流体力学试卷、习题及答案

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图2-50题23图

24.如图2-51所示,设计自动泄水阀,要求当水位为h时,用沉没一半的加油柱形浮标将细杆所连接的堵塞提起。已知堵塞直径d,浮标长l,活动部件的重量G, 求浮标直径D为多少,如果浮标改为圆球形,其半径R应为多少?

图2-51 题24图

25.如图2-52所示,,一正方形容不得器,底面积为b?b?200?200mm2,

m1?4kg。当它装水的高度h?150mm时,在m2?25kg的载荷作用下沿平面滑动。

若容器的底与平面间的摩擦系数f?0.3,试求不使水溢出时容器的最小的高度H。

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图2-52题25图

26.如图2-53所示,半径R?0.2m,长度l?2m的圆柱体与油(比重为0.8)、水接角,圆柱体右边与容器顶边成直线接触,试求: (1) 圆柱体作用在容器顶边上的力; (2) 圆柱体的重量与比重。

图2-53题26图

27.如图2-54所示,用熔化铁水(比重为7)铸造带凸缘的半球形零件,已知,

H?0.5m,D?0.8m,R?0.3m,d?0.05m,?1?0.02m,?2?0.05m,试求铁水作用在

砂箱上的力。

图2-54题27图

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第三章 流体动力学基础

3-1 二元不可压缩流场中,vx?5x3,vy??15x2y,试求点?1,2?上的速度和加速度。

[答:v?30.41ms,a?167.7ms2] 3-2 已知vx?kytkxtv?,,vz?0,式中k是不为零的常数。试求:(1)yx2?y2x2?y2流线方程。(2)t?1时,通过点?1,0?流线的形状。

[答:x2?y2t?C,流线为x2?y2?1,流线的形状为一圆。]

3-3 流体质点速度沿x方向成线形规律变化,已知相距l?50cm两点的速度为

vA?2ms,vB?6ms。流动是恒定的,试求A、B两点的质点加速度。

?? [答:aA?16ms2,aB?48ms2]

3-4 已知不可压缩流体流动的两个分速度为vx?2x2?y,vy?2y2?z,且在z?0处有vz?0。试求流速分量vz的表达式。

[答:vz??4?x?y?z]

3-5 大管直径d1?5m,小管直径d2?1m,已知大管中过流断面上的速度分布为

v?6.25?r2ms(式中r表示点所在半径,单位为m)。试求管中流量及小管中

的平均速度。

[答:qV?61.36m3s,v?78.13ms]

3-6 如图所示以断面平均流速v?0.15ms流入直径D?20mm的排孔管中的液体,全部经8个直径d?1mm的排孔流出,假定每孔流速依次降低2%,试求第1孔和第8孔德流速。

[答:v1?8.04ms,v8?6.98ms]

3-7 试证明下列不可压缩均质流体运动中,哪些满足连续性方程,哪些不满足连

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vy?kx,vy?ky,vx?-ky,vz?0;vx?kx,vz?0;vx?4x,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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