工程流体力学试题库

闻建龙主编的《工程流体力学》习题参考答案

第一章 绪论

1-3 底面积为1.5m的薄板在液面上水平移动（图1-3），其移动速度为16ms，液层厚度为4mm，当液体分别为20C的水和20C时密度为856kgm3的原油时，移动平板所需的力各为多大？

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题1-3图

1-4 在相距??40mm的两平行平板间充满动力粘度??0.7Pa?s液体（图1-4），液体中有一边长为a?60mm的正方形薄板以u?15ms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h?10mm时，求薄板运动的液体阻力。

2）如果h可改变，h为多大时，薄板的阻力最小？并计算其最小阻力值。

题1-4图

1

m输水管作水压试验，管内水的压强加至1-5 直径d?400mm，长l?20007.5?106Pa时封闭，经1h后由于泄漏压强降至7.0?106Pa，不计水管变形，水的压缩率

为0.5?10Pa，求水的泄漏量。

?9?1第二章 流体静力学

2-2 如图所示，压差计中水银柱高差?h?0.36m，A、B两容器盛水，位置高差

?z?1m，试求A、B容器中心压强差pA?pB。

题2-2图

2

第三章 流体运动学基础

2-3 已知平面不可压缩流体的流速分量为

vx?1?y，vy?t

试求：1）t?0时过?0, 0?点的迹线方程。2）t?1时过?0, 0?点的流线方程。

3-8 下列两个流场的速度分布是： 1）vx??Cy，vy?Cx，vz?0 2）vx?CxCyv?，，vz?0 y2222x?yx?y试求旋转角速度（C为常数）。

第四章 流体动力学基础

3-3 如图所示，有一管路，A、B两点的高差?z?1m，点A处直径dA?0.25m，压强pA?7.84?10Pa，点B处直径dB?0.5m，压强pB?4.9?10Pa，断面平均流速vB?1.2ms。试求：断面平均流速vA和管中水流方向。

44 3

题3-3图

3-5 一虹吸管，已知：a?1.8m，b?3.6m，由水池引水至C端流入大气。若不计损失，设大气压的压强水头为10m。求：

1）管中流速及B点的绝对压强。

2）若B点绝对压强的压强水头下降到0.24m以下时，将发生汽化，设C端保持不动，问欲不发生汽化，a不能超过多少？

题3-5图

第四章 相似理论与量纲分析

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第六章 流动阻力与水头损失

3-3 一输水管直径d?250mm，管长l?200m，测得管壁的切应力?0?46Nm2。试求：

1）在200m管长上的水头损失。

2）在圆管中心和半径r?100mm处的切应力。

53-4某输油管道由A点到B点长l?500m，测得A点的压强pA?3?10Pa，B点

压强pB?2?105Pa，通过的流量q?0.016m3s，已知油的运动粘度

??100?10?6m2s，??930kgm3。试求管径d的大小。

第七章 有压管路、孔口、管嘴的水力计算

7-7 两容器用两段新的低碳钢管连接起来，已知：d1?20cm，l1?30m，d2?30cm，

3管1为锐边入口，管2上的阀门的阻力系数??3.5。当流量为q?0.2ms时，l2?60m，

求必须的总水头H。

题7-7图

解：列上、下水池水面的B、E

222l1v12l2v2v12v2v2 H??1??2??入口??扩大??阀d12gd22g2g2g2g 5

?：

钢管 ??0.05mm，?/d1?0.05/200?0.00025 ?/d2?0.05/300?0.00017 查莫迪图中的Ⅱ区，得：?1?0.014，?1?0.013

?：

2?A2??d2??302??????1＝?1＝?11 ?入口＝0.5，?阀门＝3.5，?扩大＝??＝1.56，?进口＝?A??d2??202???1??1??222v1，v2：

QQ0.2???6.37m/s A1121?d1??0.2244QQ0.2v2????2.83m/s

11A22?d2??0.3244v1??

306.372602.8326.3722.832H?0.014?0.013?0.5???1.56?3.5?1?

0.22?9.810.32?9.812?9.82?9.81?4.3?1.06?1.03?2.47?8.91

7-10 如图所示， 分叉管路自水库取水。已知：干管直径d?0.8m，长度l?5km，支管1的直径d1?0.6m，长度l1?10km，支管2的直径d2?0.5m，长度l2?15km，。管壁的粗糙度均为??0.0125mm，各处高程如图3-40所示。试求两支管的出流量q1及q2。

题7-10图

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解：

?0.0125??0.000016 ??0.009 d800?0.0125??0.00002 ??0.009 d1600?0.0125??0.000025 ??0.009 d2500l1v12lv2支管1：H1?? ??1d2gd12g5000v210000v1230?0.009?0.009?

0.82?9.810.62?9.8130?2.87v2?7.6v12 （1）

2l2v2lv2支管2：H2?? ??1d2gd22g2v25000v21500040?0.009?0.009??

0.82?9.810.52?9.812 （2） 40?2.87v2?13.8v21112v??d2?v1??d12?v2??d2 4442 v?d2?v1?d12?v2?d2v?0.82?v1?0.62?v2?0.52 0.64v?0.36v1?0.25v2

v?0.56v1?0.39v2 （3）

?30?2.87v2?7.6v12?22（1）、（2）、（3）汇总 ?40?2.87v?13.8v2

?v?0.56v?0.39v12?v1?1.75m/s，v2?1.55m/s，v3?1.51m/s

11Q1?v1??d12?1.75??3.14?0.62?0.49m3/s

44121Q2?v2??d2?1.55??3.14?0.52?0.30m3/s

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3-5 如图3-31所示，水平突然缩小管路的d1?15cm，d2?10cm，水的流量

q?2m3min，用水银测压计测得h?8cm，试求突然缩小的水头损失。

图3-31 题3-5图

解：列1-1，2-2的B.E

2p1?1v12p2?2v2 ????hj??g2g?g2g2p1?p2?v12?v2hj???g2g??

p1?p2??????gh??????h???12.6h?12.6?0.08?1.008m水柱

?g?g?v1??1.89m/s

1212?d1??0.1544Q2/60v2???4.25m/s

11?d22??0.1244Q?2/601.892?4.252?0.27m水柱 ? hj?1.008?2?9.81

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