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1、第一章习题答案选 择 题（单选题）1.1 按连续介质的概念，流体质点是指：（d）（a）流体的分子；（b）流体内的固体颗粒；（c）几何的点；（d）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。1.2 作用于流体的质量力包括：（c）（a）压力；（b）摩擦阻力；（c）重力；（d）表面张力。1.3 单位质量力的国际单位是：（d）（a）N;（b）Pa;（c）N/k g；（d）m/s 2o1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：（b）（a）剪应力和压强；（b）剪应力和剪应变率；（c）剪应力和剪应变；（d）剪应力和流速。1.5 水的动力黏度4 随温度的升高：（b）（a）增 大;（b）减小；（c）
2、不 变;（d）不定。1.6 流体运动黏度 的国际单位是：（a）（a）m/s 2；（b）N/m 2 ；（c）k g/m；（d）N s/m 2O1.7 无黏性流体的特征是：（c）（a）黏度是常数；（b）不可压缩；（c）无黏性；（d）符 合 RT o1.8 当水的压强增加1个大气压时，水的密度增大约为：（a）（a）1/20000;（b）1/10000;（c）14000;（d）172000。1.9 水的密度为1000 k g/m3,2L水的质量和重量是多少？解：m V 1 0 0 0 0.0 0 2（k g）G mg 2 9.807 19.614（N）答：2L水的质量是2 kg 重量是19.614N。
3、1.10体积为0.5 m 3的油料，重量为4410N,试求该油料的密度是多少？解：vm G（/g 44 ，二9.80C87 C9 C9.3N 5R（O8g/m3）V V 0.5答：该油料的密度是899.35 8 k g/机1.11某液体的动力黏度为0.005 Pa s,其密度为85 0k g/m 3,试求其运动黏度。5.882 10 6(m 2/s)答：其运动黏度为5.882 10 6 1n 2/$1.1 2 有一底面积为60c m x 40c m的平板，质量为5 Kg,沿一与水平面成20 角的斜面下滑,平面与斜面之间的油层厚度为0.6mm,若下滑速度0.8 /s,求 油 的 动 力 黏 度。
4、解：平板受力如图。沿 s 轴投影，有:s i n 20 TA G s i r fi OG s i n 20U A5 9.807 s i r SO 0.6 10 30.6 0.4 0.845.0 10 2(%$答：油的动力黏度 5.0 10 2 k/s1.1 3 为了进行绝缘处理，将导线从充满绝缘涂料的模具中间拉过。已知导线直径为0.8mm;涂 料 的 黏 度=0.02P a s,模具的直径为0.9m m,长度为20nlm ,导线的牵拉速度为5 0 m/s,试求所需牵拉力。20mmmm5uo解：u A o.5 09 o1 0/0 0 2 ccN/m 2)T d 1 0.8 10 3 20 10
5、3 20 1.01(N)答：所需牵拉力为LOM。1.14 一圆锥体绕其中心轴作等角速度旋转=16 r a d/s,锥体与固定壁面间的距离=lmm,用=0.iP a s 的润滑油充满间隙，锥底半径R=o.3%高H=0.5m。求作用于圆锥体的阻力矩。解：选择坐标如图，在 z 处半径为r 的微元力矩为d M。2 rdzdM dA rcos r2 r3 JH2 RTdzH其 中%2 R3H2 RT2 1-W3 A 向E39.5 6 8（N m）答：作用于圆锥体的阻力矩为39.5 68N m o1.1 5活塞加压，缸体内液体的压强为0.IMp a 时，体积为1000 c m 3,压强为lOMp a 时,
6、体积为995 c m 3,试求液体的体积弹性模量。解：P10 0.1 610/碗）995 1000 10 6 5 10 6（m 3）PV/V常L i)答：液体的体积弹性模量K1.98 109p a0K51.1 6 图不为压力表校正器,器内充满压缩系数为k =4.75 x10)m 2/N 的液压油，由手轮丝杠推进活塞加压，已知活塞直径为1 c m,丝杠螺距为2mm,加压前油的体积为200mL,为使油压达到20Mp a ,手轮要摇多少转？dKV p4.75 10 i o 20010 6 20 106 1.9 10 6（m 3）设手轮摇动圈数为n,4 Vnd2 1贝崎n 4 d2 11.9 10 e
7、1 10 2 2 2 10 312.1 幅K WV4即要摇动12圈以上。答：手轮要摇12转以上。1.1 7 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。若系统内水的总体积为8m 3,加温前后温差为5 0 C,在其温度范围内水的膨 胀 系 数v=o0005 Ft：o求膨胀水箱的最小容积。V/V*v T.V V T 0.0005 1 8 5 0 0.2 0 4（m3）V答：膨胀水箱的最小容积6 204 m3。1.1 8 钢贮罐内装满101 的水，密封加热到75 ,在加热增压的温度和压强范围内，水的热 膨 胀 系 数v=4.1X10-VC,体积弹性模量k =2x
8、109 N/m 2,罐体坚固，假设容积不变，试估算加热后罐壁承受的压强。V A吟 v T.自由膨胀下有：J TV v又,K rV/Vp K K T 4.1 10 1 2 109 75 10 5 3.3(Mp a )y v o o加热后，钢罐内的压强为P P P 5 3.耻 a。设 P0 (表压强)。答：加热后罐壁承受的压强是5 3.3 Mp a o1.1 9 汽车上路时，轮胎内空气的温度为2 0 C,绝对压强为395 k Pa,行驶后轮胎内空气的的温度上升到5 0 C,试求这时的压强。解：设满足理想气体方程，则有：pV Rn 395 V 小p V保1 Z/o z l)t)U v 323 395
9、 .L .假设V V 可解得 p P)435.4(k Pa)i i 2 z y 5答：这时的压强为435.4 k Pa o第二章习题答案选 择 题(单选题)2.1静止流体中存在：(a)(a)压应力；(b)压应力和拉应力；(c)压应力和剪应力；(d)压应力、拉应力和剪应力。2.2 相对压强的起算基准是：(c)(a)绝对真空；(b)1个标准大气压；(c)当地大气压；(d)液面压强。2.3 金属压力表的读值是：(b)(a)绝对压强；(b)相对压强；(c)绝对压强加当地大气压；(d)相对压强加当地大气压。2.4 某点的真空度为65 000Pa,当地大气压为0.IMPa,该点的绝对压强为：(d)(a)6
10、5 000Pa;(b)5 5 000Pa;(c)35 000Pa;(d)165 000Pao2.5 绝对压强P与相对压强P、真空度P、当地大气压P 之间的关系是：(c)abs V a(a)P=P +P;(b)p=P+P;(c)P=P-P;(d)P=P +P 0abs V abs a V a abs V V2.6 在密闭容器上装有U 形水银测压计，其 中 1、2、3 点位于同一水平面上，其压强关系为：(c)(a)P P P;(b)P=P=P;(c)P P P;(d)P P o）的流线。解.T u r,dxdyuyadybx ayc为线性方程答：流线方程为bxayCo3.11已知平面流动的速度场为
11、ucyX 2 y2ex其 和 为 常 数。试求流线方在tut4U.bdxu2U1u0c或ybxa程并画出若干条流线。解.rT T dx dyu ux ycxdx cydy 0X 2 y2 c 2为 圆 心 在。，0的圆族。答：流线方程为X2 y2 C 2,为 圆 心 在0,的圆族。3.12已知平面流动的速度场为u =(4y 6x)t i (6y 9x)t jo求 时 的 流 线 方 程，并画 出1 x P（;（b）P|=P j （c）P J P,；（d）不定。4-4黏性流体总水头线沿程的变化是：（a）（a）沿程下降;（b）沿程上升；（c）保持水平；（d）前三种情况都有可能。4.5 黏性流体测压
12、管水头线的沿程变化是：（d）（a）沿程下隆；（b）沿程上升；（c）保持水平；（d）前三种情况都有可能。4.6平面流动具有流函|数的条件是：（d）无黏性流体；（b）无旋流动；（c）具有速度势；（d）满足连续性。4.7变直径的管段人13,直 径 工=0.201,，,=0.41 11,高 差 h=i.5 m,今测得P=30k N/m2,A B AP=40k N/m2,B处断面平均流速v=L M/s.。试判断水在管中的流动方向。DD解：以过A的水平面为基准面，则A、B点单位重量断面平均总、机械能为:HAHBV2 c 30 103 1.0 1.5-A A-U2g 1000 9.807 2 9.8070.
13、4 40.2PA-4.89（m）g40 1031000 9.8071.0 1.52 9.8075.6 9（m），水流从B点向A点流动。答：水流从B点向A点流动。4.8利用皮托管原理，测量水管中的点速度v。如 读 值h=60mm,求该点流速。&9.8 0 7 1 2.6 601 0（n v备）8 54.9水管直径50mm,末端阀门关闭时，压力表读值为21 kN/m 2。阀门打开后读值降至5.5kN/m 2,如不计水头损失，求通过的流量。解：（1）水 箱 水 位H21 1031000 9.8072.14(田)（2）阀门开启后，从水箱液面到仪表处列伯努利方程，可得:P V2g 2gv2g H -L,
14、2 9 807 2-14 箫/5.57(m/s)巳0gHQcvA,5r.5g70.0540-011(m 3/s)答：通过的流量Q 0.01 Im 3/44.10水在变直径竖管中流动，已知粗管直径d=300mm,流速V=6m/s。为使两断面的压力表读值相同，试求细管直径（水头损失不计）。o解：以过下压力表处的水平面为基准面，列伯努利方程如下:V2 p Z 2-g 2 gV22 22ghwl 2hwl 20 z，i3m,z02取2,当匕P2K,有:V222gz V2 21 19.8073 6294.842v29.74(m/s)由连续性方程V2A2d300v Am m o235.5 (mm)答：细管
15、直径为235.54.11为了测量石油管道的流量，安装文丘里流量计，管道直径d200mm,流量计喉管直径d2=100mm,石 油 密 度=850 kg/m 3,流量计流量 系 数=0.95现测得水银压差计读书hp=150mm,问此时管中流量Q是多少。1 h油0.95 0.035 9/13.6 吧2 1 0.15V 85 00.05 115 75 (m 3/s)5 1.2(ys)答：此时管中流量Q 5 1.2y44.12水箱中的水从一扩散短管流到大气中，直径djlOOmm,该处绝对压强P0.5大气压,直径（=15 0硒,试求水头H,水头损失忽略不计。P g解.V2V2取21.0,p 0 p 0.5
16、 101.325 50.663kP a21V2V21V22(2)V22才d142p11101.3250.15 4 0.12 50 663 103 1 0 1 1 3 2 524.994(m/s)从液面到短管出口列能量（伯努利）方程。V 2 4.994,crH -2-1.27(m)2g 2 9.807答：水头H L 27m 04.13离心式通风机用集流器A从大气中吸入空气，直径d=200mm处接一根细玻璃管，已知管中的水上升H=150mm,求进气流量（空 气 的 密 度=1.29kg/m3）o解：以集流器轴线的水平面为基准面，从距进口一定距离的水平处列到测管处的伯努利方程，可得：其 中 P a。
17、，则PH不计损失，取 L 0g28。7 黑47.76(m/s)Q vA 47.76 0.22 1.5(m 3/s)4答：进气流量Q 1.5m 3/4.14 一吹风装置，进排风口都直通大气，风扇前、后断面直径（排风口直径d3=0.5 m,已知排风口风速V 3=4 0 m/s,空 气 的 密 度=1.2 9 k g/m 3,不计压强损失，试求风扇前、后断面的压强1 和 P 2。解：以过轴线的水平面为基准面,以d2及%截面列伯努利方程:其 中P3 0,v340P V22 2 3V22V2-2-2-2gP-a-gV23 32g(m/s).”1231.0v2d 2V 3-3 d 22d丁241.2940
18、210.5 4L o967.5(pa)从大气到q断面，列伯努利方程:0 X.g0 XgV2其中1.0（相对压强）,chs2答：风扇前、V22 11.2924020.5 41.064.5 (Pa)后断面的压强P64.5 pa,P2967.5 p a。P 0aV1V2V34.15两端开口的等直径U形管，管内液柱长度为L,使液面离开平衡位置而造成液柱振荡，水头损失忽略不计，求液柱的振荡方程z=f t o解.MJ t 取0-0断面为基准面，由非恒定流的伯努利方程:zP U2 p U2 1 L U.1-4-Z a-2-0 1g 2g 2 g 2g g t0p 0 u u%2,1 212zu,tL ug
19、tg t2gzL答：液柱的振荡方程zz0s i n梏24.16水力采煤用水枪在高压下喷射强力水柱冲击煤层，喷嘴出口直径d=30硒,出口水流速度v=54 m/S,求水流对煤层的冲击力。解：取控制体如图，受力如图。J.F Qvd2V24产 1000 5422.061(kN)Q v v2F水流对煤层的作用力与F 构成作用力与反作用力，大小为2.061 k N,方向向右。答：水流对煤层的冲击力F 2.061RN,方向向右。4.17水由喷嘴射出，已知流量Q =0.例 3/s,主管直径D =0.4B 1/s ,喷口直径d=0.1m,水头损失不计，求水流作用在喷嘴上的力。解：（1）取过轴线的水平面为基准面，
20、列螺栓断面与出口断面的伯努利方程:50.932Q 0.4 4,V、1 A 0.41Q 0.4 4V2 A 0.12(2)取控制体如图所示，P1.L1Q v v p A2 1 1 1/.F p A Q V 11 1 23.18 1291.854(kP a)3.18(m/s)50.93(m/s)列动量方程。FVi0 41291.854-1 0.4 50.93 3.18 143.239(kN)4答：水流作用在喷嘴上的力为M3.239 k N。4.18闸下出流，平板闸门宽b =2m,闸前水深h J4m,闸后水深h,=o.5 m,出流量Q=8m 3/s,不计摩擦阻力，试求水流对闸门的作用力，并与按静水压
21、强分布规律计算的结果相比较。解：(1)由连续方程Qh b v h1 1 2b v2Qhbi82 41(m/s)vQhb282 0.58(m/s)2Q v v p A p A F2 1 1 1 2 2h 2 h 2,-4-a-gb2 21000 9.807 298.46(k N)F 1 4 0.5 2 g bh b Q v v2 2 iQ v v2 11000 9.807 3.5 2 120.14（k N）答：水流对闸门的作用力F 98.46k N,按静水压强分布规律计算的结果F 120.14k No静4.19矩形断面的平底渠道，其宽度B 为 2.7 m,渠底在某断面处抬高0.5 m,该断面上游
22、的水深为2 m,下游水面降低0.15 巾，如忽略边壁和渠底阻力，试求：（1）渠道的流量；（2）水流对底坎的冲力。m5o解：（i）以上游渠底为基准面,列上、下游过水断面的能力方程:其中：pV1hZ1P2QAip 0aQB h，12.0m h2Zv2P V2Z 2-2 22 g 2g2.0m z 2.0 0.15 1.85 m2QA2QBh22.0 0.15 0.5 1.35 mV2V2 Q 2111B2h2 B2h2z1z22g2Q2g z11z-2-12gB2h2 B2h2222.7 1.3511 X9.807 0.152Bh28.47(m 3/s)vi AiQBhiL%8.472.7 21.
23、5 7(m/s)Qv2 A2QBh8.472.7 1.352.32(m/s)(2)取控制体如图，列动量方程.Q v v2 1p A p A F1 1 2 2F P,A P2A：Q v v2 1h2 n h2tg B tgBQ v v2 1gBh2 h2-4-2-2Q v v2 122 1 351000 9.807 2.7 1000 8.47 2.32 1.5 7222.48(k N)答：(1)渠道的流量Q 8.47m 3/s；(2)水流对底坎的冲力F 22.48k N o4.20下列不可压缩流体、平面流动的速度场分别为：(1)u =y ；u =xx y(2)u =x y；u =x yx y(3
24、)u =X 2 y 2 x；u =(2xy y)x y试判断是否满足流函数和流速势的存在条件，并 求、。U U 八解：(1)一 0,满足连续方程，流 速 数 存 在。x y1 u u 1又z 2y*2 1 1 1 有旋，故 不 存 在。V U y,y x xu xd dx dy xdx y dyx y流速数 1 X2 y2 cu u(2).一 1 1 2 0,流动不存在。x yu u(3)一*-2x 1 2x 1 0,故流速数存在。x y1 U u 1又 Q 0 2y 2y 0,有旋，故 存 在 势 函 数。z 2 x y 2流 函 数 与 势 函 数 满 足:U X2 y 2 xx y xu
25、 2xy yy x y解得：x,y -X3 xy 2-X2c yy2xydedy2xy y1A c y y 2 c2 o1 X2 y 2X3 xy 2 c3 2 o又可解得:X2y13y：txy c xu 2xy yx yydedxdedx0 c c，i1x2 y xy c4.21已知平面流动的速度为直线分布，若y=4m,u 0=80m/s,试求：(1)流 函 数；(2)流动是否为有势流动。解：已知 u c y,当 y y 4m u 80m/Sox Oxc 20(C,u 20yXU U U由连续性条件：一一 o,.一 ox y y:.u 0yddx dyx yu dxyu dyOdx 20y
26、dy10y2 c,当 y。时,0o10 y21 u uS t-Xrz 2 x y22010(s-流动有旋。答：（i）流齿数 i0y2；（2）流动有旋。4.22已知平面无旋流动的速度为速度势2x,试 求 流 函 数 和 速 度 场。y /解：；Xy yx2 X2 y2 4x22 X2y2yX2 y2 2X2 y2 2X4xyX2 y2 2uX2 X2 y20X2 y2 44xyuy X2 y2 2ddx dyx y4xydx 2 X2 y2 dyX2 y2 24xyX2 y22 X2 y2dx dyX2 y2 2y const2yX2 y24xydxX2 y22X2 2xy y2 x2 2xy
27、丫2dyx constx y2x y 2yconst x const11x y 2x ydy22y2yX2y2 X2y20答：流函数。；速 度 场,-2 X2 y 24xy-uX2 y 2 2 y y X2 y 24.2 3已知平面无旋流动的流函数xy 2x 3y 1 0,试求速度势和速度场。解：u x 3,u y 2x y y xu xx xdey dy3,y 2X2 3x c y2Ac y-y2 2y乙 x,yX 2 3x y2 2y2 21X2 V223x 2y答:,X2 y 2 3x 2y；u x 3,u2 x yy 2。y4.2 4已知平面无旋流动的速度势 Cretan,试求速度场。
28、xy两解，Iu1 -x-2-y-x x y 2 X2 y 2X1Xxuxy y I y 2 x2 y 2X4.2 5无穷远处有一速度为力的均匀直线来流，坐标原点处有一强度为q的汇流，试求两个流动叠加后的流函数，驻点位置以及流体流入和流过汇流的分界线方程。解：无穷远均匀直线流的速度势为：在x方向的流速为U0,y方向为零。U x U y1 o 1 o在原点的汇流为：，:3 x 2 y 2,；2 N 2 nlTq iU x In X2 y 2i 2 o 4q2Uoy“u y q a r c t+a nyo 2 x零流线方程：Uo y Aarct a 0驻点位置：一yy 0,x xs1u q x0 2
29、 v 21 1xy 0,x x50uo x qo 2 X2 y 2 s 2 Uso.过Xj o的流线方程为 0q y即 U y a r c t a n 0o 2 xTTq y q答：流函数 U y ；a r c t a n，,驻点位置x:，流体流入和流过汇流的分界线o 2 x s 2 U0方程u y -a r c t a Z 0。o 2 x第五章习题答案选 择 题（单选题）5.1速度v,长度1,重力加速度g的无量纲集合是：（b）lv(a);(b)gV 1 v2i；(c)；(d)gl gv gl5.2速度v,密度.压 强P的无量纲集合是：（d）pP v pv2 p：（b）下；（d）F5.3 速度
30、v,长度1,时间t的无量纲集合是：(d)V t 1 1(a)；(b);(c);(d)oIt vl vt 2 vt5.4 压强差1 P,密 度，长度L流量Q的无量纲集合是：(d)(a)；(b)艮口 P12 口 p Q2 V np1 25.5 进行水力模型实验，要实现明渠水流的动力相似，应选的相似准则是：(b)(a)雷诺准则；(b)弗劳德准则；(c)欧拉准则；(d)其他。5.6 进行水力模型实验，要实现有压管流的动力相似，应选的相似准则是：(a)(a)雷诺准则；(b)弗劳德准则;(c)欧拉准则；(d)其他。5.7 雷诺数的物理意义表示：(c)(a)粘滞力与重力之比；(b)重力与惯性力之比；(c)惯
31、性力与粘滞力之比；(d)压力与粘滞力之比。5.8 明渠水流模型实验，长度比尺为4,模型流量应为原型流量的：(c)(a)172;(b)14;(c)1/8；(d)1分2。5.9 压力输水管模型实验，长度比尺为8,模型水管的流量应为原型输水管流量的：(c)(a)V2;(b)1A;(c)1/8;(d)1/16,5.10 假设自由落体的下落距离s与落体的质量m、重力加速度g及下落时间t有关，试用瑞利法导出自由落体下落距离的关系式。解：；s Km g ts L；m M；g T 2L；t T有量纲关系：L M T 2 L T可得：；1;2s Kgt 2答：自由落体下落距离的关系式为s Kgt 2o5.11水
32、泵的轴功率N与泵轴的转矩M、角速度 有关，试用瑞利法导出轴功率表达式。解：令N KM量纲：N MLT 2LT 1；M ML 2T 2 ；T i.ML 2T 3 M L2 T 2 T可得：1,1:.N K M答：轴功率表达式为N K M 。5.12水中的声速a 与体积模量K 和密度 有关，试用端利法导出声速的表达式。解：a K量纲：a LT 1；KML i T 2.ML 3J.有 LT.ML T 2 M L3131 21212其 中 为 无 量 纲 系 数。答：声速的表达式为a5.13 受均布载荷的简支梁最大挠度y与梁的长度L 均布载荷的集度q 和梁的刚度E I有max关，与刚度成反比，试用瑞利
33、法导出最大挠度的关系式。解：y k l%k 为系数。m a x 7量纲：y L；1 L；q MT 2 .I Li ；E ML i T 2max可得：4,1 y-%答：最大挠度的关系式为y%。max，L5.14 薄壁堰溢流，假设单宽流量q 与堰上水头H、水的密度 及重力加速度g 有关,试用瑞利法求流量q 的关系式。解：q k g H量纲：q LT i；g LT 2.H L；ML 3故有 L2Tl L T 2 M L 3 L2 3A q k/gH-H m2gH 彳答：流量q的关系式为q k洞H m g H Zo5.15已知文丘里流量计喉管流速v与流量计压强差P、主管直径力、喉管直径d2、以及 流
34、体 的 密 度 和 运 动 黏 度 有 关，试用定理证明流速关系式为v厂Re,作证明：v f P,djd,选择基本量 P，d2,则:Vp H ,2P巴23Pd 1-d 3 32解得：LTM,L ,T 2,L,M ,L 3,L2TL2MM12，3302311023112012L,T2 2L2122L3212M2 L 1 2 3 2 T 2 2：tL3 J231330d5.16球形固体颗粒在流体中的自由降落速度u f与颗粒的直径d、密 度$以及流体的密度、动 力 黏 度、重 力 加 速 度g有 关，试用u d J_u f 一，f Jgd定 理 证 明 自 由 沉 降 速 度 关 系 式证明：vu
35、f d,g取基本量为d,g,u则:_ L1 d tg,2-9-d 2g 23d 3g 3量纲关系:LT 11L,L ,T 2 13 13i i i1 2i01i 21i 20012 0L 2 L J 2 2 M 2 L 3 2 2233 2M L iT 1 1 1L 3L 3T 2 3M 3L 3 3 3 215.17圆形空口出流的流速v与作用水头H、空口直径d、水的密度 和 动 力 黏 度、重力加速度g有关，试用定理推导空口流量公式。解：-.v f H ,d,g取 基 本 量 为 H,g,则：，H1 H 6,2Hd2g3H 3gr.有量纲关系:LT iL,L J 2 J 31112120L
36、2L 2T 2 2M 2L 3 2121,20,20ML iT iL 3L 3T 2 3M 3L 312,3213331f,2 3即VjH g f -7/j2giTf dV 1 H vH可见，孔口出流的流速系数 与%及Re H有关。Q vA d,Re4 Y i H Hd 2 d答：空口流量公式为Q-rJ sg H f 口，Re”4 1 n H5.18用水管模拟输油管道。已知输油管直径5 00mm,管 长 100mm,输油量0.s/s,油的运动黏度为15 0 x 10 6m 2/s。水管直径25 mm,水的运动黏度为1.Olx lO4m 2/s。试求：（1）模型管道的长度和模型的流量；（2）如模
37、型上测得的压强差（/g）m=2.35 c m水柱，输油管上的压强差（/是多少？解：卷如黑714&5 15以雷诺数准则设计实验。RevdvdpVP.VMd/dM /_M 1 p1/1485 15 4 2 6L p-LM100LM20r.L5 (m)Q-p-QMV d2 P-P-V d2M M217.426 202 2970.4 00.034(l/$P2gp答：（1）模型管道的长度%pV2MPgp27.426 2.35 1.3 0(m)M5 m,模型的流量Q.0.034L/S如模型上测得的压强 差（/g）m=2.35 c m水柱，输油管上的压强差PL 3 Q n 0gP5.19为研究输水管道上直径
38、6 0 0 m m 阀门的阻力特性，采用直径300mm,几何相似的阀门用气流做模型实验。已知输水管道的流量为 0.283m 3/s,水的运动黏度为=i X10-6H12/s,空 气 的 运 动 黏 度 为=1.6x 10 5 m 2/so试求模型的气流量。a vd vd解：以雷诺准则，则 有 Re 5 10 6/1.6 10 5 1600/300 32Q v A 1 o 1 U-P P 2 22Q Q V A v I 32 8M M MnQ 0.283 0.,Q i JO 2 264(m 3/s)M l/oQ答：模型的气流量QM 2.264m 3/5,5.20为研究汽车的动力特性，在风洞中进行
39、模型实验。已知汽车高h p=1.5 m,行车速度Vp =108 k m/h ,风洞 风 速 a =45 m/s,测得模型车的阻力P m=1.4 kM 试求模型车的高度h 及汽车受到的阻力。m“，解.VpVM1081000/36004511.5P P-PPA V2 A2P A-P-2V2 A221风洞实验可选用雷诺准则，即 RevdvdpMM1 1.5PV hmhp-1-5 1.01.5(m)11515 2PM1.4(k N)另：；Revd301.51.6 10 52.8 106在阻力平方区。PP2p2v则有Tk 2.8 1 0 6,即 h,2.8 1 0 八公0一 0.62(m)即能满足阻力自
40、模拟条件。答：模型车的高度h1nl汽车 受 到 的 阻 取 L4k N。5.21为研究风对高层建筑物的影响，在风洞中进行模型实验，当风速为9 m/s 时，测得迎风面压强为42N/m 2,背风面压强力-2ON/m 2,试求温度不变，风速增至 12 m/s时，迎风面和背风面的压强。解：V E uPV2PPV2M或E PV2PPV2.可算得,风速增至12 k m/h 时。迎 风 面的压强P1212 2942 74.67(p a)背风面的压强P21212920 35.5 6(p a)5.22一潮汐模型，按弗劳德准则设计,长度比尺p 2 0 0 0,问原型中的一天，相当于模型2P12P22时间是多少？解
41、：由弗劳德准则FrV2V2ghghMp212000J2000 44.72V200044.7244.72TT tMT L 24 3600 1 9 3 2 32.2(min)0.54(h)M 44.72t答：原型中的一天，相当于模型时间是S 54小时。5.23防浪堤模型实验，长度比尺为4 0,测得浪压力为130N,试求作用在原型防浪堤上的浪压力。解：对防浪堤问题的模型研究可用弗劳德准则。2 40,6.325v 1*V作 用 压 力P P A P-P-P-2 2 3P pA.v 1 1M M V 2 A乙M.P P 3 130 403 8320(kN)p M 1答：作用在原型防浪堤上的浪压力为832
42、0 kN。5.24溢流坝泄流实验，原型坝的泄流量为120 m 3/S,实驹室可供实验用的最大流量为0.751 3/s,试求允许最大长度比尺；如在这样的模型上测得某一作用力为2.8N,原型相应的作用力是多少？解：最 大 允 许 的0.160U 0.75以 弗 劳 德 准 则2v 124 160Q v 1 11 7.61P二作 用 压 力/2 3r、1 1M.-.P 3 P 2.8 7.61 1.236(kN)P 1 M答：允许最大长度比尺为7.61；原型相应的作用力是L 236 k N。5.25 采 用 长 度 比 尺 2 0 的模型，做弧形闸门闸下泄流实验，由模型测得：下游收缩断面的平均速度/
43、S,流量Q=3 5 L/S,水流作用在闸门上的总、压力P=40N,试mm m求：原型收缩断面的平均速度、流量和闸门上的总压力。解：对明渠流动，适用弗劳德准则。:g不变。2 20,而 4.47v 1 V v v 4.47 2 8.94(m/s)p v MQ Q 力 Q 204 35 62.609(m 3/s)p Q M 1 MP p ApP 2P v23 P 203 40 320(kN)1 M答：原型收缩断面的平均速度为8.9%/s,流量为62.609m 3/s闸门上的总压力为320 kNo第六章部分习题答案6-12水管直径 二 10cm，管中流速v=1 m/s水 温 为10,试判别流态。又流速
44、等于多少时，流态将发生变化？解:查 P5 表 1-4 知 t=10,=1.31xl0-6m2/sRe=%=6=7.6x104 2300 紊流v 1.31X10R e,=2300=u.=2300 x=2300 x-=0.03m$c V c d 0.16-1 4有一矩形断面的小排水沟，水 深15 cm ,底 宽20 cm ,流 速0.15 m/s,水 温10,试判别流态。解：R=-Xbhb+2卜0.2x0.150.2+2x0.15=0.06n/_ uR 0.15x0.06Re=-mv 1.31X10-6=6870575紊流6-1 6应用细管式粘度计测定油的粘滞系数。已知细管直径d=8 m m ,测
45、量段长I=2 m,实测油的流量Q=70 cm3/s,水银压差计读值h=30 cm，油的密度,=901kg/m3。试求油的运动粘度丫和动力粘度。解：0=土匕=139C，/S兀 d”x(0.8)PP?。家一 P沧卜。油g P/13600-901901x30=4.228md 2g ud d 2gv=hf2gd 2641 u=422.8 x1960 xO.8264x200 x139=2.98 x I。-，nf/s校核流态以日S。层流，假设成立6-18油管直径75 mm油的密度901kg/m3运动粘滞系数0.9 cm2/s,在管轴位置安放连接水银压差计的皮托管，水银面高差hp=20 m m ,试求油的流
46、量。此图有误解：A/;=h p =13 6 0 0-90ix002=02 8 2 h（。油 901I I=J 2 g M =V19.6X 0.282=235 mls设 为 层 流V=U/2八 u，2.35 万（0.075）2 ,20 =-=-X-Q；(b)Q 9m;(b)1=(34)d,H9m;(c)1(34)d,H 9m；0 0 0(d)1(34)d,H 9m o07.3图示两根完全相同的长管道，只是安装高度不同，两管的流量关系是：(c)(a)Q Q；(c)Q=Q；(d)不定。1 2 1 2 1 27.4并联管道1、2,两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度1=31,通过的流量为：(c)2
47、11-Q _-1-(a)Qt=Q2；(b)Q1.凡；(c)QL 7%;(d)Q3QJ7.5并联管道1、2、3、A、B之间的水头损失是：(d)(a)h =h +h +h ；(b)h =h +h ；(c)h =h +h ；(d)fAB f l f2 f3 fAB f l f2 fAB f2 f3h =h =h =h ofAB fl f2 f37.6 长管并联管道各并联管段的：(c)(a)水头损失相等；(b)水里坡度相等；(c)总能量损失相等；(d)通过的流量相等。7.7 并联管道阀门为K 全开时各段流量为Q Q,、Q,现关小阀门K,其他条件不变，流量的变化为：(c)(a)Q,、Q,、Q.都减小；(
48、b)Q,减小，Q,不变，Q,减小；(c)Q,减小，Q,增加，Q,减小；(d)Q 不变，Q增加，Q减小。3 1 2 37.8 有一薄壁圆形孔口，直径d 为 10mm,水头H 为 2m。现测得射流收缩断面的直径d 为C8mm,在 32.8s 时间内，经孔口流出的水量为0.0 M 3,试求孔口的收缩系数，流量系数，流 速 系 数 及 孔 口 局 部 损 失 系 数。A 82 八“蚌解-TA IO2 0.6 4,:QV/0.0/r /32.8A J2 gH h 9.807 2 0.0E40.62v0.620.640.97答：孔口的收缩系数0-6 4流量系数 0.62,流速系数0.97,孔口局部损失系数
49、 0.06。7.9薄壁孔口出流，直径d=2c m,水箱水位恒定H=2m,试求：(1)孔口流量d；(2)此C孔口外接圆柱形管嘴的流量Q；(3)管嘴收缩断面的真空高度。n解：Q V T h 0.6 24 2(W 2Q AJ2T 0.82 0.02 套F 1.61(Vs)n n*4 V以收缩断面c-c到出口断面n-n列伯努利方程：P V2 p V2 V V 2 e-G6-H-Hn-c a-g 2g g 2g 2gL1Ppi,H a-e V2 V2 V V 2V g 2g c c n n c nV2gV V V VnV 3V2 f 1n VgV2 1 1g4 1.61 10 3 20.029.8071
50、.5 06(m)10.640.64答：(1)孔口流量*L 2*(2)此孔口夕卜接圆柱形管嘴的流量Q嘴收缩断面的真空高度为L 5 06 m。1.6ll/s;(3)管n7.10水箱用隔板分为A、B 两室，隔板上开一孔口，其直径dI4c m,形外管嘴，其直径d2=3c m。已知H=3m,h.0.5 m,试求：(1)流量Q o在B 室底部装有圆柱h,;(2)流出水箱的解：要保持H 不变，则补充水量应与流出水量保持相等，即孔口出流量、管嘴出口流量均为Q oh A 2 0.82 0.03 2 n 1 -0.5 48H h A 0.62 0.04可解得：h0.5 48uH1.5 480.5 481.5 48