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《工程流体力学》习题

第二章 习 题

[2-3] 有一如图2-3所示的鉴定压力表的校正器，器内充满油液，油的体积压缩率?=4.75×10-10m2/N，用手轮旋转密封良好的活塞。已知活塞直径D=10mm，旋进螺t=2mm ，在 0.1MPa时的油液体积为V0=0.2L，问手轮应旋进多少圈，才能造成20MPa的油压。（答：n=12.1圈）

[2-6] 如图2-6所示，有上下两块平行圆盘，直径均为D。在间距为 ? 的缝隙中充满动力粘度为 ? 的液体。若下盘固定不动，要想使上板以等角速度 ? 旋转，问需施加多大的力矩 M 。（答：M=???D2/(32?) ）

[2-7] 两种不相混合液体的交界面为A-A 。两种液体的动力粘度分别为 ?1=0.14Pa?s, ?2=0.24Pa?s ；两液层厚度分别为?1=0.8mm , ?2=1.2mm ，如图2-7所示。假设两种液体中的速度分布均为直线规律，试求使底面积A=1000cm2 的平板以?0=0.4m/s 的匀速运动所需的力。（答：F=3.73N ）

第三章 习 题

[3-2] 盛水容器形状如图3-23所示。已知h1=0.9 m ，h2=0.4 m ，h3=1.1 m ，h4=0.75 m ，h5=1.33 m 。求各点的表压强。（答：p1=0 ，p2=4.90 kPa ，p3= - 1.96 kPa ，p4= - 1.96 kPa ，p3= - 7.64 kPa）

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[3-4] 如图3-25所示，直径D=0.8 m，d=0.3 m的圆柱形容器自重1000 N ，支承在距液面为b=1.5 m 的支架上。由于容器内部有真空，将水吸入。若a+b=1.9 m ，求支架上的支承力F。（答：F=4013 N）

[3-7] 如图3-28所示，边长b=1 m顶部敞口于大气水箱，盛水深度h=0.75 m 。容器以匀加速度ay和 az水平向右、铅垂向上运动，ay和 az大小相等，并使水达到即将外溢的的极限状态。试求加速度的大小及容器底角A 、B两点的压强。（答：ay=az=9.81 m/s2，pA=19620 Pa，pB=9810 Pa）

[3-8] 如图3-29所示，直径 D=1.2 m，长L=2.5 m 的油槽车。内装密度 ?=900kg/m3 的石油。油面高度 h=1 m，以 a=2m/s2 的加速度水平运动。试求侧盖 A和 B上所受油液的作用力。（答：FA=12529.6N，FB=7409.1N）

[3-9] 如图3-30所示，一圆柱形容器，直径D=1.2 m ，完全充满水。在顶盖上r0=0.43 m 处开一小孔, 敞口测压管中的水位a=0.5 m 。问此容器绕立轴旋转的转速n为多大时，顶盖所受静水总压力为零？（答：n=427 r/min）

第四章 习 题

[4-9] 如图4-10所示，管路AB在B点分为BC、BD两支，已知dA=45cm , dB=30cm , dC=20cm, dD=15cm , ?A=2m/s , ?C=4m/s , 试求?B , ?D。(答：?B=4.5cm/s , ?D=10.6m/s)

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[4-10] 三段管路串联如图4-11所示，直径d1=100cm , d2=50cm , d3=25cm ，已知断面平均速度?3=10m/s ，求?1、?2和质量流量（流体为水）。（答：?1=0.625m/s , ?2=2.5m/s , qm=4.9kg/s）

第五章 习 题

[5-1] 水从铅直圆管向下流出，如图5-23所示。已知d1 = 10cm，管口处的水流速度v1 = 1.8m/s，试求管口下方h = 2m处的水流速度v2和直径d2。（答：v2 = 6.5m/s，d2 = 5.2cm）

[5-2] 水箱侧壁接出一直径 D = 0.15m的管路，如图5-24所示。已知h1 = 2.1m；h2 = 3.0m，不计任何损失，求下列两种情况下A点的压强。（1）管路末端安一喷嘴，出口直径d = 0.075m，（2）管路末端没有喷嘴。（答：p1 = 17400Pa，p2 = -29400Pa）

[5-6] 有密度ρ = 900kg/m3的油液，在铅直管道中流动，如图5-28所示。已知管道直径d = 0.2m，在相距L = 20m的1、2两点处测得p1 = 0.196Mpa，p2 = 0.5886MPa 试问油液流动方向如何？水头损失多大？（答：向上流动，hf = 24.4m油柱）

[5-10] 如图5-32所示，将一平板垂直探人水的自由射流中，设平板截去射流的部分流量qv1，并引起射流的剩余部分偏转一角度α，已知射流速度v = 30m/s，总流量qv = 36L/s，平板所截流量qv1 = 12L/s。不计重力及流动损失，求射流加于平板上的力和偏转角度。（答：F = 456.5Nα = 30 ）

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[5-11] 如图5-33所示，一带有倾斜光滑平板的小车，逆着射流方向以速度u运动，若射流喷嘴固定不动，射流断面为A，流速为v，不计小车对地面的摩擦，求推动小车所需要的功率。 [5-13] 如图5-35所示，在离心水泵的实验装置上，测得吸水管的表压强为p1 = -3．92×104Pa，压水管上的表压强为p2 = 27．468 ×104Pa，已知d1 = 30cm，d2 = 25cm，h = 1.5m，qv = 0.1m3/s，试求水泵的输出功率。（答：P = 32．96kW）

第六章 习 题

[6-1] 油船长60 m，吃水面积400 m2，船速6 m/s ，现用模型在水中进行实验，模型吃水面积 1 m2。若只计重力影响，求模型长度及船速。(答：Lm=3 m ，vm=1.34 m/s)

[6-2] 实船的航速为37 km/s ，欲在水池中用模型测定它的兴波阻力。设模型尺寸是实船的三十分之一，问模型在水中的速度应为多少？若测得模型的阻力为10 N ，则实船阻力为多少？

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（答：vm=1.876 m/s，Fp=27?10N）

[6-3] 推导不可压缩流体中流线型潜体所受阻力的表达式。已知阻力F与物体速度v 、尺寸 L、流体密度? 、动力粘度系数 ? 有关。(答：F=f(?vL/?)?v2L2 )

[6-4] 固体颗粒在液体中等速沉降的速度v 与固体颗粒的直径d ，密度?s 及液体的密度 ?L ，动力粘度 ? ，重力加速度g 有关。试用 ? 定理建立沉速公式的基本形式。(答：

vgd

=f(

?s?gd,)) ??第七章 习 题

[7-3] 如图7-19所示，水从水箱中通过直径为d，长度为L，沿程阻力系数为λ的立管向大气中泄水。问h多大时，流量qv的表达式与h无关。（答：h?d?,qv??d242gd?）

[7-4] 如图7-20所示，一水平放置的突然扩大管路，直径由d1 = 50mm扩大至d2 = 100mm，在扩大前后断面接入双液比压计中，上部为水，下部为重度γ = 15.7kN/m3的四氯化碳，当流量qv = 16m3/h小时的比压计读数Δh = 173mm时，求突然扩大的局部阻力系数ζ，并与理论计算值进行比较。（答：ζ = 0.54）

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