流體力學劉鶴年第3版答案李忠芳

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1、流體力學第3版全章節(jié)答案 劉鶴年第一章選擇題（單選題）1.1 按連續(xù)介質的概念，流體質點是指：（d）（a）流體的分子；（b）流體內的固體顆粒；（c）幾何的點；（d）幾何尺寸同流動空間相比是極小量，又含有大量分子的微元體。1.2 作用于流體的質量力包括：（c）（a）壓力；（b）摩擦阻力；（c）重力；（d）表面張力。1.3 單位質量力的國際單位是：（d）（a）N；（b）Pa；（c）；（d）。1.4 與牛頓內摩擦定律直接有關的因素是：（b）（a）剪應力和壓強；（b）剪應力和剪應變率；（c）剪應力和剪應變；（d）剪應力和流速。1.5 水的動力黏度隨溫度的升高：（b）（a）增大；（b）減小；（c）不變；

2、（d）不定。1.6 流體運動黏度的國際單位是：（a）（a）；（b）；（c）；（d）。1.7 無黏性流體的特征是：（c）（a）黏度是常數；（b）不可壓縮；（c）無黏性；（d）符合。1.8 當水的壓強增加1個大氣壓時，水的密度增大約為：（a）（a）1/20000；（b）1/10000；（c）1/4000；（d）1/2000。1.9 水的密度為1000，2L水的質量和重量是多少？解：（kg）（N）答：2L水的質量是2kg，重量是19.614N。1.10 體積為0.5的油料，重量為4410N，試求該油料的密度是多少？解：（kg/m3）答：該油料的密度是899.358kg/m3。1.11 某液體的動力黏

3、度為0.005，其密度為850，試求其運動黏度。解：（m2/s）答：其運動黏度為m2/s。1.12 有一底面積為60cm40cm的平板，質量為5Kg，沿一與水平面成20角的斜面下滑，平面與斜面之間的油層厚度為0.6mm，若下滑速度0.84，求油的動力黏度。解：平板受力如圖。沿軸投影，有：（）答：油的動力黏度。1.13 為了進行絕緣處理，將導線從充滿絕緣涂料的模具中間拉過。已知導線直徑為0.8mm；涂料的黏度=0.02，模具的直徑為0.9mm，長度為20mm，導線的牽拉速度為50，試求所需牽拉力。解：（kN/m2）（N）答：所需牽拉力為N。1.14 一圓錐體繞其中心軸作等角速度旋轉=16，錐體與

4、固定壁面間的距離=1mm，用=0.1的潤滑油充滿間隙，錐底半徑R=0.3m，高H=0.5m。求作用于圓錐體的阻力矩。解：選擇坐標如圖，在處半徑為的微元力矩為。其中（）答：作用于圓錐體的阻力矩為。1.15 活塞加壓，缸體內液體的壓強為0.1Mpa時，體積為1000，壓強為10Mpa時，體積為995，試求液體的體積彈性模量。解：（Mpa）（m3）（pa）答：液體的體積彈性模量pa。1.16 圖示為壓力表校正器，器內充滿壓縮系數為=4.7510-10的液壓油，由手輪絲杠推進活塞加壓，已知活塞直徑為1cm，絲杠螺距為2mm，加壓前油的體積為200mL，為使油壓達到20Mpa，手輪要搖多少轉？解： （m

5、3）設手輪搖動圈數為，則有圈即要搖動12圈以上。答：手輪要搖12轉以上。1.17 圖示為一水暖系統(tǒng)，為了防止水溫升高時，體積膨脹將水管脹裂，在系統(tǒng)頂部設一膨脹水箱。若系統(tǒng)內水的總體積為8，加溫前后溫差為50，在其溫度范圍內水的膨脹系數=0.00051/。求膨脹水箱的最小容積。解：（m3）答：膨脹水箱的最小容積m3。1.18 鋼貯罐內裝滿10的水，密封加熱到75，在加熱增壓的溫度和壓強范圍內，水的熱膨脹系數=4.110-4/，體積彈性模量=2109，罐體堅固，假設容積不變，試估算加熱后罐壁承受的壓強。解：自由膨脹下有：又（Mpa）加熱后，鋼罐內的壓強為Mpa。設（表壓強）。答：加熱后罐壁承受的壓

6、強是Mpa。1.19 汽車上路時，輪胎內空氣的溫度為20，絕對壓強為395kPa，行駛后輪胎內空氣的的溫度上升到50，試求這時的壓強。解：設滿足理想氣體方程，則有：假設，可解得（kPa）答：這時的壓強為kPa。第二章習題答案選擇題（單選題）2.1 靜止流體中存在：（a）（a）壓應力；（b）壓應力和拉應力；（c）壓應力和剪應力；（d）壓應力、拉應力和剪應力。2.2 相對壓強的起算基準是：（c）（a）絕對真空；（b）1個標準大氣壓；（c）當地大氣壓；（d）液面壓強。2.3 金屬壓力表的讀值是：（b）（a）絕對壓強；（b）相對壓強；（c）絕對壓強加當地大氣壓；（d）相對壓強加當地大氣壓。2.4 某點

7、的真空度為65000Pa，當地大氣壓為0.1MPa,該點的絕對壓強為：（c）（a）65000Pa；（b）55000Pa；（c）35000Pa；（d）165000Pa。2.5 絕對壓強與相對壓強、真空度、當地大氣壓之間的關系是：（c）（a） =+；（b）=+；（c）=-；（d）=+。2.6 在密閉容器上裝有U形水銀測壓計，其中1、2、3點位于同一水平面上，其壓強關系為：（c）（a）；（b）=；（c）；（d）0）的流線。解： 或 為線性方程答：流線方程為。3.11已知平面流動的速度場為=，=，其中為常數。試求流線方程并畫出若干條流線。解： 為圓心在的圓族。答：流線方程為，為圓心在的圓族。3.12已

8、知平面流動的速度場為=。求=1時的流線方程，并畫出14區(qū)間穿過軸的4條流線圖形。解：當秒時，過的流線為：過的流線為：過的流線為：過的流線為：答：=1時的流線方程為。3.13不可壓縮流體，下面的運動能否出現（是否滿足連續(xù)性條件）？（1）=2；=（2）=； =（3）=；=；=解：（1）不能出現。（2）能出現。（3）不能出現。3.14已知不可壓縮流體平面流動，在方向的速度分量為=-2+2。試求速度在方向的分量。解：答：速度在方向的分量。3.15在送風道的壁上有一面積為0.4的風口，試求風口出流的平均速度。解： 其中：m3/s，m3/s（m3/s）（m/s）答：風口出流的平均速度m/s。3.16求兩平

9、行平板間，流體的單寬流量，已知速度分布為=。式中=0為中心線，=為平板所在位置，為常數。（單寬，寬度為1.0米）解：單寬流量為：答：兩平行平板間，流體的單寬流量為。3.17下列兩個流動，哪個有旋？哪個無旋？哪個有角變形？哪個無角變形？（1）=，=；=0（2）=，=，=0式中、是常數。解：（1）有旋。無角變形。（2）無旋（不包括奇點）。存在角變形運動。3.18已知有旋流動的速度場=2+3，=2+3，=2+3。試求旋轉角速度和角變形速度。解：答：旋轉角速度，角變形速度。第四章習題答案選擇題（單選題）4.1等直徑水管，A-A為過流斷面，B-B為水平面，1、2、3、4為面上各點，各點的流動參數有以下關

10、系：（c）（a） =；（b）=；（c）+=+；（d）+=+。4.2伯努利方程中+表示：（a）（a）單位重量流體具有的機械能；（b）單位質量流體具有的機械能；（c）單位體積流體具有的機械能；（d）通過過流斷面流體的總機械能。4.3水平放置的漸擴管，如忽略水頭損失，斷面形心點的壓強，有以下關系：（c）（a）；（b）=；（c）(1+)d/）綜合解：由伯努利方程得由連續(xù)性方程得 v1和d1一定。 【7.26】水箱中的水經管道出流，已知管道直徑為25mm，長度為6m，水位H=13m，沿程摩阻系數為=0.02，試求流量及管壁切應力。（3.12L/s；101.12N/m2） 管壁切應力解：由伯努利方程得流量

11、：【7.28】兩水池水位恒定，已知管道直徑d=10cm，管長l=20m，沿程摩阻系數=0.042，局部損失系數彎=0.8，閥=0.26，通過流量Q=65L/s，試求水池水面高差H。綜合解：由伯努利方程得【7.29】水池中的水經彎管流入大氣中。已知管道直徑d=100mm，水平段AB和傾斜段BC的長度均為l=50m，高差h1=2m，h2=25m，BC段設有閥門，沿程阻力系數=0.035，管道入口及轉彎局部阻力不計。試求：為使AB段末端B處的真空高度不超過7m，閥門的局部水頭損失系數最小應是多少？此時的流量是多少?綜合解 列伯努利方程第八章習題答案選擇題（單選題）8.1比較在正常工作條件下，作用水頭

12、，直徑相等時，小孔口的流量和圓柱形外管嘴的流量：（b）（a）；（b）9m；（b）=（34），（34），9m；（d）（34），9m。8.3圖示兩根完全相同的長管道，只是安裝高度不同，兩管的流量關系是：（c）（a）；（c）=；（d）不定。8.4并聯管道1、2，兩管的直徑相同，沿程阻力系數相同，長度=3，通過的流量為：（c）（a）=；（b）=1.5；（c）=1.73；（d）=3。8.5并聯管道1、2、3、A、B之間的水頭損失是：（d）（a）=+；（b）=+；（c）=+；（d）=。8.6長管并聯管道各并聯管段的：（c）（a）水頭損失相等；（b）水里坡度相等；（c）總能量損失相等；（d）通過的流量相等。

13、8.7并聯管道閥門為全開時各段流量為、，現關小閥門，其他條件不變，流量的變化為：（c）（a） 、都減?。唬╞）減小，不變，減??；（c）減小，增加，減?。唬╠）不變，增加，減小。8.8有一薄壁圓形孔口，直徑為10mm，水頭為2m?，F測得射流收縮斷面的直徑為8mm，在32.8s時間內，經孔口流出的水量為0.01，試求孔口的收縮系數，流量系數，流速系數及孔口局部損失系數。解： 答：孔口的收縮系數，流量系數，流速系數，孔口局部損失系數。8.9薄壁孔口出流，直徑=2cm，水箱水位恒定=2m，試求：（1）孔口流量；（2）此孔口外接圓柱形管嘴的流量；（3）管嘴收縮斷面的真空高度。解： （l/s）（l/s）以

14、收縮斷面c-c到出口斷面n-n列伯努利方程：（m）答：（1）孔口流量L/s；（2）此孔口外接圓柱形管嘴的流量L/s；（3）管嘴收縮斷面的真空高度為m。8.10水箱用隔板分為、兩室，隔板上開一孔口，其直徑=4cm，在室底部裝有圓柱形外管嘴，其直徑=3cm。已知=3m，=0.5m，試求：（1），；（2）流出水箱的流量。解： 要保持不變，則補充水量應與流出水量保持相等，即孔口出流量、管嘴出口流量均為。 可解得：（m）（m）（l/s）答：（1）m，m；（2）流出水箱的流量L/s。8.11有一平底空船，其船底面積為8，船舷高為0.5m，船自重為9.8kN，現船底破一直徑10cm的圓孔，水自圓孔漏入船中，

15、試問經過多少時間后船將沉沒。解： 設船底到水面的水深為，船中水深為，下沉過程是平穩(wěn)的，則有：從孔口流入的流量為，為常數。 當船沉沒時： （s）答：經過s后船將沉沒。8.12游泳池長25m，寬10m，水深1.5m，池底設有直徑10cm的放水孔直通排水地溝，試求放凈池水所需的時間。解： 設池內水深為時，為水流量為（h）設水池中的水量為，則水量減少量為答：放凈池水所需的時間為h。8.13油槽車的油槽長度為，直徑為，油槽底部設有卸油孔，孔口面積為，流量系數為，試求該車充滿油后所需卸空時間。解：設當油箱中漏深為時，瞬時泄油量為。其中 ，； 當時，當 當時其中積分可得：答：該車充滿油后所需卸空時間為。8.

16、14虹吸管將池中的水輸入池，已知長度=3m，=5m，直徑=75mm，兩池水面高差=2m，最大超高=1.8m，沿程摩阻系數=0.02，局部損失系數：進口=0.5，轉彎=0.2，出口=1，試求流量及管道最大超高斷面的真空度。解： 以下游水面為基準面，從上池水面到下池水面列伯努利方程：（m/s）（L/s）從C過流斷面到下池水面列伯努利方程：取m答：流量L/s，管道最大超高斷面的真空度為m。8.15風動工具的送風系統(tǒng)由空氣壓縮機、貯氣筒、管道等組成，已知管道總長=100mm，直徑=75mm，沿程摩阻系數=0.045，各項局部水頭損失系數之和=4.4，壓縮空氣密度=7.86， 風動工具要求風壓650kP

17、a，風量0.088，試求貯氣筒的工作壓強。解： 從貯氣筒到風動工具入口列伯努利方程，忽略高差，則有： （kPa）答：貯氣筒的工作壓強為kPa。8.16水從密閉容器，沿直徑=25mm，長=10m的管道流入容器，已知容器水面的相對壓強=2at，水面高=1m，=5m，沿程摩阻系數=0.025，局部損失系數：閥門=4.0，彎頭=0.3，試求流量。解： 以地面為基準面，從池面到池面列伯努利方程：?。?，則有（m/s）（l/s）答：流量l/s。8.17水車由一直徑=150mm，長=80m的管道供水，該管道中有兩個閘閥和4個90彎頭（=0.03，閘閥全開=0.12，彎頭=0.48）。已知水車的有效容積為25，

18、 水塔具有水頭=18m，試求水車充滿水所需的最短時間。解： 以管出水口為基準面，列伯努利方程：（m/s）（l/s）（s）（min）答：水車充滿水所需的最短時間為min。8.18自密閉容器經兩段串聯管道輸水，已知壓力表讀值=1at，水頭=2m，管長=10m，=20m，直徑=100mm，=200mm， 沿程摩阻系數=0.03，試求流量并繪總水頭線和測壓管水頭線。解： 以管中心線為基準面，從容器水面到出口斷面列伯努利方程：，可求得：（m/s）（m/s）（L/s）（m）（m）答：流量L/s，總水頭線和測壓管水頭線見上圖。8.19水從密閉水箱沿垂直管道送入高位水池中，已知管道直徑=25mm，管長=3m，

19、水深=0.5m，流量=1.5L/s，沿程摩阻系數=0.033，局部損失系數：閥門 =9.3， 入口=1，試求密閉容器上壓力表讀值，并繪總水頭線和測壓管水頭線。解： 以下池水面為基準面，列伯努利方程：（kPa）（m/s）xH (m)Hp (m)-h11.58 / 11.1011.58 / 10.63l3.977 / 3.53.5 / 3.5l+h3.53.5閥4.444.44答：密閉容器上壓力表讀值kPa，總水頭線和測壓管水頭線見上圖。8.20工廠供水系統(tǒng)，由水塔向、三處供水，管道均為鑄鐵管，已知流量=10，=5，=10，各段管長=350m，=450m，=100m，各段直徑=200mm，=150

20、mm，=100mm，整個場地水平，試求所需水頭。解： 以水平面為基準面，從水塔水面到斷面出口列伯努利方程：其中：，取，查表7-3可得：；（l/s）；（l/s）；（l/s）代入可得：（m）答：所需水頭為m。8.21在長為2，直徑為的管道上，并聯一根直徑相同，長為的支管（圖中虛線），若水頭不變，不計局部損失，試求并聯支管前后的流量比。解： 并聯前，設管道的比阻為，則有：，并聯后，總流為，兩支路的流量為答：并聯支管前后的流量比為。8.22有一泵循環(huán)管道，各支管閥門全開時，支管流量分別為、，若將閥門開度變小，其他條件不變，試論證主管流量怎樣變化，支管流量、 怎樣變化。解： 設主管阻抗為，支管阻抗為，。

21、主管損失為，支管損失為。水泵揚程 對離心泵，一般有，成立。即減小，而增加，減小，故增加。又，當增加時，不變，故增加減少答：主管流量減小，支管流量減少、增加。8.23電廠引水鋼管直徑=180mm，壁厚=10mm，流速=2，工作壓強為1106Pa，當閥門突然關閉時，管壁中的應力比原來增加多少倍？解： 其中 （m/s）其中Pa；Pa；mm；mm（m）（kPa）管中壓強增大的倍數為倍。答：管壁中的應力比原來增加倍。8.24輸水鋼管直徑=100mm，壁厚=7mm，流速=1.2，試求閥門突然關閉時的水擊壓強，又如該管道改為鑄鐵管水擊壓強有何變化？解： 對鋼管：（m/s）對鑄鐵：（m/s）（m）（m）PaP

22、a答：閥門突然關閉時的水擊壓強為Pa，該管道改為鑄鐵管水擊壓強為Pa。8.25水箱中的水由立管及水平支管流入大氣，已知水箱水深=1m，各管段長=5m，直徑=25mm，沿程摩阻系數=0.0237，除閥門阻力（局部水頭損失系數）外，其他局部阻力不計，試求：（1）閥門關閉時，立管和水平支管的流量、；（2）閥門全開（=0）時，流量、；（3）使=， 應為多少？解：（1）閥門關閉。（m/s）（L/s）（2）閥門全開。設結點處壓強為，以水平管為基準面，則有：；可得：其中再從水池面到出口列能量方程： 可得：解得：故 ，不合題意。代入方程中可得：（L/s），（L/s），（L/s）（3）設置閥門開度，使時，閥門阻

23、力系數為。則有 及 ， /可得：（L/s）（l/s）答：（1）閥門關閉時，立管和水平支管的流量、L/s；（2）閥門全開（=0）時，流量L/s、L/s；（3）使=，應為。8.26離心泵裝置系統(tǒng)，已知該泵的性能曲線（見圖7-49），靜揚程（幾何給水高度）=19m，管道總阻抗=76000，試求：水泵的流量、揚程、效率、軸功率。解： 裝置揚程為 在圖上作曲線，列表如下：確定工作點為：流量（L/s）揚程（m）效率軸功率（kW）8.27由一臺水泵把貯水池的水抽送到水塔中去，流量=70，管路總長（包括吸、壓水管）為1500m，管徑為=250mm，沿程摩阻系數=0.025，水池水面距水塔水面的高差=20m，試

24、求水泵的揚程及電機功率（水泵的效率=55%）。解： 水泵揚程 （m）（kW）答：水泵的揚程為m，電機功率為kW。第九章習題答案選擇題（單選題）9.1明渠均勻流只能出現在：（b）（a）平坡棱柱形渠道；（b）順坡棱柱形渠道；（c）逆坡棱柱形渠道；（d）天然河道中。9.2水力最優(yōu)斷面是：（c）（a）造價最低的渠道斷面；（b）壁面粗糙系數最小的斷面；（c）過水斷面積一點，濕周最小的斷面；（d）過水斷面積一定，水力半徑最小的斷面。9.3水力最優(yōu)矩形渠道斷面，寬深比是：（c）（a）0.5；（b）1.0；（c）2.0；（d）4.0。9.4平坡和逆坡渠道中，斷面單位能量沿程的變化：（b）（a）0；（b）1；（

25、b）；（c）；（d）1；（b）；（c）；（d）0。9.7明渠水流由急流過渡到緩流時發(fā)生：（a）（a）水躍；（b）水跌；（c）連續(xù)過渡；（d）都可能。9.8在流量一定，渠道斷面的形狀、尺寸和壁面粗糙一定時，隨底坡的增大，正常水深將： （a）增大；（b）減小；（c）不變；（d）不定。9.9在流量一定，渠道斷面的形狀、尺寸一定時，隨底坡的增大，臨界水深將：（b）（a）增大；（b）減?。唬╟）不變；（d）不定。9.10寬淺的矩形斷面渠道，隨流量的增大，臨界底坡將：（b）（a） 增大；（b）減??；（c）不變；（d）不定。9.11明渠水流如圖8-49所示，試求1、2斷面間渠道底坡，水面坡度，水力坡度。解：

26、 答：1、2斷面間渠道底坡，水面坡度，水力坡度。9.12梯形斷面土渠，底寬=3m，邊坡系數=2，水深=1.2m，底坡=0.0002，渠道受到中等養(yǎng)護，試求通過流量。解： （m2）（m）（m），取（見教材153頁表6-4）（m3/s）答：通過流量m3/s。9.13修建混凝土砌面（較粗糙）的矩形渠道，要求通過流量=9.7，底坡=0.001，試按水力最優(yōu)斷面設計斷面尺寸。解： 對矩形斷面，水力最優(yōu)斷面滿足。，取，（m），（m）答：斷面尺寸為m，m。9.14修建梯形斷面渠道，要求通過流量=1，邊坡系數=1.0，底坡=0.0022，粗糙系數=0.03，試按不沖允許流速=0.8，設計斷面尺寸。解： ，（m

27、2）又 ，即有 即有 解得：，（m），（m）答：斷面尺寸為m，m。9.15已知一鋼筋混凝土圓形排水管道，污水流量=0.2，底坡=0.005，粗糙系數=0.014，試確定此管道的直徑。解： 取充滿度為，則，。 （m）故應取，則由表8-4查得，（m）故取（mm）答：管道的直徑mm。9.16鋼筋混凝土圓形排水管，已知直徑=1.0m，粗糙系數=0.014，底坡=0.002，試校核此無壓管道的過流量。解： 滿流時的過流量為：（m3/s）對管徑為m的輸水管，取由圖8-16查得：，（m3/s）解法2：取，則；（m3/s）答：無壓管道的過流量m3/s。9.17三角形斷面渠道，頂角為90，通過流量=0.8，試求臨界水深。解： 臨界水深滿足 其中 ， ，取 （m）答：臨界水深m。9.18有一梯形土渠，底寬=12m，邊坡系數=1.5，粗糙