流體力學(xué)_劉鶴年第3版_的答案-李忠芳_-

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1、 .wd.流體力學(xué)第3版全章節(jié)答案 劉鶴年第一章選擇題單項選擇題1.1 按連續(xù)介質(zhì)的概念，流體質(zhì)點是指：da流體的分子；b流體內(nèi)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(zhì)量力包括：ca壓力；b摩擦阻力；c重力；d外表張力。1.3 單位質(zhì)量力的國際單位是：daN；bPa；c；d。1.4 與牛頓內(nèi)摩擦定律直接有關(guān)的因素是：ba剪應(yīng)力和壓強；b剪應(yīng)力和剪應(yīng)變率；c剪應(yīng)力和剪應(yīng)變；d剪應(yīng)力和流速。1.5 水的動力黏度隨溫度的升高：ba增大；b減小；c不變；d不定。1.6 流體運動黏度的國際單位是：aa；b；c；d。1.7 無黏性流體的特征是

2、：ca黏度是常數(shù)；b不可壓縮；c無黏性；d符合。1.8 當(dāng)水的壓強增加1個大氣壓時，水的密度增大約為：aa1/20000；b1/10000；c1/4000；d1/2000。1.9 水的密度為1000，2L水的質(zhì)量和重量是多少解：kgN答：2L水的質(zhì)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(zhì)量為5Kg，沿一與水平面成20角

3、的斜面下滑，平面與斜面之間的油層厚度為0.6mm，假設(shè)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 為了進展絕緣處理，將導(dǎo)線從充滿絕緣涂料的模具中間拉過。導(dǎo)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(dǎo)線的牽拉速度為50，試求所需牽拉力。解：kN/m2N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(zhuǎn)=16，錐體與固定壁面間的距離=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

4、矩為。1.15 活塞加壓，缸體內(nèi)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：Mpam3pa答：液體的體積彈性模量pa。1.16 圖示為壓力表校正器，器內(nèi)充滿壓縮系數(shù)為=4.7510-10的液壓油，由手輪絲杠推進活塞加壓，活塞直徑為1cm，絲杠螺距為2mm，加壓前油的體積為200mL，為使油壓到達20Mpa，手輪要搖多少轉(zhuǎn)解：m3設(shè)手輪搖動圈數(shù)為，則有圈即要搖動12圈以上。答：手輪要搖12轉(zhuǎn)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(shè)一膨脹水箱。假設(shè)系統(tǒng)內(nèi)水的總體積為8，加溫前后溫差為50，在

5、其溫度范圍內(nèi)水的膨脹系數(shù)=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(nèi)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(nèi)，水的熱膨脹系數(shù)=4.110-4/，體積彈性模量=2109，罐體穩(wěn)固，假設(shè)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(nèi)的壓強為Mpa。設(shè)表壓強。答：加熱后罐壁承受的壓強是Mpa。1.19 汽車上路時，輪胎內(nèi)空氣的溫度為20，絕對壓強為395kPa，行駛后輪胎內(nèi)空氣的的溫度上升到50，試求這時的壓強。解：設(shè)滿足理想氣體方程，則有：假設(shè)，可解得kPa答：這時的壓強為kPa。第二章習(xí)題答案選

6、擇題單項選擇題2.1 靜止流體中存在：aa壓應(yīng)力；b壓應(yīng)力和拉應(yīng)力；c壓應(yīng)力和剪應(yīng)力；d壓應(yīng)力、拉應(yīng)力和剪應(yīng)力。2.2 相對壓強的起算基準是：ca絕對真空；b1個標準大氣壓；c當(dāng)?shù)卮髿鈮?；d液面壓強。2.3 金屬壓力表的讀值是：ba絕對壓強；b相對壓強；c絕對壓強加當(dāng)?shù)卮髿鈮?；d相對壓強加當(dāng)?shù)卮髿鈮骸?.4 某點的真空度為65000Pa，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?.1MPa,該點的絕對壓強為：ca65000Pa；b55000Pa；c35000Pa；d165000Pa。2.5 絕對壓強與相對壓強、真空度、當(dāng)?shù)卮髿鈮褐g的關(guān)系是：c（a） =+；b=+；c=-；d=+。2.6 在密閉容器上裝有U形水銀測壓計，

7、其中1、2、3點位于同一水平面上，其壓強關(guān)系為：ca；b=；c；d0的流線。解： 或 為線性方程答：流線方程為。3.11平面流動的速度場為=，=，其中為常數(shù)。試求流線方程并畫出假設(shè)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(dāng)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(xiàn)是否滿足連續(xù)性條件1=2；=2=；=3=；=；=解：1不能出現(xiàn)。2能出現(xiàn)。3不能出現(xiàn)。3.14不可壓縮流體平面流動，在方向的速度分量為=-2+2。

8、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(fēng)道的壁上有一面積為0.4的風(fēng)口，試求風(fēng)口出流的平均速度。解： 其中：m3/s，m3/sm3/sm/s答：風(fēng)口出流的平均速度m/s。3.16求兩平行平板間，流體的單寬流量，速度分布為=。式中=0為中心線，=為平板所在位置，為常數(shù)。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以下兩個流動，哪個有旋哪個無旋哪個有角變形哪個無角變形1=，=；=02=，=，=0式中、是常數(shù)。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有旋流動的速度場=2+3，=2+3，=2+3。試求旋轉(zhuǎn)角速度和角變形速

9、度。解：答：旋轉(zhuǎn)角速度，角變形速度。第四章習(xí)題答案選擇題單項選擇題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(shù)有以下關(guān)系：c（a） =；b=；c+=+；d+=+。4.2伯努利方程中+表示：aa單位重量流體具有的機械能；b單位質(zhì)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(guān)系：ca；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?！?.26】水箱中的水經(jīng)管道出流，管道直徑為25mm，長度為6m，水位H=13m，沿程摩阻系數(shù)為=

10、0.02，試求流量及管壁切應(yīng)力。3.12L/s；101.12N/m2管壁切應(yīng)力解：由伯努利方程得流量：【7.28】兩水池水位恒定，管道直徑d=10cm，管長l=20m，沿程摩阻系數(shù)=0.042，局部損失系數(shù)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(jīng)彎管流入大氣中。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(shè)有閥門，沿程阻力系數(shù)=0.035，管道入口及轉(zhuǎn)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(shù)最小應(yīng)是多少此時的流量是多

11、少?綜合解 列伯努利方程第八章習(xí)題答案選擇題單項選擇題8.1對比在正常工作條件下，作用水頭，直徑相等時，小孔口的流量和圓柱形外管嘴的流量：ba；b9m；b=34，34，9m；d34，9m。8.3圖示兩根完全一樣的長管道，只是安裝高度不同，兩管的流量關(guān)系是：ca；c=；d不定。8.4并聯(lián)管道1、2，兩管的直徑一樣，沿程阻力系數(shù)一樣，長度=3，通過的流量為：ca=；b=1.5；c=1.73；d=3。8.5并聯(lián)管道1、2、3、A、B之間的水頭損失是：da=+；b=+；c=+；d=。8.6長管并聯(lián)管道各并聯(lián)管段的：ca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。8.7并聯(lián)管道閥門

12、為全開時各段流量為、，現(xiàn)關(guān)小閥門，其他條件不變，流量的變化為：c（a） 、都減小；b減小，不變，減??；c減小，增加，減?。籨不變，增加，減小。8.8有一薄壁圓形孔口，直徑為10mm，水頭為2m?，F(xiàn)測得射流收縮斷面的直徑為8mm，在32.8s時間內(nèi)，經(jīng)孔口流出的水量為0.01，試求孔口的收縮系數(shù)，流量系數(shù)，流速系數(shù)及孔口局部損失系數(shù)。解： 答：孔口的收縮系數(shù)，流量系數(shù)，流速系數(shù)，孔口局部損失系數(shù)。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/sl/s以收縮斷面c-c到出口斷面n-n列伯努利方程：m答：1孔

13、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。=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(yīng)與流出水量保持相等，即孔口出流量、管嘴出口流量均為?？山獾茫簃ml/s答：1m，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(xiàn)船底破一直徑10cm的圓孔，水自圓孔漏入船中，試問經(jīng)過多少時間后船將漂浮。解： 設(shè)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

14、流量為，為常數(shù)。 當(dāng)船漂浮時：s答：經(jīng)過s后船將漂浮。8.12游泳池長25m，寬10m，水深1.5m，池底設(shè)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(shè)池內(nèi)水深為時，為水流量為h設(shè)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(shè)有卸油孔，孔口面積為，流量系數(shù)為，試求該車充滿油后所需卸空時間。解：設(shè)當(dāng)油箱中漏深為時，瞬時泄油量為。其中 ，； 當(dāng)時，當(dāng) 當(dāng)時其中積分可得：答：該車充滿油后所需卸空時間為。8.14虹吸管將池中的水輸入池，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

15、數(shù)=0.02，局部損失系數(shù)：進口=0.5，轉(zhuǎn)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/sL/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(fēng)開工具的送風(fēng)系統(tǒng)由空氣壓縮機、貯氣筒、管道等組成，管道總長=100mm，直徑=75mm，沿程摩阻系數(shù)=0.045，各項局部水頭損失系數(shù)之和=4.4，壓縮空氣密度=7.86，風(fēng)開工具要求風(fēng)壓650kPa，風(fēng)量0.088，試求貯氣筒的工作壓強。解： 從貯氣筒到風(fēng)開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kP

16、a。8.16水從密閉容器，沿直徑=25mm，長=10m的管道流入容器，容器水面的相對壓強=2at，水面高=1m，=5m，沿程摩阻系數(shù)=0.025，局部損失系數(shù)：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：取；，則有m/sl/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。水車的有效容積為25，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/sl/ssmin答：水車充滿水所需的最短時間為min。8.18

17、自密閉容器經(jīng)兩段串聯(lián)管道輸水，壓力表讀值=1at，水頭=2m，管長=10m，=20m，直徑=100mm，=200mm， 沿程摩阻系數(shù)=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，沉著器水面到出口斷面列伯努利方程：，可求得：m/sm/sL/smm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，管道直徑=25mm，管長=3m，水深=0.5m，流量=1.5L/s，沿程摩阻系數(shù)=0.033，局部損失系數(shù)：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：kPam/

18、sxH (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，流量=10，=5，=10，各段管長=350m，=450m，=100m，各段直徑=200mm，=150mm，=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

19、，并聯(lián)一根直徑一樣，長為的支管圖中虛線，假設(shè)水頭不變，不計局部損失，試求并聯(lián)支管前后的流量比。解： 并聯(lián)前，設(shè)管道的比阻為，則有：，并聯(lián)后，總流為，兩支路的流量為答：并聯(lián)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、，假設(shè)將閥門開度變小，其他條件不變，試論證主管流量若何變化，支管流量、若何變化。解： 設(shè)主管阻抗為，支管阻抗為，。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(dāng)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1106

20、Pa，當(dāng)閥門突然關(guān)閉時，管壁中的應(yīng)力比原來增加多少倍解： 其中 m/s其中Pa；Pa；mm；mmmkPa管中壓強增大的倍數(shù)為倍。答：管壁中的應(yīng)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(guān)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/smmPaPa答：閥門突然關(guān)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，水箱水深=1m，各管段長=5m，直徑=25mm，沿程摩阻系數(shù)=0.0237，除閥門阻力局部水頭損失系數(shù)外，其他局部阻力不計，試求：1閥門關(guān)閉時，立管和水平支

21、管的流量、；2閥門全開=0時，流量、；3使=，應(yīng)為多少解：1閥門關(guān)閉。m/sL/s2閥門全開。設(shè)結(jié)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/s3設(shè)置閥門開度，使時，閥門阻力系數(shù)為。則有 及 ， /可得：L/sl/s答：1閥門關(guān)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(yīng)為。8.26離心泵裝置系統(tǒng)，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

22、工作點為：流量L/s揚程m效率軸功率kW8.27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(shù)=0.025，水池水面距水塔水面的高差=20m，試求水泵的揚程及電機功率水泵的效率=55%。解： 水泵揚程 mkW答：水泵的揚程為m，電機功率為kW。第九章習(xí)題答案選擇題單項選擇題9.1明渠均勻流只能出現(xiàn)在：ba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：ca造價最低的渠道斷面；b壁面粗糙系數(shù)最小的斷面；c過水?dāng)嗝娣e一點，濕周最小的斷面；d過水?dāng)嗝娣e一定，水力半徑最小的斷面。9.3水力最

23、優(yōu)矩形渠道斷面，寬深比是：ca0.5；b1.0；c2.0；d4.0。9.4平坡和逆坡渠道中，斷面單位能量沿程的變化：ba0；b1；b；c；d1；b；c；d0。9.7明渠水流由急流過渡到緩流時發(fā)生：aa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?。籧不變；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：ba增大；b減?。籧不變；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?。籧不變；d不定。9.11明渠水流如圖8-49所示，試求1、2斷面

24、間渠道底坡，水面坡度，水力坡度。解： 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(shù)=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： m2mm，取見教材153頁表6-4m3/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(shè)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(shù)=1.0，底坡=0.0022，粗糙系數(shù)=0.03，試按不沖允許流速=0.8，設(shè)計斷面尺寸。解： ，

25、m2又，即有 即有 解得：，m，m答：斷面尺寸為m，m。9.15一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(shù)=0.014，試確定此管道的直徑。解： 取充滿度為，則，。m故應(yīng)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，直徑=1.0m，粗糙系數(shù)=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

26、：臨界水深m。9.18有一梯形土渠，底寬=12m，邊坡系數(shù)=1.5，粗糙系數(shù)=0.025，通過流量=18，試求臨界水深和臨界底坡。解： 用試算法求解。m臨界底坡滿足：其中：m2mm答：臨界水深m，臨界底坡。9.19在矩形斷面平坡渠道中發(fā)生水躍，躍前斷面的=，問躍后水深是躍前水深的幾倍解： 答：躍后水深是躍前水深的倍。9.20試分析以下棱柱形渠道中水面曲線銜接的可能形式解：9.21有棱柱形渠道，各渠段足夠長，其中底坡0，閘門的開度小于臨界水深，試繪出水面曲線示意圖，并標出曲線的類型。解：9.22有矩形斷面長渠道向低處排水，末端為跌坎，渠道底寬=1m，底坡=0.0004，正常水深=0.5m，粗糙系

27、數(shù)=0.014，試求：1渠道末端出口斷面的水深；2繪渠道中水面曲線示意圖。解：1確定臨界水深。mm3/sm2計算水面曲線0.50.40.30.2020.5660.7080.9431.4010.250.2220.1880.14456.6955.5854.0651.710.5160.4260.3450.3020.2360.2050.16656.1454.8252.890.6370.8261.1720.5461.1072.9586.696.283.893渠道水面曲線示意圖：答：1渠道末端出口斷面的水深為0.202m；2渠道中水面曲線示意圖見上圖。9.23矩形斷面長渠道，底寬=2m，底坡=0.001，粗糙系數(shù)=0.014，通過流量=3.0，渠尾設(shè)有溢流堰，堰前水深為1.5m，要求定量給出堰前斷面至水深1.1斷面之間的