一、问答题
(1) 简述边界层分离的原因。 答：边界层分离的原因在于逆压强梯度（0>dx
dp ）作用和物面粘性滞止效应的共同影响，使物面附近的流体不断减速，最终由于惯性力不能克服上述阻力而停滞，边界层便开始脱落，即边界层开始分离。
(2) 判断下述论点的正确性，并说明理由。
“水一定是从高处往低处流动的。”
答：上述论点是错误的。
水往何处流取决于总水头。水是不可压缩粘性流体，由不可压缩粘性流体能量方程： w h V gz p V gz p +++=++222
2222111ρρ 可知：不可压缩粘性流体流动过程会产生阻力损失，流动导致总水头减少，两处的总水头满足上式，所以水只能从总水头高处流向总水头低处。
(３) 粘性流体在管内作湍流流动时，何为“水力粗糙”？
答：当层流底层厚度小于粗糙度δ<ε时，管壁粗糙凸出部分暴露在湍流区中，导致流体产生碰撞、冲击，形成漩涡，增加能量损失。这种情况称为“水力粗糙”。
（4）已知流场中的速度分布为⎪⎩
⎪⎨⎧=-=+=xy t xz t yz u ωυ
（１）说明此流动是否恒定？
（２）求流体质点在通过流场中点（１，１，１）时的加速度。
答案：（１）因为速度与时间有关，所以此流动为非恒定流动；
（２）⎪⎩⎪⎨⎧=+=-=2
13z y x a t a t a
（5）如图所示为一吸水装置，已知321h h h 、、，若甲、乙两水箱的水位保持不变，忽略流动的水头损失，试问要从甲水箱将水吸入喉道，喷嘴断面面积2A 与喉道断面面积1A 之比：1
2A A 与321h h h 、、之间应满足什么条件？ 解题要点：1）取过喷嘴轴线的水平面为基准面，对1-1与
2-2应用总水流的伯努利方程（忽略阻力损失）
2）再对水箱乙与2-2应用总水流的伯努利方程（忽略阻力损失）
3）结合稳定总流的连续性方程2211u A u A = 解得：要从甲水箱将水吸入喉道，应满足2
3112h h h A A +≥ （6）左图为一水箱带一收缩圆锥喷嘴，水位高h 。请判断下列说法是否正确：
1） h 为常数时点2的加速度为零，点1有迁移加速度；
2）h 随时间变化时，2点只有当地加速度，点1既有当地加速度又有迁移加速度。
二、计算题
1、实际流体在圆管中作层流流动时, 截面平均流速是管内中心流速的 1/2 倍。若将管子换为管径比原管径大20%管子，沿程阻力损失将是原来的 48.2 ％。
2、在101.33kPa 下用20℃的清水测定某离心泵抗气蚀性能，于某流量下测得泵内恰好发生气蚀时，泵入口处的压强为60.1kPa ，据此求得此时的允许吸上真空度为 4.2 m 水柱。
3、如图所示，水在压强作用下从密封的下水箱沿竖直管道流入上水箱
中，已知h ＝50cm ，H ＝3m ，管道直径D ＝25mm ，λ＝0.02，各局部
阻力系数分别为ζ1＝0.5，ζ2＝5.0，ζ3＝1.0，求：为维持稳定的管中
流速V ＝1m/s ，下水箱的液面压强应保持在多少Pa?
解：以下水箱液面为基准面，列两液面的伯努利方程：
j f w h h h H h h H g
p +++=++=)()(0ρ
局部水头损失：()()m g g V h j 332.0215.00.50.122
2
321=⨯++=++=ζζζ
总水头损失：m h h h j f w 475.0=+=
所以，Pa h h H g p w 38995)(0=++=ρ
4、已知：一个水平放置的90º弯管输送水
d 1＝150mm ，d 2＝100mm
p 1＝3.06×105Pa ，Q ＝0.03m 3/s
求：1）p 2是多少？
2）水流对弯管的作用力大小和方向（不计水头损失）。 2
1
求解要点：s m d d V V s m d Q V /825.3)(/70.14221121
1====
π
取1-1、2-2两断面列伯努利方程
2
2222211V p V p +=+ρρ 求得 Pa p 52100.3⨯=
对选取的控制体列动量方程：
x 方向：)0(111V Q R A p x -=-ρ
y 方向：)0(222-=-V Q A p R y ρ
解得，y x R R ,
22y x R R R +=
36.24==x y
R R arctg θ
所以，水流对弯管壁的作用力为R 的反作用力，大小相等，方向相反。
6、如图输水管道，拟用U 形水银压差计连接于直角弯
管处测量管中水流量，已知：d 1＝300mm ，d 2＝100mm ，
压差计的最大量程读数Δh max ＝800mm ，水流量范围Q
＝10～100L/s 。
试问：(1)该压差计的量程是否满足测量的需求？
(2)当Δh ＝300mm 时，水流量为多少？
（注：忽略水头损失，水银密度为13600kg/m 3，
水的密度1000 kg/m 3）
解（要点）：（1）以0－0断面为基准面，列1－1、2－2两断面的能量方程：
()2g V 2g V 0222211
++∆+=++γγp h z p ()2g V V 21222
1-+∆+=-h z p p γ
以最大流量计算对应的压差计读数 s m A Q V /42.13.014.31.04211=⨯⨯==， s m A Q V /74.121.014.31.04222=⨯⨯==
