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流体力学基础-习题解答-2017版a

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9-1 直径为d ，重量为F G 的活塞浸在液体中，并在力F 的作用下处于静止状态。

若液体的重度为γ，活塞浸入深度为h ，试确定液体在测压管内的上升高度x 。

解：24)(d h x F F G πγ+=+h d F F x G-+=24πγ9-2一充满μ=0.245Pa ⋅s 润滑油的滑动轴承中，轴直径为D =200mm ，轴承宽度为b =300mm ，径向间隙为h =0.8mm 。

已知轴承中的功率损失为N =50.7W ，不计轴承端面的影响，试确定轴的转速n 。

解：Dn n D v ππ==)2(2, hvDb h v A F μπμ==, Fv N =min)rev/(5.89)rev/s (4915.12.03.02.0245.0108.07.503==⨯⨯⨯⨯⨯⨯==-πππμπDDbNhn9-3 一水泵工作流量Q =0.65m 3/min ，若水管内径d =100mm 。

试计算管内水流的平均流速，并将体积流量换算成重量流量及质量流量。

解：(1) 计算平均流速v)m/s (38.11.0)4/(60/65.02=⋅==πA Q v (2) 计算重量流G 水的重度γ＝9810 N/m 3，则G =γQ =9810×0.65=6376.5 (N/min) =106.28 N/s(3) 计算质量流量MM =G /g=9810×0.65/9.81=650 (kg /min) =10.83 kg/s或 M =ρQ =1000×0.65=650 (kg/min) =10.83 kg/s9-4 如图9-2为液压系统中的两个串联液压缸。

液压缸的内径分别为d 1=50mm ，d 2=125mm 。

小活塞A 速度v 1=0.5m/s ，不计缸体内及管路中液体压缩性，试求活塞B 的运动速度v 2和流量Q 。

图9-1 题9-1附图图9-2 串联液压缸解：活塞A 以v l 的速度运动，将油从油管L 压入大液压缸，然后压力油推动活塞B 以v 2的速度移动，假定流动定常，不计液体压缩性，两缸流量相等。

/s)(m 109.8175.050.044342121-⨯=⨯⨯==ππv d Q(m/s)0.08125.0109.81744/24222=⨯⨯⨯==-ππd Q v9-5 如图9-3所示为一水箱，其水位H 始终保持不变。

当阀门G 完全关闭时，阀门入口点A 的压力表读数为0.1MPa 。

阀门打开流动稳定后，点A 的压力表读数为0.05MPa 。

假定所有流动损失h w 为0.3m ，求管道内断面平均流速。

解：取基准为管道中心线，记 p A1=0.1MPa ，p A2=0.05MPa ，取动能修正系数α=1.0。

阀门关闭时，水不流动，由压力表读数可得水位H ：gp H ρA1=（1） 阀门打开流动稳定后，水池表面至A 点列伯努利方程，有w h gv g p H +++=++20002A2A ρ （2）将式（1）代入式（2）得w A h g v g p g p ++=22AA21ρρ w gh p p v 2)(2A21A A --=ρ)m/s (7.93.0806.92100010)05.01.0(26=⨯⨯-⨯-=A v9-6 流体作用于弯管的力。

如图9-4所示，为一用于供水的钢管弯管段，内径d =500 mm ，弯管与水平面的夹角为45︒。

通过管道的流量为 0.5m 3/s ，断面1-1中心点压力分别为p 1=108kN/m 2；断面2-2中心点高z 2=0.7m ；两断面间流动损失为0.15V 22/(2g) m 。

略去管道和水的自重，试确定水流作用在弯管上的力。

解：图9-3 题9-5附图图9-4 弯管上的水流作用力取弯管前后断面1-1和2-2间弯管段流体为控制体积(它在 x 0y 平面内)，管道内壁面为非通流控制面，断面1-1及1-2为通流控制面，通流面积A 1=A 2=A 。

)m (196.05.0422=⨯=πA断面流速v 1=v 2=v ，(m/s)55.2196.05.0===A Q v 取动能修正系数为1，伯努利方程可列写如下：212222121122-+++=++w h z gv g p z g v g p ρρ 出流断面2-2的压力p 2为：(Pa)106.100)55.215.0(210)7.00(806.91010108)15.0(2)(3233322112⨯=⨯⨯--⨯⨯+⨯=--+=v z z g p p ρρ记x 方向上管壁对流体作用力为R x ，动量方程在x 轴上的投影式为)45cos (45cos 2211v v Q A p R A p F x x -=--=∑ ρ于是(N)7599)145(cos 55.25.01000196.0)45cos 106.10010108()45cos (45cos 332211=-⨯⨯-⨯⨯-⨯=---= v v Q A p A p R x ρ 流体对管道在水平方向的作用力P x 与R x 大小相等，方向相反(方向向右)。

记z 方向上管壁对流体作用力为R z ，应用动量方程在z 轴上的投影式，即有)045sin (45sin 22-︒=+︒-v Q R A p z ρ(N)8441445sin 55.25.0100045sin 196.0106.100)045sin (45sin 32=︒⨯⨯⨯+︒⨯⨯⨯=-︒+︒=v Q P R z ρ 流体对管道在垂直方向的作用力P z 与R z 大小相等、方向相反(方向向下)。

管道对流体作用力的合力R 的大小为:(N)166761484475992222=+=+=z x R R R合力R 的与z 轴方向的夹角α为：512.0148447599tan ===z x R R α，︒=1.27α 流体对管道的作用力P 与力R 的大小相等方向相反。

9-7 如图9-5所示一吊扇正在运转。

吊扇叶片直径D =1400mm ，风量Q =480m 3/min ，试：1）计算空气对叶片的推力F ；2）若吊扇总质量为M =4.0kg ，是否可以采用钢绳吊挂？为了使用钢绳吊挂又不减少风量，应该如何改变设计？ 解：在叶片周围流入的空气与铅锤方向流速很低，空气流入速度v i 忽略不计，于是，仅需考虑叶片底部流出的风量Q 对控制体积CV 的作用。

记v o 为风扇底部空气流出速度，风扇叶片对流体的力F '为V 外界对CV 的合外力，由动量方程知)N (6.534.146048029.14)('222=⨯⎪⎭⎫⎝⎛==-=ππρρD QQ v v Q F i o 空气对叶片的推力F =- F '方向向上。

2）吊扇的重量G =Mg =4.0⨯9.81=39.24N由此可见，吊扇重量小于向上的推力，不能以采用钢绳吊挂。

为了使用钢绳吊挂又不减少风量，应该增加吊扇总重量。

题9-8 在图3-8所示的阀上，若流过的流量为100⨯103cm 3/min ，阀芯直径d =30mm ，开口量x v =2mm ，液流流过开口时的角度θ=69°，问阀芯受到的轴向液动力等于多少? 解：ρpWxC Q q ∆=2，C q =0.61，)Pa (5.93649610210300.6160/101002890223332=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆---πρWx C Q p q )N (578.755.936496102103043.043.033=⨯⨯⨯⨯⨯=∆=--ππp Dx P x9-9 求通过图9-6所示管路中的流量。

已知内径为0.032m 的管路中流动的液体为油液，其密度为ρ=900 kg/m 3；入口和出口压力分别为p A =2.1MPa 和p B =1.6MPa ；入口局部损失系数为0.5，90度弯管局部损失系数为0.9，阀门局部损失系数为10；管路沿程损失系数为f = 0.03；假定重力加速度g = 9.806 m/s 2。

Solution:The Bernoulli’s equation for the pipelineB A losses gV g p z g V g p z B B B A A A -+++=++2222ρρSince the diameters of the pipeline remain constant, the continuity equation gives图9-5 运转中的吊扇图9-6 油液在管路中从p A 流向 p BV V V B A ==gV g Vd l f losses BA 2222∑+=-ζ so,gV g Vd l f g p g p z z B A B A 2222∑+=-+-ζρρ m/s 726.2900)1039.05.0(032.07503.010)6.11.2()250(806.99002)(26=⨯⎪⎭⎫⎝⎛+⨯++⨯-+-⨯⨯⨯=⋅⎪⎭⎫⎝⎛+-+-⨯=∑ρζρd l f p p z z g V BA B AThe discharge ismin /l 5.131/s m 101924.2726.2032.0443322=⨯=⨯⨯=⋅=-ππV d Q (升/分)9-10 如图9-7所示，确定点A 的流量Q 和压力p A 。

已知管路入口至断面A 的损失为5v 12/2g ；喷嘴损失为0.05v 12/2g ；H = 8 m ；D 1=0.15m ；以及D 2=0.05m 。

解：（1）求流量Q取基准线为管道中心线，水池表面液面流速近似为零，列水池表面和喷嘴出口中心点的伯努利方程，wh g v g p H g p ++=+22200ρρ, 由连续方程有：11229)50150(v v v == 由已知，总损失为：gv h w 205.521=于是806.92)05.59(212⨯⨯+=v H , m/s 35.184774.01==v ;点A 的流量为/s)(m 10856.2335.1)15.0(44332121-⨯=⨯⨯==ππv D Q列水池表面和断面A 中心点的伯努利方程gv g v g p H g p A 252021210⋅++=++ρρ图9-7 喷嘴出流O)(mH 442.7806.9235.16802622210=⨯⨯-+=⋅-+=g v H g p g p A ρρ 点A 的压力p A 为p A =1000⨯9.806⨯7.442=72976 Pa ≈73kPa9-11 一淹没出流孔口，孔径d =4mm ，孔长l =1mm ，上游压力为12MPa ，下游压力为4MPa ，假定液体为水，求孔口出流流量。

解：(1) l /d =0.25<0.5，按薄壁孔口计算，液体为水时的流量()s/m 10962.01000/1041221044605.0/233662--⨯=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=∆=πρp A C Q d9-12 一钢管直径d =20mm ，壁厚δ=2mm ，管内水流速度v 0=6m/s ，试求阀门突然完全关闭时的最大冲击压强p 。

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流体力学课后习题答案(第一章)

流体力学课后习题答案(第一章)


F 13.1N
M F d 1 13.1 2 2 M 6.55 N m
P F P 13.11 13.1W
答：所需扭矩 M 6.55 N m ，轴功率 P 13.1W 。 1-6 如题图 1-6 所示，两无限大的平板、间隙为 d，假定液体速度 分布呈线性分布。液体动力粘度 m=0.6510-3Pa，密度 r=879.12kg/m3 。 计算：
E 1 2 1 2 m 1 30.48 2 2 E 464.5W 464.5 N m2
的速度移动。
E 464.5W kg 464.5 N m2
（2）求空气的单位体积动能
p RT ， R 287 J kg K
p 2.756 105 3.265 kg m3 RT 287 273 21.1
-7-
滑表面匀速下滑，已知：u=1m/s，油膜厚度 d=1mm。求润滑油的动力粘 度系数？
δ=1mm F N u=1m/s mg
5
13
12
题图 1-8 解：因油膜很薄，可以认为速度梯度成直线，符合牛顿内摩擦定律。
F A A

1 180 1 103
F 0.4 0.45
又因为物体做匀速运动，所以有
180 mg 12 13 5 13

180 5 9.81
0.105 Pa s
答：润滑油的动力粘度系数为 0.105 Pa s 。 1-9 如题图 1-9 所示，旋转圆锥体，底 边直径 D=15.2mm，高 h=20cm，油膜充 满锥体和容器的隙缝， 缝隙=0.127mm， 油的动力粘度系数=1.8410-3Pa。 求圆 锥相对容器以等 角速度 120r/min 旋转时所需要的力矩。
流体力学课后习题及答案

流体力学课后习题及答案

第二章2-2解：由P gh ρ=得h 水 =Pg ρ水=3350101109.8⨯⨯⨯=5.1m 335010=3.21.6109.8Ph m gρ⨯==⨯⨯四氯化碳四氯化碳 335010=0.37513.6109.8Ph m g ρ⨯==⨯⨯水银水银2-3 解：（1）体积弹性模量 /dpEv d ρρ=+在重力场中流体的压强形式为：dpg dzρ=- d dp gdz Evρρρ∴=-=两边积分，带入边界条件：00,0,z p ρρ===0lnEvp Ev Ev ghρ∴=- 11222212.5*160N F *40000NF L L s F s ==⎛⎫=== ⎪⎝⎭题解：有杠杆原理知：F 所以： 6、如题2-6图所示，封闭容器中盛有ρ=800kg/3m的油，1300h mm =，油下面为水，2500h mm =，测压管中水银液位读数400hmm =，求封闭容器中油面上的压强p 的大小。

解：12g 0p h gh gh ρρρ++-=油水水银12g p gh h gh ρρρ=--水银油水333313.6109.840010109.8500100.8--=⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯-⨯=44.6110pa ⨯2-7：解：（1）、2224F gh s 10009.81001010101098Nρ--==⨯⨯⨯⨯⨯=2）m 121216G [s h h s h ]1000199109.81.95g Nρ-=⨯⨯=⨯⨯⨯=（-）+02h（3）因为在21h h -处谁对容器有向上的压力2-8，解：由同一液面压强相等可列：(0)()gh sin /6p(0)1239.21/^3p p h l kn m θθπ===∴=液2-9 解：设A 点距左U 形管测压计水银页面高度为H 则B 点距右U 型管测压计水银高度为H+hB A B h gh g H h gh gh gh m ag ρρρρρρA P -P -+P P -P =-=-⨯⨯P 水水水水则（+）=则（）=（13600-1000）9.80.3=370442.10，解：选取右侧U 形管汞柱高作为等压面，有：1132()m B P g h h gh gh gh p ρρρρ++-+=+酒汞汞水B p 42.7410pa =-⨯2-11解:左边液面压强与右边液面压强相等知，.66g .66.89g .82g .8211g ⨯+-⨯=⨯+-⨯未知水未知水）（）（ρρρρ解得333102.31m kg 103.85⨯=⋅⨯=-未知ρ3m kg -⋅2-12 解：设左支管液面到另一液体分界面的距离为1h ，右支管为2h ，则有：1112222P gh P gh gh ρρρ+=++或121122121221()()P P g h h ghP P gh gh ghρρρρρρ-=--+-=-+=-得 1221()P P h gρρ-=-2-13解：gh P gh ρρ+=水水银P=gh gh ρρ∴-水银水127400.07891.8F PS N∴==⨯=2-14解：以闸门与液面交点为O 点，沿闸门向下方向建立坐标S ，取微元ds ，在面积bds 内，液体压力对链轴取矩()()0.2sin600.2dM ghbds s g s sdsρρ=-+=-+ 所以)0sin 600.2Mgb s sds ρ=-+Q对链轴取矩)cos600.2Q M Q =由力矩平衡得 0Q M M +=化简)1.*1.9320.302Q -=得 26778Q N=()()D 33352.151y y *1132***2*4121232,8832**10*10*12*89.6*10xcC c xc cD c I y sI b a y s d y F g h s ρ=+==========题解：依题意知又即:*16、一个很长的铅垂壁面吧海水和淡水隔开，海水深7m ；试确定淡水多深时壁面所受液体作用力合力为零。

流体力学习题(含答案)

流体力学习题(含答案)

流体力学习题（含答案）一、单选题（共54题，每题1分，共54分）1.在静止的连通的同一种连续流体内，任意一点的压强增大时，其他各点的压强则( )A、减小B、不一定C、不变D、相应增大正确答案：D2.离心泵在正常运转时，其扬程与升扬高度的大小比较是( )A、扬程>升扬高度B、不能确定C、扬程<升扬高度D、扬程=升扬高度正确答案：A3.启动往复泵前其出口阀必须( )A、微开B、无所谓C、关闭D、打开正确答案：D4.离心泵的工作点是指( )A、由泵的特性曲线所决定的点B、由管路特性曲线所决定的点C、泵的特性曲线与管路特性曲线的交点D、与泵最高效率时对应的点正确答案：C5.旋涡泵常用的调节方法是( )A、改变出口管路中阀门开度B、改变吸入管路中阀门开度C、改变泵的转速D、安装回流支路，改变循环量的大小正确答案：D6.离心泵铭牌上标明的扬程是( )A、最大流量时的扬程B、功率最大时的扬程C、泵的最大量程D、效率最高时的扬程正确答案：D7.测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将( )A、减少B、增加C、不变正确答案：B8.用离心泵向高压容器输送液体，现将高压容器改为常压容器，其它条件不变，则该泵输送液体流量( )，轴功率（）。

A、减小B、增加C、不确定、不变D、增加、增加正确答案：D9.关闭出口阀启动离心泵的原因是( )A、启动电流最小B、轴功率最大C、处于高效区D、能量损失最小正确答案：A10.能自动间歇排除冷凝液并阻止蒸汽排出的是( )A、疏水阀B、安全阀C、止回阀D、减压阀正确答案：A11.输送膏状物应选用( )A、压缩机B、往复泵C、齿轮泵D、离心泵正确答案：C12.在压力单位“m水柱”中，水的温度状态应指( )A、20℃B、0℃C、25℃D、4℃正确答案：D13.采用出口阀门调节离心泵流量时，开大出口阀门扬程( )A、先增大后减小B、不变C、减小D、增大正确答案：C14.流体运动时，能量损失的根本原因是由于流体存在着( )A、黏性B、湍流C、动能D、压力正确答案：A15.经计算某泵的扬程是30m，流量10m3/h，选择下列某泵最合适( )A、扬程32m，流量12.5m3/hB、扬程35m，流量7.5m3/hC、扬程35m，流量15m3/hD、扬程24m，流量15m3/h正确答案：A16.离心泵效率随流量的变化情况是( )A、Q增大，η先增大后减小B、Q增大，η减小C、Q增大，η先减小后增大D、Q增大，η增大正确答案：A17.在一输送系统中，改变离心泵的出口阀门开度，不会影响( )A、泵的特性曲线B、泵的工作点C、管路特性曲线D、管路所需压头正确答案：A18.在①离心泵、②往复泵、③旋涡泵、④齿轮泵中，能用调节出口阀开度的方法来调节流量的有( )A、①③B、①②C、②④D、①正确答案：D19.一定流量的水在圆形直管内呈层流流动，若将管内径增加一倍，产生的流动阻力将为原来的( )A、1/2B、1/8C、1/32D、1/4正确答案：C20.当流量、管长和管子的摩擦系数等不变时，管路阻力近似地与管径的( )次方成反比A、3B、2C、5D、4正确答案：C21.当两个同规格的离心泵串联使用时，只能说( )A、串联泵的工作点处较单台泵的工作点处扬程增大一倍B、串联泵较单台泵实际的扬程增大一倍C、在管路中操作的串联泵，流量与单台泵操作时相同，但扬程增大两倍D、当流量相同时，串联泵特性曲线上的扬程是单台泵特性曲线上的扬程的两倍正确答案：D22.稳定流动是指 ( )A、流动参数与时间变化有关与位置无关B、流动参数与时间和位置变化均无关C、流动参数与时间变化无关与位置有关D、流动参数与时间变化与位置变化都有关正确答案：C23.下列说法正确的是( )A、汽蚀与气缚的现象相同，发生原因不同B、调节离心泵的流量可用改变出口阀门或入口阀门开度的方法来进行C、允许安装高度可能比吸入液面低D、在离心泵的吸入管末端安装单向底阀是为了防止汽蚀正确答案：C24.在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数λ数值( )A、与粗糙度无关B、取决于相对粗糙度C、与光滑管一样D、只取决于Re正确答案：B25.离心泵中Y型泵为( )A、油泵B、多级清水泵C、耐腐蚀泵D、单级单吸清水泵正确答案：A26.通过计算得出管道的直径为50mm，该选用下列哪种标准管( )A、Φ114×4mmB、Φ48×3.5mmC、Φ60×3.5mmD、Φ75.50×3.75mm正确答案：C27.流量调节，往复泵常用( )A、进口阀B、出口阀C、旁路阀D、安全阀正确答案：C28.密度为850kg/m3的液体以5m3/h的流量流过输送管，其质量流量为( )A、170kg/hB、425kg/hC、1700kg/hD、4250kg/h正确答案：D29.泵壳的作用是( )A、将位能转化为动能B、汇集能量C、汇集液体D、汇集热量正确答案：C30.流体在圆形管道中流动时，连续性方程可写为( )A、u2/u1=D1/D2B、u2/u1=（D1/D2）2C、u2/u1=（D2/D1）2D、u2/u1=正确答案：B31.离心泵气蚀余量△h与流量Q的关系为( )。

工程流体力学2017年试卷A及参考答案

工程流体力学2017年试卷A及参考答案

中国计量大学2017 ~ 2018 学年第 1 学期《工程流体力学》课程考试试卷（A）开课二级学院：机电学院，考试时间：2018年 1 月 3 日14 时考试形式：闭卷□√开卷□，允许带计算器、绘图工具入场考生姓名：学号：专业：班级：一、填空题（10×2=20分）1、流体力学有三种研究方法，其中，通过分析问题的主次因素提出适当的假定，抽象出理论模型，运用数学工具寻求流体运动的普遍解，这种方法称为________________。

2、1904年，普朗特提出了______________，使纯理论的古典流体力学开始和工程实际相结合。

3、流体的重度为单位体积流体所受的______________，其计算公式为：______________。

4、为了研究问题的方便，使问题简化，在某些场合可以不考虑流体的粘性，这种流体称为_____________。

5、作用在流体微团上的力可以分为质量力和表面力，其中重力属于____________，流体静压强属于____________。

6、等压面也是____________面；两种不相混合的液体的交界面是____________面。

7、描述流体运动的方法有拉格朗日法和欧拉法两种，被称为质点系法的是______________，着眼于空间固定点物理量变化的是______________。

8、无粘流体运动微分方程的伯努利积分应满足：质量力定常且有势；流体是______________；流体运动是______________。

9、对于圆管层流流动，在其他条件不变的情况下，平均流速越大，沿程阻力系数______________。

10、______________是指实物流动和模型流动在对应点上对应物理量都应该有一定的比例关系，它包括几何相似、运动相似和______________三个方面。

二、名词解释（6×3=18分）1、定常流动和非定常流动2、牛顿流体3、拉格朗日法和欧拉法4、粘性流体的伯努利方程(写出公式)5、欧拉数6、水力光滑管和水力粗糙管三、简算题（6×3=18分）1、两块平板水平放置，面积足够大，且相距5mm ，两板之间充满了粘度31.0010Pa s μ-=⨯的液体，下板固定不动，上板以1m/s 的速度移动，假设两板间的速度线性分布，则油中的切应力τ=______________。