流体力学习题及答案.doc
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1、第 41 页 共 41 页流体力学习题(一)11 已知油的重度为7800N/m3,求它的密度和比重。又,0.2m3此种油的质量和重量各为多少?12 已知300L(升)水银的质量为4080kg,求其密度、重度和比容。13 某封闭容器内空气的压力从101325Pa提高到607950Pa,温度由20升高到78,空气的气体常数为287.06J/kgK。问每kg空气的体积将比原有体积减少多少?减少的百分比又为多少?14 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,使水有膨胀的余地。若系统内水的总体积为8m3,加温前后温差为50,在其温度范围内水的膨胀系数为T91041
2、/,求膨胀水箱的最小容积。 题14图 题15图15 图示为压力表校正器。器内充满压缩系数为p4.7510101/Pa的油液,器内压力为105Pa时油液的体积为200mL。现用手轮丝杆和活塞加压,活塞直径为1cm,丝杆螺距为2mm,当压力升高至20MPa时,问需将手轮摇多少转?16 海水在海面附近的密度为1025kg/m3,在海面下8km处的压力为81.7MPa,设海水的平均弹性模量为2340MPa,试求该深度处海水的密度。17 盛满石油的油槽内部绝对压力为5105Pa,若从槽中排出石油40kg,槽内压力就降低至l05Pa。已知石油的比重为0.9,体积弹性系数为132109N/m2,求油槽的体积
3、。18 体积为5m3的水在温度不变的条件下,压力从1大气压增加到5大气压,体积减小了1L,求水的体积压缩系数和弹性系数值。19 某液体的动力粘度为0.045Pas,其比重为0.85,试求其运动粘度。110 某气体的重度为11.75N/m3,运动粘度为0.157cm2/s,试求其动力粘度。111 温度为20的空气在直径为2.5cm的管道中流动。在距管壁1mm处空气流速为3cm/s,试求:(1)管壁处的切应力;(2)单位管长的粘性阻力。112 有一块3040cm2的矩形平板,浮在油面上,其水平运动的速度为10cm/s,油层厚度10mm,油的动力粘度0.102Pas,求平板所受的阻力。113 上下两
4、块平行圆盘,直径均为d,间隙厚度为,间隙中液体的动力粘度为,若下盘固定不动,上盘以角速度旋转,求所需力矩M的表达式。 题113图 题114图 题115图114 图示为一转筒粘度计,它由半径分别为r1及r2的内外同心圆筒组成,外筒以角速度n r/min转动,通过两筒间的液体将力矩传至内筒。内筒挂在一金属丝下,该丝所受扭矩M可由其转角来测定。若两筒间的间隙及底部间隙均为,筒高为h,试证明动力粘度的计算公式为: 115 一圆锥体绕其中心轴作等角速度16 1/s旋转,锥体与固定壁面间的距离1mm,用0.1Pas的润滑油充满间隙,锥体半径R0.3m,高H0.5m,求作用于圆锥体的阻力矩。116 空气中水
5、滴直径为0.3mm时,其内部压力比外部大多少?117 在实验室中如果用内径0.6cm和1.2cm的玻璃管作测压管,管中水位由于毛细管现象而引起的上升高度各为多少?118 两块竖直的平行玻璃平板相距1mm,求其间水的毛细升高值。流体力学习题(二)21 质量为1000kg的油液(S0.9)在有势质量力(N)的作用下处于平衡状态,试求油液内的压力分布规律。22 容器中空气的绝对压力为pB93.2kPa,当地大气压力为pa=98.1kPa试求玻璃管中水银柱上升高度hv。23 封闭容器中水面的绝对压力为p1105kPa,当地大气压力为pa=98.1kPa,A点在水面下6m,试求:(1)A点的相对压力;(
6、2)测压管中水面与容器中水面的高差。 题22图 题23图24 已知水银压差计中的读数h20.3cm,油柱高h1.22m,油的重度油9.0kN/m3,试求:(1)真空计中的读数pv;(2)管中空气的相对压力p0。 题24图 题25图25 设已知测点A到水银测压计左边水银面的高差为h140cm,左右水银面高差为h225cm,试求A点的相对压力。26 封闭容器的形状如图所示,若测压计中的汞柱读数h100mm,求水面下深度H2.5m处的压力表读数。 题26图 题27图27 封闭水箱的测压管及箱中水面高程分别为1100cm和480cm,水银压差计右端高程为220cm,问左端水银面高程3为多少?28 两高
7、度差z20cm的水管,与一倒U形管压差计相连,压差计内的水面高差h10cm,试求下列两种情况A、B两点的压力差:(1)1为空气;(2)1为重度9kN/m3的油。 题28图 题29图29 有一半封闭容器,左边三格为水,右边一格为油(比重为0.9)。试求A、B、C、D四点的相对压力。210 一小封闭容器放在大封闭容器中,后者充满压缩空气。测压表A、B的读数分别为8.28kPa和13.80kPa,已知当地大气压为100kPa,试求小容器内的绝对压力。 题210图 题211图211 两个充满空气的封闭容器互相隔开,左边压力表M的读数为100kPa,右边真空计V的读数为3.5mH2O,试求连接两容器的水
8、银压差计中h的读值。212 水泵的吸入管与压出管的管径相同,今在其间连接一水银压差计,测得h120mm,问经水泵后水增压多少?若将水泵改为风机,则经过此风机的空气压力增加了多少? 题212图 题213图213 有两个U形压差计连接在两水箱之间,读数h、a、b及重度已知,求1及2的表达式。214 用真空计测得封闭水箱液面上的真空度为0.98kN/m2,敞口油箱中的油面比水箱水面低H1.5m,汞比压计中的读数h20.2m,h15.61m,求油的容重。 题214图 题215图215 试比较同一水平面上的1、2、3、4、5各点压力的大小,并说明其理由。216 多管水银测压计用来测水箱中的表面压力。图中
9、高程的单位为m,当地大气压力为105Pa,试求水面的绝对压力p0。 题216图 题217图217 倾斜式微压计中工作液体为酒精(800kg/m3),已测得读数50cm,倾角30,求液面气体压力p1。218 U形水银压差计中,已知h10.3m,h20.2m,h30.25m。A点的相对压力为pA24.5kPa,酒精的比重为0.8,试求B点空气的相对压力。 题218图 题219图219 一直立的煤气管,在底部的测压管中读数为h1100mmH2O,在H20m高处测得h2115mmH2O。管外空气的重度a12.64N/m3,求管中静止煤气的重度。220 图示封闭容器中有空气、油和水三种流体,压力表A读数
10、为1.47N/cm2。(1)试绘出容器侧壁上的静压力分布图;(2)求水银测压计中水银柱高度差。 题220图 题221图221 三个U形水银测压计,其初始水银面如图A所示。当它们装在同一水箱底部时,使其顶边依次低下的距离为a1m,水银的比重为13.6,试问三个测压计中的读数h1、h2、h3各为多少?222 已知U形管水平段长30cm,当它沿水平方向作等加速运动时,h10cm,试求它的加速度a。 题222图 题223图223 图示容器中、h1、h2为已知,当容器以等加速度a向左运动时,试求中间隔板不受力时a的表达式。若1m,h11m,h22m,a值应为多少?224 一矩形水箱长为2.0m,箱中静水
11、面比箱顶低h0.4m,问水箱运动的直线加速度多大时,水将溢出水箱? 题224图 题225图225 一盛水的矩形敞口容器,沿30的斜面向上作加速度运动,加速度a2m/s2,求液面与壁面的夹角。226 图示为一圆筒形容器,半径R=150mm,高H=500mm,盛水深h=250mm。今以角速度绕z轴旋转,试求容器底开始露出时的转速。 题226图 题227图227 圆柱形容器的半径R15cm,高H50cm,盛水深h30cm。若容器以等角速度绕z轴旋转,试求最大为多少时才不致使水从容器中溢出?228 一封闭容器,直径D0.6m,高H0.5m,内装水深至h0.4m,上部装比重S0.8的油。封闭容器的上盖中
12、心有一小孔,当容器绕z轴旋转时,使油水分界面下降至底部中心,试求:(1)这时的旋转角速度;(2)a、b、c、d各点的压力(用mH2O表示);(3)液体作用在容器底和顶盖上的力。 题228图 题229图229 已知矩形闸门高h3m,宽b2m,上游水深h16m,下游水深h24.5m,求:(1)作用在闸门上的总静水压力;(2)压力中心的位置。230 在倾角60的堤坡上有一圆形泄水孔,孔口装一直径d1m的平板闸门,闸门中心位于水深h3m处,闸门a端有一铰链,b端有一钢索可将闸门打开。若不计闸门及钢索的自重,求开启闸门所需的力F。 题230图 题231图231 有一三角形闸门,可绕AB轴旋转,油液的重度
13、为,求液体对闸门的总压力及总压力对AB轴的力矩。232 倾斜的矩形平板闸门,长为AB,宽b2m,设水深h8m,试求作用在闸门上的静水总压力及其对端点A的力矩。 题232图 题233图233 矩形平板闸门,宽b0.8m,高h1m,若要求箱中水深h1超过2m时闸门即可自动开启,铰链的位置y应设在何处?234 金属的矩形平板闸门,宽1m,由两根工字钢横梁支撑。闸门高h3m,容器中水面与闸门顶齐平,如要求两横梁所受的力相等,两工字钢的位置y1和y2应为多少? 题234图 题235图235 一弧形闸门,宽2m,圆心角30,半径r3m,闸门转轴与水平面齐平,求作用在闸门上的静水总压力的大小与方向(即合力与
14、水平面的夹角)。236 一圆柱形闸门,长10m,直径D4m,上游水深h14m,下游水深h22m,求作用在该闸门上的静水总压力的大小与方向。 题236图 题237图237 图示为一封闭容器,宽b2m,AB为一1/4圆弧闸门。容器内BC线以上为油,以下为水。U形测压计中液柱高差R1m,闸门A处设一铰,求B点处力F为多少时才能把闸门关住。238 用一圆柱形圆木挡住左边的油,油层浮在水面上,设圆木正处于平衡状态,试求:(1)单位长圆木对岸的推力;(2)单位长圆木的重量;(3)圆木的比重。 题238图 题239图239 半径为R的封闭圆柱形容器内装满重度为的液体,测压管如图所示,试求:(1)作用在单位长
15、AB面上的水平分力及作用线;(2)作用在单位长AB面上的铅垂分力及作用线。240 一直径d2m的圆柱体,长度1m,放置于60的斜面上,一侧有水,水深h1m,求此圆柱体所受的静水总压力。 题240图 题241图241 油库侧壁有一半球形盖,直径为d0.6m,半球中心在液面下的淹没深度H2.0m,测压管中液面高出油库中液面的高度h0.6m,石油重度为6867N/m3,试求液体作用在半球盖上的水平分力及铅垂分力。流体力学习题(三)31 已知速度场为 (m/s),求(2,3,1)点的速度和加速度。32 已知速度场为 (m/s),求2秒时,位于(2,2,1)点的速度和加速度。33 已知二维流场的速度分布
16、为 (m/s)。问:(1) 该流动是稳定流还是非稳定流?是均匀流还是非均匀流?(2) 1秒时,(2,4)点的加速度为多少?(3) 1秒时的流线方程?34 已知速度场为。求1时,过(0,2)点的流线方程。35 20的空气在大气压下流过0.5m直径的管道,截面平均流速为30m/s。求其体积流量、质量流量和重量流量。36 流体在两平行平板间流动的速度分布为 式中umax为两板中心线y0处的最大速度,b为平板距中心线的距离,均为常数。求通过两平板间单位宽度的体积流量。37 下列各组方程中哪些可用来描述不可压缩流体二维流动?(1) (2) (3) (4) 38 下列两组方程中哪个可以用来描述不可压缩流体
17、空间流动?(1) (2) 39 已知不可压缩流体二维流动在y方向的速度分量为,求速度在x方向的分量ux。310 已知不可压缩流体在r、方向的速度分量分别为,求速度在z方向的分量uz。311 设不可压缩流体空间流动的两个速度分量为(1) (2) 其中a、b、c、d、e、f均为常数。已知当z0时uz0。试求第三个速度分量。312 已知不可压缩理想流体的压力场为 (N/m2),若流体密度1000kg/m3。g9.8m/s2。求流体质点在 m位置上的加速度。313 已知不可压缩理想流体稳定流动的速度场为 (m/s)求流体质点在(2,3,1)点处的压力梯度。1000kg/m3,g9.8m/s2。314
18、已知不可压缩理想流体的速度场为 (m/s),流体密度1500kg/m3,忽略质量力,求1s时位于(x,y)处及(1,2)点处的压力梯度。315 已知不可压缩理想流体的速度场为 (m/s),单位质量力为 m/s2,位于坐标原点的压力为p0,求压力分布式。316 已知不可压缩理想流体在水平圆环通道中作二维稳定流动,当圆周速度分别为;时,求压力p随和r的变化关系式。317 已知不可压缩理想流体的速度分量为,不计质量力,求等压面方程。318 若在150mm直径管道内的截面平均流速为在200mm直径管道内的一半,问流过该两管道的流量之比为多少?319 蒸气管道的干管直径d150mm,截面平均流速u125
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