流体力学习题及答案

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1、流体力学-习题集11-1．一底面积为45x50cm2，高为1cm的木块，质量为5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s，油层厚度1cm，斜坡角22.620(见图示)，求油的粘度。解：木块重量沿斜坡分力F与切力T平衡时，等速下滑1-2:已知液体中流速沿y方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律，定性绘出切应力沿y方向的分布图。1-3．试绘出封闭容器侧壁AB上的相对压强分布，并注明大小（设液面相对压强）。1-4:如图所示容器，上层为空气，中层为的石油，下层为的甘油，试求：当测压管中的甘油表面高程为时压力表的读数。解：设甘油密度为

2、，石油密度为做等压面1--1，则有1－5.某处设置安全闸门如图所示，闸门宽b=0.6m，高h1=1m，铰接装置于距离底h2=0.4m，闸门可绕A点转动，求闸门自动打开的水深h为多少米。解：当时，闸门自动开启将代入上述不等式得1－6画出图中圆柱曲面上的压力体，并标明方向。1－7有一盛水的开口容器以的加速度3.6m/s2沿与水平面成30o夹角的斜面向上运动，试求容器中水面的倾角.由液体平衡微分方程将以上关系代入平衡微分方程，得：在液面上为大气压，1－8.如图所示盛水U形管，静止时，两支管水面距离管口均为h，当U形管绕OZ轴以等角速度ω旋转时，求保持液体不溢出

3、管口的最大角速度ωmax。解：由液体质量守恒知，管液体上升高度与管液体下降高度应相等，且两者液面同在一等压面上，满足等压面方程：液体不溢出，要求，以分别代入等压面方程得：作业解答1－10．一个圆锥体绕其铅直中心轴等速旋转，锥体与固定壁的间距为δ＝1mm，全部为润滑油充满，μ＝0.1Pa.s，当旋转角速度ω＝16s－1，锥体底部半径R＝0.3m,高H＝0.5m时，求：作用于圆锥的阻力矩。解：取微元体，微元面积：切应力：阻力：阻力矩：作业解答2－29．如图，，上部油深h＝1m，下部水深h1＝2m，求：单位宽度上得静压力及其作用点。解：作用点：合力3－1

4、：有一等直径的虹吸管：（1）试定性会出当通过实际水流时的总水头线和测管水头线；（2）在图上标出可能产生的负压区；（3）在图上标出真空值最大的断面。（1）总水头线和测压管水头线（2）全部都可能为负压区（3）A－A断面真空值最大3－21）试定性绘出当实际水流通过图示管道时的总水头线和测压管水头线；2〕在图上标注可能的负压区；3〕在图上标注真空值最大的断面。3－3：注液瓶为了使下部管口的出流量不随时间而变，在上部瓶塞中插人通气管，试分析出流量恒定的原理和调节。调节:水面不低于通气管下端处，即水面高度不小于a，流量恒定。原理：出流时，水面下降，但通气管下端处的压

5、强维持为大气压，即通过该处的水平面维持为零压面，由，因为不变，所以流量恒定。3－4：烟囱直径d=1.2m,通过烟气流量,烟气密度，空气密度，烟囱的压强损失为了保证进口断面的负压不小于10mm水柱，试计算烟囱的最小高度H。（设进口断面处的烟气速度）解：以进口为1－1断面，出口为2－2断面，过1－1形心的水平面为基准面，列气体能量方程：(1)由题意又代人(1)式,有其中代人得（烟囱的最小高度）3－5.水由水箱经一喷口无损失地水平射出，冲击在一块铅直平板上，平板封盖着另一油箱的短管出口。两个出口的中心线重合，其液位高分别为h1和h2，且h1=1.6m，两出口直

6、径分别为d1=25mm,d2=50mm，当油液的相对密度为0.85时，不使油液泄漏的高度h2应是多大（平板重量不计）？解：建立水箱液面与喷口的能量方程，按照题意有，则水射流的速度为取图示射流边界为控制体，根据动量原理，平板对射流的作用力为此力即为射流对平板的作用力P1，此外，平板另一侧所受到的静止油液的总压力为P2，为保持平板对油箱短管的密封作用，须使平板在水平方向保持静止状态，根据水平方向力的作用情况，则有即3－6：设管路中有一段水平（xoy平面内）放置的变管径弯管，如图所示。已知流量，过流断面1－1上的流速分布为，形心处相对压强，管径；过流断面2－2

7、上的流速分布为，管径，若不计能量损失，试求过流断面形心处相对压强。[注：动能修正系数不等于1.0]。解：列1－1、2－2断面总流伯努利方程（1）代人（1）式得习题课4－11油管直径d=8mm，流量油的运动黏度，油的密度，水银的密度试求：(1)判别流态(2)在长度的管段两端，水银压差计读值。解(1)是层流(2)习题课4－22.水从水箱经水平圆管流出，开始为层流。在保持水位不变的条件下，改变水的温度，当水温由底向高增加时，出流量与水温的关系为流量随水温的增高而增加；(b)流量随水温增高而减小；(c)开始流量随水温增高而显著增加，当水温增高到某一值后，流量急剧

8、减小，之后流量变化很小；(d)开始流量随水温增高而显著减小，当水温增高到某一值后