流体力学试卷、习题及答案 下载本文

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vy?kx,vy?ky,vx?-ky,vx?kx,vx?4x,vz?0;vz?0;续性方程。(1)(2)(3)vy?0;(4)vx?4xy,vy?0。

[答:(1)、(2)满足连续性方程,(3)、(4)不满足连续性方程。] 3-8 水平放置的水管,直径由d1?15cm收缩到d2?7.5cm,已知p1?4gNcm2、

p2?1.5gNcm2(g为重力加速度),不计损失,试求管中流量。

[答:qV?0.101m3s]

3-9 利用皮托管原理测量输水管中的流量qV。已知输水管直径d?200mm,水银差压计读数hp?60mm,断面平均流速v?0.84vmax,其中vmax为皮托管前管轴上未受扰动水流的速度。

[答:qV?0.102m3s]

3-10 油从铅直圆管向下流出。管直径d1?10cm,管口处的速度为v1?1.4ms,试求管口下方H?1.5m处的速度和油柱直径。

[答:v2?5.6ms,d2?5cm]

3-11 图示为水塔,供水管道系统,h1?9m,h2?0.7m。当阀门打开时,管道中水的平均流速v?4ms,总能量损失hW?13m,试确定水塔的水面高度H。

[答:H?5.52m]

3-12 已知铅直输水管道的直径d?200mm,在相距l?20m的上下两测压计读数分别为196.2kPa和588.6kPa。试判断流动方向,并计算水头损失。

[答:从下往上流,hf?20.01m]

3-13 20C的水通过虹吸管从水箱吸至B点。虹吸管直径d1?60mm,出口B处喷嘴直径d2?30mm。当h1?2m、h2?4m时,在不计水头损失条件下,试求流量和C点的压强。

[答:qV?0.00626m3s,pC??22024.3Pa]

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3-14 图示一自来水龙头将水从水箱中放出,设水龙头直径d?12mm,图示压力表当水龙头关闭时读数为p?0.28MPa,打开水龙头后读数为p??0.06MPa,求自来水龙头流出的流量,不计损失。

[答:qV?2.37?10?3m3s]

3-15 图示一自然排烟锅炉,烟囱直径d?1m,烟气流量Q?7.135m3s,烟气密度??0.7kgm3,外部空气密度?a?1.2kgm3,烟囱的压强损失

H?v2pw?0.035。为使烟囱底部入口断面的真空度不少于10mm水柱,试求烟

d2囱的高度H。

[答:H?32.63m]

3s3-16 已知dA?15cm,dB?7.5cm,a?2.4m,水的流量qV?0.02m,

2vApB?pA?11772Nm。(1)如果AB之间的水头损失表示为?,试求?的值。

2g2(2)求水银差压计中的读数h。

[答:??3.4,h?9.5cm]

3-17 在离心水泵的实验装置上测得吸水管上的计示压强p1??0.4g?104Pa,压水管上的计示压强p2?2.8g?104Pa(g为重力加速度),d1?30cm,d2?25cm,

a?1.5m,qV?0.1m3s。试求水泵的输出功率。

[答:P?32.96kW]

3-18 如图所示的水平设置的输水弯管,转角??60,直径由d1?200mm变为

d2?150mm。已知转弯前断面的压强p1?18kNm2(相对压强),输水流量Q?0.1m3s,不计水头损失,试求水流对弯管作用力的大小。

[答:Fx?0.538kN,Fy?0.597kN]

3-19 密度??1000kgm3的水从图示水平放置的喷嘴喷出流入大气。已知喷嘴尺

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寸D?8cm,d?2cm,测得出口速度v2?15ms,求螺栓组A所受的力。

[答:F??497N]

3-20 一股水平方向上的射流冲击一斜置的光滑平板。已知射流来流速度为v0,流量为qV,密度为?,平板倾角为?。不计重力及流动损失,求射流对平板的作用力及分流流量qV1、qV2。

[答:qV1?qVq?1?cos??,qV2?V?1?cos??] 223-21 边长b?30cm的正方形铁板闸门,上边铰链连接于O,其重力为水射流直径d?2cm的中心线通过闸板中心C,射流速度v?15ms。W?117.7N,

(1)为使闸门保持垂直位置,在其下边应加多大的力F?(2)撤销力F后,闸门倾斜角?是多少?忽略铰链摩擦。

[答:F?35.3N,??3652?]

3-22 直径为d?4cm,速度为v?30ms的水射流,在叶片一端流入,从另一端流出,速度大小不变,但方向随叶片而偏转,试求下列两种情况下射流对叶片作用力。

(1)????30,(2)??0,??60。

[答:(1)F?Fx=1958N,?=0,(2)F?Fx2?Fy2=1958N,?=arctanFyFx=-30]

3-23 旋转式喷水器由三个均布在水平平面上的旋转喷嘴组成,总供水量为qV,喷嘴出口截面积为A,悬臂长为R,喷嘴出口速度方向与悬臂的夹角为?。(1)不计一些摩擦,试求悬臂的旋转角速度?。(2)如果使已经有?角速度的悬臂停止,需要施加多大的外力矩M?

2?RqVqVsin?] sin?,M? [答:??3A3AR3-24 判断流场vx?x2?x?y2,vy???2xy?y?是有旋流动还是无旋流动。

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[答:无旋流动]

3-25 设流场中的速度分布为vx?1,vy?2,试判断是否存在流函数?和速度势?,若存在则绘出它们的分布图。

[答:??y?2x,??x?2y,为互相垂直的平行直线]

3-26 已知平面势流的速度势函数??4x2?y2,试求速度和流函数。

?y? [答:v?8x2?y2,与水平方向的夹角??arctan???;??8xy]

?x???3-27

已知某二元不可压缩流场速度分布vx?x2?4x?y2,vy??2xy?4y,试

确定:(1)流动是否连续?(2)流场是否有旋?(3)速度为零的驻点位置。(4)速度势函数?和流函数?。

122 [答:流动连续;流场无旋;驻点为(0,0)和(-4,0);??x3?22x?yx?2y,

31??x2y?4xy?y3]

3k3-28 已知(1)vr?0,v??,k是不为零的常数;(2)vr?0,v???2r,

r?为常数。试求上述两流场中半径为r1和r2两条流线间流量的表示式。 [答:(1)q?kln3-29

r11,(2)q??2r12?r22] r22?? 源流和汇流的强度q均为60m2s,分别位于x轴上的??a,0?、?a,0?点,

a为3m。计算通过(0,4m)点的流线的流函数值,并求该点的流速。

[答:(1)???12.29;vx?2.29ms,vy?0] 3-30

将速度为v?平行于x轴的均匀流和在原点O的点源叠加而成如图所示

绕平面半柱体的流动,试求它的速度势和流函数,并证明平面半柱体的外形方程为r?q?????2?v?sin?,它的宽度等于qv?。 3-31

设在?1,0?点置有???0的旋涡,在??1,0?点置有????0的旋涡。试求

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x2?y2?4;沿下列路线的速度环量。(1)(2)(3)x??2,y??2?x?1??y2?1;

2的一个方形框;(4)x??0.5,y??0.5的一个方形框。 3-32

给定流场为vx??CyCxv?,,vz?0,其中C为常数。作一y2222x?yx?y个围绕Oz轴的任意封闭曲线,试用斯托克斯定理求此封闭曲线的速度环量,并说明此环量值与所取封闭曲线的形状无关。 3-33

已知某流场的速度为v??cr,vr?0,vz?0,其中c为常数,

(1)沿曲线x2?y2?a2的速度环量?;(2)通过上述封闭r?x2?y2。求:曲线所包围的圆面积的旋涡强度J。 [答:??2?ca2,J?c?a2] 3-34

有一流场,在r?a时,vx??ryryv?,,vz?0;在x22222?x?y2?x?yr?a时,vx???y,vy??x,vz?0,求沿图所示曲线l1,l2,l3和l4(l3和

l4的半径相等)的速度环量。l4的半径为r0。

[答:,?l1??2?a2?,?l2??3-35

?2a2?,?l3?0,?l4??2?r02?]

设流体质点运动的速度分量为vx?y?2z,vy?z?2x,vz?x?2y,试

求涡线方程。若涡管断面dA?0.0001m2,求旋涡强度J。

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