水力学闻德荪习题答案第四章.doc

选择题（单选题）等直径水管，A-A为过流断面，B-B为水平面，1、2、3、4为面上各点，各点的流动参数有以下关系：（c）（a）=；（b）=；（c）+=+；（d）+=+。伯努利方程中+表示：（a）（a）单位重量流体具有的机械能；（b）单位质量流体具有的机械能；（c）单位体积流体具有的机械能；（d）通过过流断面流体的总机械能。水平放置的渐扩管，如忽略水头损失，断面形心点的压强，有以下关系：（c）（a）；（b）=；（c）；（d）不定。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。黏性流体测压管水头线的沿程变化是：（d）（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。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。4.7一变直径的管段，直径=0.2m，=0.4m，高差=1.5m，今测得=30，=40， 处断面平均流速=1.5.。试判断水在管中的流动方向。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：（m）（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。如读值=60mm，求该点流速。解： （m/s）答：该点流速m/s。4.9水管直径50mm，末端阀门关闭时，压力表读值为21。阀门打开后读值降至5.5，如不计水头损失，求通过的流量。解：（1）水箱水位 （m）（2）阀门开启后，从水箱液面到仪表处列伯努利方程，可得：（m/s）（m3/s）答：通过的流量m3/s。4.10水在变直径竖管中流动，已知粗管直径=300mm，流速=6。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）。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为了测量石油管道的流量，安装文丘里流量计，管道直径=200mm，流量计喉管直径=100mm，石油密度=850，流量计流量系数=0.95。现测得水银压差计读书=150mm，问此时管中流量是多少。解： 其中：；（m）（m3/s）（l/s）答：此时管中流量l/s。4.12水箱中的水从一扩散短管流到大气中，直径=100mm，该处绝对压强=0.5大气压，直径=150mm，试求水头，水头损失忽略不计。解：（1）以出水管轴线为基准面，列管径与处的伯努利方程，可得：取，kPa （m/s）（2）从液面到短管出口列能量（伯努利）方程。（m）答：水头m。4.13离心式通风机用集流器从大气中吸入空气，直径=200mm处接一根细玻璃管，已知管中的水上升=150mm，求进气流量（空气的密度=1.29）。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： 不计损失，取 其中 ，则 （m/s）（m3/s）答：进气流量m3/s。4.14一吹风装置，进排风口都直通大气，风扇前、后断面直径=1m，排风口直径=0.5m，已知排风口风速=40，空气的密度=1.29，不计压强损失，试求风扇前、后断面的压强和。解： 以过轴线的水平面为基准面，以及截面列伯努利方程：其中，（m/s），（Pa）从大气到断面，列伯努利方程：其中 ，（相对压强），（Pa）答：风扇前、后断面的压强Pa，Pa。4.15两端开口的等直径形管，管内液柱长度为，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=。解： 取0-0断面为基准面，由非恒定流的伯努利方程：，令 ，则答：液柱的振荡方程。4.16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=30mm，出口水流速度=54，求水流对煤层的冲击力。解： 取控制体如图，受力如图。（kN）水流对煤层的作用力与构成作用力与反作用力，大小为kN，方向向右。答：水流对煤层的冲击力kN，方向向右。4.17水由喷嘴射出，已知流量=0.4，主管直径=0.4，喷口直径=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，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。4.18闸下出流，平板闸门宽=2m，闸前水深=4m，闸后水深=0.5m，出流量=8，不计摩擦阻力，试求水流对闸门的作用力，并与按静水压强分布规律计算的结果相比较。解：（1）由连续方程 （m/s）（m/s）（2）由动量方程，取控制体如图。（kN）（kN）答：水流对闸门的作用力kN，按静水压强分布规律计算的结果kN。4.19矩形断面的平底渠道，其宽度为2.7m，渠底在某断面处抬高0.5m，该断面上游的水深为2m，下游水面降低0.15m，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。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。4.20下列不可压缩流体、平面流动的速度场分别为： （1）=； =（2）=； =（3）=； = 试判断是否满足流函数和流速势的存在条件，并求、。解：（1），满足连续方程，流速数存在。又，有旋，故不存在。，流速数 （2），流动不存在。（3），故流速数存在。又，有旋，故存在势函数。流函数与势函数满足：解得：又可解得：，4.21 已知平面流动的速度为直线分布，若=4m，=80，试求：（1）流函数；（2）流动是否为有势流动。解： 已知 ，当 m，m/s。 （s-1），由连续性条件：，当时，。（s-1）流动有旋。答：（1）流函数；（2）流动有旋。4.22 已知平面无旋流动的速度为速度势，试求流函数和速度场。解： ；答：流函数；速度场，。4.23 已知平面无旋流动的流函数，试求速度势和速度场。解： ，答：；，。4.24 已知平面无旋流动的速度势，试求速度场。解： 4.25 无穷远处有一速度为的均匀直线来流，坐标原点处有一强度为的汇流，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：在方向的流速为，方向为零。，在原点的汇流为：， 零流线方程：驻点位置：过的流线方程为即 答：流函数，驻点位置，流体流入和流过汇流的分界线方程。