（1）一般为表面力、重力，（惯性力、摩擦力、弹性力含在待求的力中了）（2）求得的力为负值说明原假设的力的方向不对，反向即可。
四、计算题（解题思路）1．在一管路上测得过流断面1-1的测压管高度gp ρ1为1.5m ，过流面积A 1为0.05m 2；过流断面2-2的面积A 2为0.02m 2；两断面间水头损失ωh 为g 2v 5.021；管中流量Q 为20l/s ；z 1为2.5m ，z 2为2.6m 。
试求断面2-2的测压管高度g p ρ2。
（提示：注意流动方向）。
（2z 改为1.6m 与图相符）解: ① 能量方程可以求解位能、压能、流速与能量损失。
求测压管高度即求压强，自然要想到用能量方程。
②向未知情况下 ，流动方向可以假定。
③先求出21,v v ④列能量方程求解 答案：g p ρ2= -2.289mH 2o (1流向2) ; gp ρ2= -1.473 mH 2o (2流向1) 2. 如图所示，从水面保持恒定不变的水池中引出一管路，水流在管路末端流入大气，管路由三段直径不等的管道组成，其过水面积分别是A 1=0.05m 2，A 2=0.03m 3，A 3=0.04m 2，若水池容积很大，行近流速可以忽略（v 0≈0），当不计管路的水头损失时，试求：（1）出口流速v 3及流量Q ；（2）绘出管路的测压管水头线及总水头线。
解: (1) 因为不计管路的水头损失,此题为理想流体的流动。
①因为是理想流体，作用水头完全转化为动能。
② 先解出第3条管中断面平均流速，在求流量。
答案：s m v /90.93= s m q /396.03= （2）绘出管路的测压管水头线及总水头线步骤：① 因为是理想流体，不计水头损失，故总水头线为水平。
② 计算各段流速水头g v 22 。
③总水头线下方减去1个流速水头得测压管水头线。
（测压管水头线及总水头线图，略） 3．如图一管路，A 、B 两点的高差Δz ＝1m ，点A 处直径d A =0.25m ，压强p A =7.84N/cm 2，点B 处直径d B =0.5m ，压强p B ＝4.9N/cm 2，断面平均流速V B ＝1.2m/s 。
判断管中水流方向。
解: 判断管中水流方向,，要从单位重量流体总的机械能考虑，总是单位重量流体总的机械能大的位址向单位重量流体总的机械能晓得的地方。
（1）计算A 点与B 点单位重量流体总的机械能。
（2）比较A 点与B 点单位重量流体总的机械能的大小。
答案：从A 流向B 。
4．在水平安装的文丘里流量计上，直接用水银压差计测出水管与喉部压差Δh 为20cm ，已知水管直径1d 为10cm ，喉部直径2d 为5 cm ，当不计水头损失时，求通过流量Q 。
解: 可以直接用公式h K Q ∆=6.12求解，也可以流能量方程推导公式求解。
答案：s m Q /01425.03=5．为将水库中水引至堤外灌溉，安装了一根直径d 为15cm 的虹吸管（如图），当不计水头损失时，问通过虹吸管的流量Q 为多少？在虹吸管顶部s 点处的压强为多少？解: 此题属理想流体的水力计算，作用水头转化为动能。
s 点处的压强进考虑位能、动能压能之间的转化。
（1）列上游水面到管出口间的能量方程求流量，s m Q /1355.03= （2）列上游水面到s 点处的能量方程求s 点处的压强，o mH g p s 25-=ρ 6．一平板闸门宽b 为2m ，当通过流量Q 为8m 3/s 时闸前水深h 为4m ，闸孔后收缩断面水深h C为0.5m ，求作用于平板闸门上的动水总压力（不计摩擦力）。