流体力学计算题练习
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流体力学试题及答案一、选择题1. 在静水中,对于不同形状的物体,哪一项描述是正确的?A. 每个物体受到的浮力相同。
B. 浮力与物体的形状无关。
C. 浮力只与物体的质量有关。
D. 浮力与物体的密度无关。
答案:B. 浮力与物体的形状无关。
2. 当一个物体在液体中浸没时,下列哪一项是正确的?A. 物体受到的浮力等于物体的重力。
B. 物体受到的浮力小于物体的重力。
C. 物体受到的浮力大于物体的重力。
D. 浮力与物体的重力无关。
答案:A. 物体受到的浮力等于物体的重力。
3. 下列关于压强的说法,哪一项是正确的?A. 压强与物体的面积成反比。
B. 压强只与物体的质量有关。
C. 压强与液体的密度无关。
D. 压强与液体的深度成正比。
答案:D. 压强与液体的深度成正比。
4. 当液体从一细管中流出时,根据伯努利定理,下列哪一项是正确的?A. 流速越大,压强越小。
B. 流速越小,压强越小。
C. 流速越大,压强越大。
D. 流速与压强无关。
答案:A. 流速越大,压强越小。
5. 下列哪一项是正确的?A. 黏性流体的黏度随温度而增加。
B. 非黏性流体的黏度随温度而减小。
C. 非黏性流体的黏度随温度而增加。
D. 黏性流体的黏度与温度无关。
答案:C. 非黏性流体的黏度随温度而增加。
二、填空题1. 流量的单位是__________。
答案:升/秒或米^3/秒2. 流体的黏滞系数是_____________。
答案:黏度3. 当一个物体浸没在水中时,所受到的浮力等于所排开的水的__________。
答案:重量或质量4. 斯托克斯定律适用于小颗粒在____________中运动的情况。
答案:黏性流体5. 流体在维持稳定的情况下,其流速越大,压强越__________。
答案:小三、计算题1. 一个球体在液体中的浸没深度为30cm,球的质量为400g,液体的密度为800kg/m^3。
求球受到的浮力大小。
答案:球受到的浮力大小等于所排开的液体的重力大小,即体积乘以液体的密度乘以重力加速度。
例 1:用复式水银压差计测量密封容器内水面的相对压强,如图所示。
已知:水面高程z0=3m,压差计各水银面的高程分别为z1=0.03m, z 2=0.18m, z 3=0.04m, z 4=0.20m,水银密度ρ13600kg / m3,水的密度ρ 1000kg / m3。
试求水面的相对压强p0。
解:p0γ(z0 z1 ) γ'( z2z1) γ'(z4z3 ) p ap0γ'(z2z1 z4z3 ) γ(z0 z1 )例 2:用如图所示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。
已知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p1– p2。
解:p1γ(z3z1 )γ(z4z2 ) p2p1p2γ(z3z4 )γL sinθ例 3:用复式压差计测量两条气体管道的压差(如图所示)。
两个U形管的工作液体为水银,密度为ρ2,其连接管充以酒精,密度为ρ 1 。
如果水银面的高度读数为z1、 z 2、 z 3、z4,试求压强差p A– p B。
解:点 1 的压强: p A点2的压强: p2p Aγ2( z2z1 )点 3的压强: p3 p Aγ2( z2z1 )γ1( z2 z3 )p4p Aγ2( z2z1 ) γ1(z2z3 ) γ2( z4z3 ) p Bp A p Bγ2(z2 z1 z4z3 ) γ1( z2z3 )例 4:用离心铸造机铸造车轮。
求A-A 面上的液体总压力。
解:p 1 2r2gz C p 1 2r2gz p a22在界面 A-A 上: Z = - hp 1 2r2gh p a F( p p a ) 2 rdr 21 2 R41ghR2R2082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h1 = 300mm,使容器绕垂直轴作等角速度旋转。
如图所示。
(1) 试确定使水之自由液面正好达到容器边缘时的转数n1;(2)求抛物面顶端碰到容器底时的转数 n2,此时容器停止旋转后水面高度 h2将为多少?解: (1)由于容器旋转前后,水的体积不变( 亦即容器中空气的体积不变 ) ,有:图1d 2L1 d 2 (H h1 )424L 2( H h1 ) 400 mm0.4 m在 xoz 坐标系中,自由表面2 r 2 1 的方程:z02g对于容器边缘上的点,有:d0.15m z0 r22gz0 2 9.80.4 r 20.152∵ 2 n / 60L0.4m18.67( rad / s)n1606018.672178.3 (r / min)2(2) 当抛物面顶端碰到容器底部时,这时原容器中的水将被甩出一部分,液面为图中2所指。
三计算题一、粘性1.一平板在油面上作水平运动,如图所示。
已知平板运动速度V=1.0m/s,板与固定边界的距离δ=1mm,油的粘度μ=0.09807Pa·s。
试求作用在平板单位面积上的切向力。
2. 一底面积为2cm5045⨯,质量为6kg的木块,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块运动速度sm2.1=u,油层厚度mm1=δ,斜面角C02ο=θ(如图所示),求油的动力粘度μ。
δuθ二静力学1.设有一盛水的密闭容器,如图所示。
已知容器内点A的相对压强为4.9×104Pa。
若在该点左侧壁上安装一玻璃测压管,已知水的密度ρ=1000kg/m3,试问需要多长的玻璃测压管?若在该点的右侧壁上安装一水银压差计,已知水银的密度ρHg=13.6×103kg/m3,h1=0.2m,试问水银柱高度差h2是多大?2.如图所示的半园AB 曲面,宽度m1=b,直径m3=D,试求曲AB 所受的静水总压力。
D/2AB水水DαO B O A Hp a3. 如下图,水从水箱经管路流出,管路上设阀门K ,已知L=6m,α=30°,H=5m, B 点位于出口断面形心点。
假设不考虑能量损失,以O-O 面为基准面,试问:阀门K 关闭时,A 点的位置水头、压强水头、测压管水头各是多少?4. 位于不同高度的两球形容器,分别贮有2m kN 9.8=g A ρ的 油 和2m kN 00.10=g B ρ的盐水,差压计内工作液体为水银。
m 21=h ,m 32=h ,m 8.03=h ,若B 点压强2cm N 20=B p ,求A 点压强A p 的大小。
••M MA B汞h h h γγAB1235. 球形容器由两个半球面铆接而成,有8个铆钉,球的半径m 1=R,内盛有水, 玻璃管中液面至球顶的垂直距离2m . 1=H ,求每个铆钉所受的拉力。
RH6.设有一盛静水的密闭容器,如图所示。
由标尺量出水银压差计左肢内水银液面距A 点的高度h 1=0.46m ,左右两侧液面高度差h 2=0.4m ,试求容器内液体中A 点的压强,并说明是否出现了真空。
《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。
水力学练习题及参考答案一、是非题(正确的划“√”,错误的划“×)1、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。
(√)2、图中矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点O重合。
(×)3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。
×4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的,当Fr>1为急流。
(√)5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。
(×)6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。
(×)6、达西定律适用于所有的渗流。
(×)7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。
(√)8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。
(√)9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。
(√)10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。
(×)11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。
√12、陡坡上出现均匀流必为急流,缓坡上出现均匀流必为缓流。
(√)13、在作用水头相同的条件下,孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。
(×)14、两条明渠的断面形状、尺寸、糙率和通过的流量完全相等,但底坡不同,因此它们的正常水深不等。
(√)15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。
(√)16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。
×17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。
(√)18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。
(×)19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。
(√)20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。
×21、缓坡上可以出现均匀的急流。
(√)22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa,则该点相对压强为-50 kPa。
(√)24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。
(√)25、水深相同的静止水面一定是等压面。
(√)26、恒定流一定是均匀流,层流也一定是均匀流。
(×)27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。
练习题1. 如右图所示,在一密闭容器中,上部装有密度ρ1=0.8×103kg/m 3的油,下部为密度ρ2=103 kg/m 3的水,已知h 1=0.4m ,h 2=0.2m 。
测压管中水银柱的读数h =0.5m ,水银的密度为ρ1=13.6×103 kg/m 3。
求密闭容器中油液面上的压强p 0。
2. 图示为一水暖系统,为了防止水温升高时体积膨胀将水管胀裂,在系统顶部设一膨胀水箱,使水有膨胀的余地。
若系统内水的总体积为8m3,加温前后温差为50℃,在其温度范围内水的膨胀系数为βT =9×10-4 1/℃,求膨胀水箱的最小容积。
3. 当温度不变,压强从0.20 MPa 增加到10 MPa 时,某种液体的体积减小0.49%,求该液体的体积模量。
4. 两个充满空气的封闭容器互相隔开,左边压力表M 的读数为100kPa ,右边真空计V 的读数为 3.5mH2O ,试求连接两容器的水银压差计中h 的读值。
5. 已知流体运动的速度场为:3231yv xy v y x ==,,试求t=2时过点()()x y z ,,,,=312处的流线方程。
hp ap 0h 1h 2ρ1ρ2ρ36. 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?7. 右图为毕托管示意图。
液体自左向右流动,直管和直角弯管直接插入管道内的液体中,弯管开口迎着流动方向。
测得A 点的液柱高度为hA =170 mm ,B 点的液柱高度为hB = 230 mm ,已知液体的密度为 =990 kg/m3,忽略阻力损失,试计算管内液体的流速uA 。
8. 如右图所示为一壁厚可以忽略的大容器,在其下部开一直径为d =12mm 的小孔口,水自孔口流出后进入另一液面比大容器液面低H =1.2m 的容器中,两容器内的水位始终保持不变。
流体力学静水压强练习题一、基本概念题1. 列出静水压强的定义。
2. 静水压强与哪些因素有关?3. 什么是绝对压强和相对压强?4. 简述液体压强随深度的变化规律。
5. 如何计算液体在某一点的静水压强?二、公式应用题1. 已知水的密度为1000 kg/m³,求深度为10m处的静水压强。
2. 某容器内液体深度为5m,液体密度为800 kg/m³,求容器底部的静水压强。
3. 一根直径为0.1m的管道内,水流速度为2m/s,求管道中心处的静水压强。
4. 某封闭容器内气体压强为1.5×10^5 Pa,容器内液体深度为3m,液体密度为1200 kg/m³,求气体对容器底部的压强。
5. 在一水坝底部,水深为20m,求水坝底部的静水压强。
三、综合分析题1. 分析液体内部压强分布规律,并说明原因。
2. 举例说明静水压强在实际工程中的应用。
3. 讨论液体静压强与液体密度的关系。
4. 如何利用静水压强原理计算液体在容器内的压力?5. 分析在深海潜水过程中,潜水员所承受的静水压强变化。
四、计算题1. 已知一圆形水池直径为10m,水深为4m,求水池底部的静水压强。
2. 一矩形水槽长20m,宽5m,水深6m,求水槽底部的静水压强。
3. 某圆柱形容器高1m,直径0.5m,容器内液体密度为1500kg/m³,求容器底部的静水压强。
4. 一潜水员在海底作业,水深为50m,求潜水员所承受的静水压强。
5. 一艘船在海上航行,船底距海平面深度为15m,求船底的静水压强。
五、判断题1. 液体内部的压强处处相等。
()2. 静水压强与液体深度成正比。
()3. 液体压强与液体密度无关。
()4. 绝对压强总是大于相对压强。
()5. 液体静压强在水平方向上是不变的。
()六、选择题A. 液体的密度B. 液体的温度C. 液体的深度D. 重力加速度2. 在同一液体中,下列哪个深度处的静水压强最大?A. 5m深处B. 10m深处C. 15m深处D. 20m深处A. 静水压强随深度增加而减小B. 静水压强在液体表面处最大C. 静水压强在液体内部处处相等D. 静水压强与液体密度成正比4. 在一个密闭容器内,液体上方气体的压强为50kPa,液体深度为2m,液体密度为1000 kg/m³,容器底部的总压强为多少?A. 100 kPaB. 150 kPaC. 200 kPaD. 250 kPaA. P = ρghB. P = ρgh^2C. P = ρg/hD. P = ρg^2h七、填空题1. 液体的静水压强是由__________、__________和__________共同作用产生的。
流体力学考试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 流体力学中,流体的基本假设是什么?A. 流体是不可压缩的B. 流体是完全弹性体C. 流体是完全塑性体D. 流体是连续介质答案:D2. 流体静力学中,压力的分布规律是什么?A. 与深度成正比B. 与深度成反比C. 与深度无关D. 与深度的平方成正比答案:A3. 流体的粘性是由什么决定的?A. 温度B. 压力C. 密度D. 以上都是答案:A4. 伯努利方程描述了什么?A. 流体的静压和动压关系B. 流体的压缩性C. 流体的粘性D. 流体的热力学性质答案:A5. 流体的雷诺数是用来描述什么的?A. 流体的密度B. 流体的粘性C. 流体的惯性力与粘性力的比值D. 流体的压缩性答案:C6. 什么是流体的不可压缩性条件?A. 密度不变B. 温度不变C. 压力不变D. 速度不变答案:A7. 流体的连续性方程描述了什么?A. 流体的动量守恒B. 流体的动能守恒C. 流体的质量守恒D. 流体的热能守恒答案:C8. 流体的湍流与层流的区别是什么?A. 湍流有粘性,层流没有B. 湍流是有序的流动,层流是无序的C. 湍流是无序的流动,层流是有序的D. 湍流和层流都是有序的流动答案:C9. 流体的边界层厚度与什么有关?A. 流体的密度B. 流体的速度C. 流体的粘性D. 流体的压缩性答案:C10. 什么是流体的临界雷诺数?A. 流体开始流动的雷诺数B. 流体从层流转变为湍流的雷诺数C. 流体达到最大速度的雷诺数D. 流体达到最大压力的雷诺数答案:B二、简答题(每题10分,共30分)1. 简述流体力学中的纳维-斯托克斯方程及其物理意义。
答案:纳维-斯托克斯方程是描述流体运动的基本方程,它将流体的动量守恒定律与流体的粘性联系起来。
方程表明,流体的加速度不仅与压力梯度有关,还与粘性力有关。
物理意义上,它描述了流体内部的动量传递过程。
2. 描述流体的粘性对流动的影响。
答案:流体的粘性对流动有显著影响。
(完整版)流体力学练习题及答案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN流体力学练习题及答案一、单项选择题1、下列各力中,不属于表面力的是( )。
A .惯性力B .粘滞力C .压力D .表面张力2、下列关于流体粘性的说法中,不准确的说法是( )。
A .粘性是实际流体的物性之一B .构成流体粘性的因素是流体分子间的吸引力C .流体粘性具有阻碍流体流动的能力D .流体运动粘度的国际单位制单位是m 2/s3、在流体研究的欧拉法中,流体质点的加速度包括当地加速度和迁移加速度,迁移加速度反映( )。
A .由于流体质点运动改变了空间位置而引起的速度变化率B .流体速度场的不稳定性C .流体质点在流场某一固定空间位置上的速度变化率D .流体的膨胀性4、重力场中平衡流体的势函数为( )。
A .gz -=πB .gz =πC .z ρπ-=D .z ρπ=5、无旋流动是指( )流动。
A .平行B .不可压缩流体平面C .旋涡强度为零的D .流线是直线的6、流体内摩擦力的量纲[]F 是( )。
A . []1-MLtB . []21--t MLC . []11--t ML D . []2-MLt 7、已知不可压缩流体的流速场为xyj zi x 2V 2+= ,则流动属于( )。
A .三向稳定流动B .二维非稳定流动C .三维稳定流动D .二维稳定流动8、动量方程 的不适用于(??? ??) 的流场。
A .理想流体作定常流动B .粘性流体作定常流动C .不可压缩流体作定常流动D .流体作非定常流动9、不可压缩实际流体在重力场中的水平等径管道内作稳定流动时,以下陈述错误的是:沿流动方向 ( ) 。
A .流量逐渐减少B .阻力损失量与流经的长度成正比C .压强逐渐下降D .雷诺数维持不变10、串联管道系统中,其各支管内单位质量流体的能量损失( )。
A .一定不相等B .之和为单位质量流体的总能量损失C .一定相等D .相等与否取决于支管长度是否相等11、边界层的基本特征之一是( )。
流体运动练习题在学习流体力学相关知识时,进行练习题是非常重要的一部分。
通过练习题的解答,我们可以更加深入地理解流体运动的原理和应用。
下面是一些流体运动练习题,帮助大家加深对这一概念的理解。
练习题一:斜面上的流体流动假设有一个倾斜角度为θ的斜面,上面有一水平管道,管道之间有一段高度为h的竖直距离。
斜面上方的水箱中有一深度为H的水柱。
求当水流过管道时,出口的速度。
解答:设斜面的长度为L,管道的长度为d,管道入口处的面积为A1,出口处的面积为A2,管道入口处的速度为v1,出口处的速度为v2。
根据质量守恒定律,流入管道的质量等于流出管道的质量:ρ₁ * A₁ * v₁ = ρ₂ * A₂ * v₂其中ρ₁为水箱中的水密度,ρ₂为管道内的水密度。
由连续方程可知,流动过程中单位时间内流入管道的体积等于单位时间内流出管道的体积:A₁ * v₁ = A₂ * v₂通过以上两个方程,可以解得v₂的值。
练习题二:流体在水平管道中的流动假设有一水平管道,管道长度为L,截面积为A,有一段长度为d的管道内壁粗糙程度为ε。
当管道内液体流动速度为v时,求管道内壁受到的摩擦力F。
解答:根据达西定理,管道内壁受到的摩擦力可以通过以下公式计算:F = f * ρ * A * v² / 2其中f为管道内壁的摩擦系数,ρ为液体的密度。
在该问题中,管道内壁的粗糙程度为ε,可以利用密度函数方法计算摩擦系数f。
将管道内壁分成若干小区间,每个小区间的长度为Δx,宽度为Δy。
在每个小区间内,液体受到的正压力和摩擦力之和等于液体的密度乘以加速度。
通过计算每个小区间的摩擦力,再将其累加即可得到管道内壁受到的总摩擦力。
练习题三:流体的流速和流量关系假设有一管道,管道横截面积为A,液体的密度为ρ,管道内的液体流速为v。
求液体的流量Q。
解答:根据流量定义,流量Q等于单位时间内通过截面A的体积,可以通过以下公式计算:Q = A * v在流体力学中,流速是指流体通过单位时间内通过管道横截面的体积,而流量是指单位时间内通过管道横截面的体积。
流体力学试题及答案4一、选择题(每题2分,共10分)1. 流体力学中,描述流体运动的基本概念是()。
A. 质量B. 密度C. 速度D. 压力答案:C2. 流体静力学基本方程中,描述流体静压力与深度关系的公式是()。
A. P = ρghB. P = ρgh²C. P = ρgh³D. P = ρg答案:A3. 在不可压缩流体中,连续性方程表明()。
A. 质量守恒B. 能量守恒C. 动量守恒D. 角动量守恒答案:A4. 流体力学中的雷诺数是用来描述()。
A. 流体的密度B. 流体的粘度C. 流体流动的层流与湍流状态D. 流体的压缩性答案:C5. 根据伯努利方程,流体在管道中流动时,流速增加会导致()。
A. 压力增加B. 压力减小C. 温度增加D. 密度增加答案:B二、填空题(每题2分,共10分)1. 流体力学中,流体的粘性系数通常用符号________表示。
答案:μ2. 当流体流动时,如果流体的流线不相交,则该流动称为________流动。
答案:层流3. 流体力学中,流体的惯性力与流体的________和________有关。
答案:密度,速度4. 流体力学中,流体的表面张力是由分子间的________力引起的。
答案:吸引力5. 流体力学中,流体的压缩性是指流体在压力作用下体积的________。
答案:变化三、简答题(每题10分,共20分)1. 简述流体力学中的边界层概念及其重要性。
答案:边界层是指流体在固体表面附近流动时,由于粘性作用,流体速度从零逐渐增加到与主流速度相近的区域。
边界层的存在对流体的流动特性、摩擦阻力和流体的传热、传质等过程有重要影响。
2. 描述流体力学中的能量守恒定律,并给出其数学表达式。
答案:能量守恒定律表明,流体系统中能量的总量在没有外力作用的情况下是守恒的。
数学表达式为:ρu(E + p/ρ + gz) = constant,其中ρ是流体密度,u是流体速度,E是单位质量流体的内能,p是压力,g是重力加速度,z是垂直高度。
流体力学题及答案(总15页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--C (c) 盛有不同种类溶液的连通器DC D水油BB (b) 连通器被隔断AA(a) 连通容器1. 等压面是水平面的条件是什么2. 图中三种不同情况,试问:A-A 、B-B 、C-C 、D-D 中哪个是等压面哪个不是等压面为什么3 已知某点绝对压强为80kN/m 2,当地大气压强p a =98kN/m 2。
试将该点绝对压强、相对压强和真空压强用水柱及水银柱表示。
4. 一封闭水箱自由表面上气体压强p 0=25kN/m 2,h 1=5m ,h 2=2m 。
求A 、B 两点的静水压强。
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。
8.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9 水流从水箱经管径分别为cmd cm d cm d 5.2,5,10321===的管道流出,出口流速sm 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 s l /103-⨯(2) 断面平均流速s m v /0625.01=, s m v /25.02= 。
10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。
如图所示,用笋管水银测压计测水箱表面的斥强c 图中岛程的収位为叽试求水箱表面的相对压强。
(水银的密度p = 13600^//n 3)2、如图题1图所示,密度p = 920kg/n F 的油在管中流动°用水银压差讣测虽长度I = 3m 的管流的斥差.其读数为 从=90mm. 已知管径d =25mm .测御的油的流虽Q = 4.5x\0^m 3/s .试求油的运动粘性系数°3、图示一密闭容湍.上层为空气.中层为P =800kg/nP 的石油.下层为P=1200kg/nP 的甘油。
试求:出测斥管中廿油表而 高程为9.14m 时压力表G 的读数。
Jr\d_ _Q 厂—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 |11|面为一圆柱形的1川分之一,半径R=0.2m,宽度(垂直纸面)B=0.8m >水深H=l ・2m,液体密度p = 85(Kg/m\ AB 曲面左侧受到液体压力。
求作用在AB 曲而上的水平分力和铅直分力。
(10分)R解:(1)水平分力: PS=pg (H--^.RB •……(3分)=850x9.8x (1.2 —)x0.2x0.8 = 1466.1A^ ,方向向右(2 分)。
(2)铅直分力:绘如图所示的压力体.则■ r欣2P 二■浮■ pg (H-R )R +亍 B ....... (3 分)■ ■ • 2 ■-850x9.8x (1.2-0・2)x0・2+竺岁兰 0.8-15421,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Hl=4. 2m,下游水深H2=2. Im,求作用于 圆滚门上的水平和铅直分圧力。
解题思路:(1)水平分力: 几=门_几=*7(耳'—HA (2)作压力体,如图,则Q 4/3 如2化=严=沖=^x ———l3•如图示.一半球形闸门.已知球门的半径R = \m ,上下游水位差H = \m >试求闸门受到的水平分力和竖直分力的 大小和方向。
四.计算题(05)1-1 若某油箱中有体积为5.0m 3的油所受的重力为41313N ,试确定这种油的密度。
解:因为Vg mg G ρ== 液体密度()31.90081.9541313mkg VgG =⨯==ρ1-2 某容器内有体积为500cm 3的某种液体,在天平上称得液体的质量为0.453kg ,试求该液体的密度和相对密度。
解:V m=ρ= 906 kg/m 3 9.01000906===水ρρd 061-3 已知密度为900kg/m 3的石油所受的重力为3.175×106N ,试确定其体积。
解:Vg mg G ρ==()36081.99003175000=⨯==gGv ρ1-4 温度为20℃的水每小时流入加热器的体积为60m 3,经过加热后,水温升高到80℃。
若水的体积膨胀系数βt 为550×10-6l/℃,那么水从加热器中流出时,每小时流出的体积为多少?解:dt dVV t 1=β 所以 dV=t β.V .dt=1.98m 3 dV=V 2-V 1 所以V 2=dV +V 1=61.9m 3五.计算题(05)2-1 在海面以下h=30m 处测得相对压力为3.09×105Pa ,试确定海水的密度。
解: 所以Kg/m 32-2 气压计读数为755mmHg ,求位于水面以下7.6m 深处的绝对压强。
解:=74556(Pa) Pa =755×=760101325100658.39 (Pa)P 绝=P 表+ Pa =17521.439 (pa)2-3 某容器中液面上的压强p 0=1×104Pa ,液体密度ρ=1000kg/m 3,试求在液面下h=2m 处M 点的绝对压强和表压强。
解:=1000×9.81×2=19620(pa )P 绝=P 表+P 0=19620+105=119620(Pa)2-4 某圆柱形容器内装三种液体,如图题2-4所示,上层油的相对密度d 1=0.8,中层水的相对密度d 2=1,下层汞的相对密度d 3=13.6。
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25dmm =,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 RH 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。
练习题1. 如右图所示,在一密闭容器中,上部装有密度ρ1=0.8×103kg/m3的油,下部为密度ρ2=103kg/m3的水,已知h1=0.4m,h2=0.2m。
测压管中水银柱的读数h=0.5m,水银的密度为ρ1=13.6×103 kg/m3。
求密闭容器中油液面上的压强p0。
2. 图示为一水暖系统,为了防止水温升高时体积膨胀将水管胀裂,在系统顶部设一膨胀水箱,使水有膨胀的余地。
若系统内水的总体积为8m3,加温前后温差为50℃,在其温度范围内水的膨胀系数为βT=9×10-4 1/℃,求膨胀水箱的最小容积。
3. 当温度不变,压强从0.20 MPa增加到10 MPa时,某种液体的体积减小0.49%,求该液体的体积模量。
4. 两个充满空气的封闭容器互相隔开,左边压力表M的读数为100kPa,右边真空计V的读数为3.5mH2O,试求连接两容器的水银压差计中h的读值。
5. 已知流体运动的速度场为:3231yvxyvyx==,,试求t=2时过点()()x y z,,,,=312处的流线方程。
6. 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,λhp a p0h1h2ρ1ρ2ρ3=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? 7. 右图为毕托管示意图。
液体自左向右流动,直管和直角弯管直接插入管道内的液体中,弯管开口迎着流动方向。
测得A 点的液柱高度为hA =170 mm ,B 点的液柱高度为hB = 230 mm ,已知液体的密度为ρ =990 kg/m3,忽略阻力损失,试计算管内液体的流速uA 。
8. 如右图所示为一壁厚可以忽略的大容器,在其下部开一直径为d =12mm 的小孔口,水自孔口流出后进入另一液面比大容器液面低H =1.2m 的容器中,两容器内的水位始终保持不变。
试计算水的出流流量和孔口处的流速。
9. 如图所示为一壁厚可以忽略的大容器,为了便于出流,在容器壁上开一圆孔并在外面焊接一段等径圆管,容器自由液面及孔口出口皆与大气相通,而且可以保证容器内的水位不变。
已知孔口直径为d =12mm ,焊接的圆管长度l = 40mm 。
容器自由液面相对于孔口中心线的高度为H =1.2m ,试计算水的出流流量和出口流速。
10. 用长l =300m 、内径d =200mm 的铸铁管输送密度ρ = 880 kg/m3的油液,测得质量流量qm = 8.80×104 kg/h 。
设冬季油液的运动粘度ν1=109.2×10-6m2/s ,夏季运动粘度ν2=35.5×10-6m2/s ,试确定冬、夏季输油管路以油柱高度表示的水头损失h λ。
[注:若流动状态为湍流,可取λ = 0.04]11、一恒定有压均匀管流,已知管径d=20 mm ,管长 l=20m ,管中水流流速 u=0.12m/s ,水温 t=10℃时水的运动粘度 n =1.306×10-6m 2/s ,求沿程阻力损失12、如图,已知压力表测得密闭容器内的压力读数为5千帕,其他数据如图中所示,求未知液体的密度(已知水和水银的密度分别为1吨/立方米和13.6吨/立方米)。
13. 液体由水箱经中间有收缩截面(截面积为1A )的管子定常出流,2A 为出口面积,2h 是出口在水箱液面下的深度,问要吸上深为1h 的同种液体,21/A A 应为多少(不计损失)?14. 已知流体运动的速度场为:3231yv xy v y x ==,,试求t=2时过点()()x y z ,,,,=312处的流线方程。
15. 一压缩空气罐与文丘里式的引射管连接,d 1,d 2,h 均为已知,问气罐压力p 0多大方才能将B 池水抽出。
16. 用水银压差计测量水管中的点速度u ,如读数Δh =60mm ,求该点流速。
17. 如图所示输水管经三通管分流。
已知管径分别为d1=200mm 、d2=100mm和d3=150mm,断面平均流速分别是v1=2m/s和v2=1.5m/s,试求断面平均流速v3.18. 图示一串联管路,管径、管长、沿程水力摩阻系数和流量分别标于图中,试按长管计算所需的水头H为多少?19. 如图所示,用真空计B测得封闭水箱液面上的真空度为0.98kPa,若敞口油箱的液面低于水箱液面的高度H=1.5m,油柱高h1=5.6m,水银柱高h2=0.2m,求油的密度。
1. 解:以水银柱下面为等压面,列平衡方程: ghp gh gh p a 322110ρρρ+=++则:221130gh gh gh p p a ρρρ--+=2.081.98004.081.910005.081.913600101325⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯+= Pa 162539=2. 解: 已知V =8m3,Δt =50℃,βT =9×10-4 1/℃。
(1) 由(1-11)式T V V d d 1T =β,得膨胀水箱的最小容积为34T m 36.0501098=⨯⨯⨯==-T V V ∆β∆3. 解:因:00490d .V VV V -=∆=故:等温压缩系数:1-106Pa 1005100.2)(1000490d d -⨯=⨯---=∆∆-=-=..p V /V p V /V T κ 则体积模量:Pa 10210511910⨯=⨯==-TE κ4. 解: 已知pm1=100kPa ,pv2=3.5mH2O 。
根据题意可知am11p p p +=,v2a 2p p p -=mHg0.198106.1398105.3101003v2m121=⨯⨯+⨯=+=-=汞汞γγp p p p h5. 解:V M ρ=,推得:0=+=dV Vd dM ρρρρd dV V -=N m dp d Vdp dV p /1075.3104%015.0294-⨯=⨯==-=ρρβ6. 解:以下水箱液面为基准面,列两液面的伯努利方程:局部沿程h h h H h h H g pg p w a +++=++=-)()(0ρρ 沿程水头损失:mg v d L h h f 143.081.92025.01)15.03(02.0222=⨯⨯⨯+⨯===λ沿程局部水头损失:mg v h h j 332.081.921)5.00.50.1(2)(22321=⨯⨯++=++==ζζζ局部总水头损失:mh h h j f w 475.0332.0143.0=+=+=所以,得:MPap h h H g p s w 49.010********)(0=+=+++=ρ7. 解:以管道中心线为零势能面,列伯努利方程:g p g u g p BA A ρρ=+22又知:A A gh p ρ=,B B gh p ρ=代入得:A B Ah h g u -=22则:m/s 08117023081922.)..(.)h h (g u A B A =-⨯⨯=-=8. 解:显然是薄壁小孔口淹没出流。
其流量: gHACr q V 2=对于厚壁孔口,Cr =0.60(取0.60~0.62皆可)代入数据,得:/sm 10293321819260040120342-⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=.....q V π于是,孔口流速为:m/s 9124012010293324./..A q v V =⨯⨯==-π9. 解:本题中l /d = 40/12=3.33,可知该孔口为厚壁孔口。
孔口出流流量计算公式为: gH ACr q V 2= 对于厚壁孔口,Cr =0.82 代入数据,得:/sm 105.42.181.9282.04012.0342-⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=πV q于是,出口流速为:m/s 98.34/012.0105.424=⨯⨯==-πA q v V10. 解:① 判断流态:流量:qV = qm/ρ = 8.80×104/880/3600 = 0.0278 m3/s 流速:u = qV/A= 0.0278/(3.14×0.202/4)= 0.884 m/s冬季雷诺数:Re1= ud/ν1 = 0.884×0.2/(109.2×10-6) =1619<2320(层流) 夏季雷诺数:Re2= ud/ν2 = 0.884×0.2/(35.5×10-6) = 4980>2320(湍流) ② 水头损失(以油柱高度表示):冬季:h λ1 =λ1 (l/d) (u2/2g) = (64/Re1) (l/d) (u2/2g) = 2.366 m (油柱) 夏季:h λ2 =λ2 (l/d) (u2/2g) = 2.390 m (油柱)11. 解:雷诺数232067.183710306.1020.012.0Re 6<=⨯⨯==-v ud沿程阻力损失系数:0348.067.183764Re 64===λ沿程阻力损失:OmH g v d l h 2220256.081.9212.002.0200348.02=⨯⨯⨯==λλ12. 解:如图,设大气压为p0,以图中2点为基点,则:gh h h p p p 132102)(ρ⨯++++=表gh p p 2323ρ-=g h p p p 32304ρ-==g h p g h p p 3202323ρρ+=-=gh h h p p p 132102)(ρ⨯++++=表g h p g h 32023ρρ++=因此,解得:gh g h h h p g h 23132132)(ρρρ-⨯+++=表 1360061.52.0100061.531.781.961.550002231232123⨯-⨯+⨯=⨯-⨯+++=ρρρh h h h h h g h p 表=3ρ909.03513. 解:(1)根据连续性方程A1u1=A2u2 (a ) 同时在1点和2点列出伯努力方程得:g u g p g u g p 22211220+=+ρρ (b)(2)水箱高位与1点之间列伯努力方程得g u g p g p h 221102+=+ρρ (c) (3)1点要吸上深度为h1的液体,则必须:110gh p p p ρ≥-=∆ (d)解上述3个式子,从(a)得:1221u u A A =根据(b)得:11222222122222110)1(21)1(21)22(gh A A u u u u g u g u g p p ρρρρ≥-=-=-=-从(c )得:g u h g p g p 221201-=-ρρ,代入(b)得:222gh u =因此:1122)1(gh A A gh ρρ≥-,22112h h h A A +≥ 即:21221h h h A A +≤14. 解:根据流线方程yx v dy v dx =,因此得:323y dyxydx =,即:y dy x dx =3 上述方程解得:C y x =/3由t=2时过点()()x y z ,,,,=312,C=9,则流线方程为:9/3=y x15. 解: 已知d 1,d 2,h 。