流体力学课后习题与解答

1.1 按连续介质的概念，流体质点是指：（ ）（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：（ ）（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：（ ）（a）N；（b）Pa；（c）；（d）。1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：（ ）（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 水的动力黏度随温度的升高：（ ）（a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不定。1.6 流体运动黏度的国际单位是：（ ）（a）；（b）；（c）；（d）。1.7 无黏性流体的特征是：（ ）（a）黏度是常数；（b）不可压缩；（c）无黏性；（d）符合。1.8 当水的压强增加1个大气压时，水的密度增大约为：（ ）（a）1/20000；（b）1/10000；（c）1/4000；（d）1/2000。2.1 静止流体中存在：（ ）（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：（ ）（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：（ ）（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65000Pa，当地大气压为0.1MPa,该点的绝对压强为：（ ）（a）65000Pa；（b）55000Pa；（c）35000Pa；（d）165000Pa。2.5 绝对压强与相对压强、真空度、当地大气压之间的关系是：（ ）（a）=+；（b）=+；（c）=-；（d）=+。2.6 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：（ ）（a） ；（b）=；（b） （c）；（d）；（b）=；（c）；（b）9m；（b）=（34），（34），9m；（d）（34），9m。7.3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：（ ）（a）；（c）=；（d）不定。7.4并联管道1、2，两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度=3，通过的流量为：（ ）（a）=；（b）=1.5；（c）=1.73；（d）=3。7.5并联管道1、2、3、A、B之间的水头损失是：（ ）（a） =+；（b）=+；（c）=+；（d）=。7.6长管并联管道各并联管段的：（ ）（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。（a） 、都减小；（b） 减小，不变，减小；（c）减小，增加，减小；（d）不变，增加，减小。7.7并联管道阀门为全开时各段流量为、，现关小阀门，其他条件不变，流量的变化为：（ ）7.10水箱用隔板分为、两室，隔板上开一孔口，其直径=4cm，在室底部装有圆柱形外管嘴，其直径=3cm。已知=3m，=0.5m，试求：（1），；（2）流出水箱的流量。7.11有一平底空船，其船底面积为8，船舷高为0.5m，船自重为9.8kN，现船底破一直径10cm的圆孔，水自圆孔漏入船中，试问经过多少时间后船将沉没。7.14虹吸管将池中的水输入池，已知长度=3m，=5m，直径=75mm，两池水面高差=2m，最大超高=1.8m，沿程摩阻系数=0.02，局部损失系数：进口=0.5，转弯=0.2，出口=1，试求流量及管道最大超高断面的真空度。7.16水从密闭容器，沿直径=25mm，长=10m的管道流入容器，已知容器水面的相对压强=2at，水面高=1m，=5m，沿程摩阻系数=0.025，局部损失系数：阀门=4.0，弯头=0.3，试求流量。8.1明渠均匀流只能出现在：（ ）（a）平坡棱柱形渠道；（b）顺坡棱柱形渠道；（c）逆坡棱柱形渠道；（d）天然河道中。8.2水力最优断面是：（ ）（a）造价最低的渠道断面；（b）壁面粗糙系数最小的断面；（c）过水断面积一点，湿周最小的断面；（d）过水断面积一定，水力半径最小的断面。8.3水力最优矩形渠道断面，宽深比是：（ ）（a）0.5；（b）1.0；（c）2.0；（d）4.0。8.8在流量一定，渠道断面的形状、尺寸和壁面粗糙一定时，随底坡的增大，正常水深将： （a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不定。8.9在流量一定，渠道断面的形状、尺寸一定时，随底坡的增大，临界水深将：（ ）（a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不定。8.10宽浅的矩形断面渠道，随流量的增大，临界底坡将：（ ）（a） 增大；（b）减小；（c）不变；（d）不定。8.12梯形断面土渠，底宽=3m，边坡系数=2，水深=1.2m，底坡=0.0002，渠道受到中等养护，试求通过流量。8.13修建混凝土砌面（较粗糙）的矩形渠道，要求通过流量=9.7，底坡=0.001，试按水力最优断面设计断面尺寸。答案1-11-8 dcdbb aca 2-12-10 acbdc cbbca 2-12解：（kPa）答：水面的压强kPa。2-132-23解：（kPa）（kPa）（kN）对A点取矩，有（kN）答：开启闸门所需拉力kN。2-24解：（1）图解法。压强分布如图所示：（kPa）（kN）合力作用位置：在闸门的几何中心，即距地面处。2-25解：当挡水深达到时，水压力作用位置应作用在转轴上，当水深大于时，水压力作用位置应作用于转轴上，使闸门开启。（kPa）（m）转轴位置距渠底的距离为：（m）可行性判定：当增大时增大，则减小，即压力作用位置距闸门形越近，即作用力距渠底的距离将大于米。答：转轴应设的位置m。2-26解：（1）水平压力：（kN）（）（2）垂向压力：（kN）（）合力：（kN）答：作用在闸门上的静水总压力kN，。3-13-6 dbcbc c3.13解：（1）不能出现。（2）能出现。（3）不能出现。3.14解：答：速度在方向的分量。4-14-5 cacad4-8解：（m/s）答：该点流速m/s。4-10解：以过下压力表处的水平面为基准面，列伯努利方程如下：，m，取，当时，有：（m/s）由连续性方程（mm）答：细管直径为mm。4-11解：其中：；（m）（m3/s）（l/s）答：此时管中流量l/s。4-17解（1）取过轴线的水平面为基准面，列螺栓断面与出口断面的伯努利方程：（kPa）（m/s）（m/s）（2）取控制体如图所示，列动量方程。（kN）答：水流作用在喷嘴上的力为kN。4-19解：（1）以上游渠底为基准面，列上、下游过水断面的能力方程：其中：，m，m，m，m（m3/s）（m/s）（m/s）（2）取控制体如图，列动量方程.（kN）答：（1）渠道的流量m3/s；（2）水流对底坎的冲力kN。7-17-7 bbccd cc 7-10解： 要保持不变，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。 可解得：（m）（m）（l/s）答：（1）m，m；（2）流出水箱的流量L/s。7-11解： 设船底到水面的水深为，船中水深为，下沉过程是平稳的，则有：从孔口流入的流量为，为常数。 当船沉没时： （s）答：经过s后船将沉没。7-14解： 以下游水面为基准面，从上池水面到下池水面列伯努利方程：（m/s）（L/s）从C过流断面到下池水面列伯努利方程：取m答：流量L/s，管道最大超高断面的真空度为m。7-16解： 以地面为基准面，从池面到池面列伯努利方程：取；，则有（m/s）（l/s）答：流量l/s。8-18-3 bcc 8-88-10 bcb8.12解： （m2）（m）（m），取（见教材153页表6-4）（m3/s）答：通过流量m3/s.8.13解： 对矩形断面，水力最优断面满足。，取，（m），（m）答：断面尺寸为m，m。