【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 計(jì)算所需的水頭H為多少？解：57 圖示一輸水管路，總流量Q＝100L/s，各段管徑、長(zhǎng)度及程水力摩阻系數(shù)分別標(biāo)于圖中，試確定流量QQ2及AB間的水頭損失為多少？解：又 （2）由（1）、（2）得Q1＝＝ Q2＝ m3/s＝58 圖示一管路系統(tǒng)，CD管中的水由A、B兩水池聯(lián)合供應(yīng)。已知L1＝500m，L0＝500m，L2＝300m，d1＝，d0＝，λ1＝，λ2＝，λ0＝，Q0＝100L/s。求QQ2及d2解：按長(zhǎng)管計(jì)算 A～D伯努利方程： B～D伯努利方程： d2=516 用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得從直徑d＝10mm的圓孔出流時(shí)，作用水頭為2m，收縮斷面直徑dc＝8mm。試確定收縮系數(shù)、流速系數(shù)、流量系數(shù)和局部阻力系數(shù)的大小。解：收縮系數(shù)又517 在d1＝20mm的圓孔形外管嘴上，加接一個(gè)直徑d2＝30mm、長(zhǎng)80mm的管嘴，使液體充滿管口泄出。試比較加接第二管嘴前后流量的變化。解： 518 水從固定液面的水箱，通過直徑d＝。，求管嘴出流的流量。解：519 儲(chǔ)水槽頂部通大氣，如圖所示。在水槽的鉛直側(cè)壁上有面積相同的兩個(gè)圓形小孔口A及B，位于距底部不同高度上?？卓贏為薄壁孔口，孔口B為圓邊孔口，其水面高H0＝10m。問：1）通過A、B兩孔口流量相同時(shí)，H1與H2應(yīng)成何種關(guān)系？2）如果由于銹蝕，使槽壁形成一個(gè)直徑d＝，C距槽底H3＝5m。求一晝夜內(nèi)通過C的漏水量。解：(1) 當(dāng)QA＝QB時(shí) (2) 520 水沿T管流入容器A，流經(jīng)線型管嘴流入容器B，再經(jīng)圓柱形管嘴流入容器C，最后經(jīng)底部圓柱形管嘴流到大氣中。已知d1＝，d2＝，d3＝。當(dāng)H＝，h＝，求經(jīng)過此系統(tǒng)的流量和水位差h1與h2。解：查表得由題：Q＝Q1＝Q2＝Q3所以，經(jīng)過此系統(tǒng)的流量：Q= Q3＝104 m3/s由（1）式：由（2）式：二第一章14解： 系統(tǒng)內(nèi)水的總體積，水的體積膨脹系數(shù)1/℃。水溫升高℃時(shí)，水的體積膨脹量。答：略16解：油的運(yùn)動(dòng)粘度，密度，則油的動(dòng)力粘度。答：略17解：水的動(dòng)力粘度，密度，則水的運(yùn)動(dòng)粘度。答：略19解：如圖示：在錐體表面距離定點(diǎn)處取一寬度為的微圓環(huán)，則在處的微圓環(huán)的半徑。由牛頓粘性定律可得，微圓環(huán)所受到的摩擦阻力，微圓環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)所需的微圓力矩為所以錐體旋轉(zhuǎn)時(shí)所需的總力矩答：略110解：設(shè)軸承內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)角速度為，所以由牛頓粘性定律可得，內(nèi)軸表面所受的摩擦阻力，內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)的摩擦力矩克服摩擦需要消耗的功率所以內(nèi)軸的圓周角速度所以內(nèi)軸轉(zhuǎn)速答：略113解：潤(rùn)滑油的動(dòng)力粘度，活塞表面所受的摩擦阻力，所以活塞運(yùn)動(dòng)所消耗的功率答：略第二章 流體靜力學(xué)21解：在圖中1－2等壓面處列平衡方程：，因?yàn)?，所以，所以答：?2解：如圖示，分別在等壓面12，34處列平衡方程，因?yàn)?，所? 答：略23 解：如圖示，在12等壓面處列平衡方程因?yàn)?，所以，所以答：?5解：如圖示，設(shè)A點(diǎn)距12等壓面的距離為，B點(diǎn)距34等壓面的距離為，12等壓面距基準(zhǔn)面的距離為，在等壓面12處列平衡方程，在等壓面34處列平衡方程，因?yàn)?，所以，故，又因?yàn)?，，所以所以，所以答：?7解：有壓力引起的壓強(qiáng)如圖示，在等壓面12處列平衡方程，因?yàn)椋?，所以答：?10解：如圖示，11，22，33分別為等壓面，設(shè)22面距AB面的距離為，B點(diǎn)到33面的距離為在11等壓面處列等壓面方程因?yàn)?，所以，即?3等壓面處列等壓面方程得，所以答：略214解：活塞的受力分析如圖示，所以故答：略215解：當(dāng)中間隔板受到的液體總壓力為零時(shí)，隔板兩側(cè)的葉位高度肯定相等，且等于。在加速度a和g的作用下，容器中液體處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，隔板兩側(cè)液體的等壓面與水平面的夾角分別為、所以，因?yàn)?，即，所以因?yàn)椋源穑郝?17解：（1）由題意得單位質(zhì)量力，由于容器中水處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，所以壓強(qiáng)差微分方程為當(dāng)，當(dāng)，對(duì)方程兩邊同時(shí)積分得，所以，所以（2）若，所以，即（3）若，則，即答：略作業(yè)存在的主要問題：l 答題格式不規(guī)范，必須的公式、圖表以及一些符號(hào)說明沒有在答案中體現(xiàn)。l 個(gè)別學(xué)生只列公式，不計(jì)算，直接將題后答案搬上去。甚至有同學(xué)將一道題的答案寫在了兩道題的結(jié)果上。l 存在較為嚴(yán)重的抄襲現(xiàn)象。l 書中答案未必正確，不要迷信書中結(jié)果。流體力學(xué)作業(yè) 第二章 2219解：如圖所示，建立坐標(biāo)系，設(shè)容器的旋轉(zhuǎn)速度為，則在，容器開口處液面的表壓又因?yàn)樵陧斏w開口處，的表壓。所以有 ，所以，所以在處容器液面的壓強(qiáng)公式為，在容器頂部距中心處取微圓環(huán)，則微圓環(huán)所受到的壓力為所以整個(gè)容器頂蓋受到的總壓力為當(dāng)時(shí)，即所以，故，所以容器的轉(zhuǎn)速為2－22解: 設(shè)閘門寬為，長(zhǎng)為。閘門和重物共重10000N，重心距軸A的水平間距為。（1）求液體作用在閘門上的總壓力F（2）總壓力F的作用點(diǎn)（3）所以作用在A點(diǎn)處的力矩為當(dāng)閘門剛好打開時(shí),有,即所以， 2－28解：如圖示，作用在上半球體上的壓強(qiáng)左右對(duì)稱，所以總壓力的水平分力為零。根據(jù)壓力體的概念，上半球體的壓力體如圖陰影部分所示。垂直分力方向向上，其大小為2－33 解：如圖所示：柱形體在液體中所受的水平分力合力為零，僅受豎直向上的浮力作用。浸沒在上層流體（）中的柱體受到的浮力；浸沒在上層流體（）中的柱體受到的浮力，所以柱形體所受到的合力,方向豎直向上。2－20解：如圖所示，建立坐標(biāo)系，當(dāng)系統(tǒng)靜止時(shí)，圓筒內(nèi)液面距底面，圓管內(nèi)液面高度為,當(dāng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),圓筒內(nèi)液面高度下降，圓管內(nèi)液面上升，根據(jù)流體質(zhì)量守恒定律可知，即,當(dāng)系統(tǒng)靜止時(shí)，活塞底面處液面對(duì)活塞的壓力等于活塞的重力，即。當(dāng)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，液體壓強(qiáng)的分布公式為，當(dāng)，時(shí)，即，可得,所以液體表壓的分布公式為在活塞底面半徑為處取微元環(huán)，則作用在活塞表面（）的總力為因?yàn)樽饔迷诨钊酌嫔系目倝毫等于活塞的總重量，即，所以，所以，因?yàn)?，所?－25解：設(shè)閘門寬為，則左側(cè)水體作用在閘門上的總壓力為，其作用點(diǎn)位置右側(cè)水體作用在閘門上的總壓力為其作用點(diǎn)位置當(dāng)閘門自動(dòng)開啟時(shí)，力和對(duì)O點(diǎn)的力矩相等，即，所以230解: 如圖示,用壓流體求解豎直方向上的靜水總壓力232解：設(shè)閘門寬為，長(zhǎng)為。閘門和重物共重10000N，重心距軸A的水平間距為。以AB板為X軸建立坐標(biāo)系，距A點(diǎn)X處取一微元dx，則微元體的面積為L(zhǎng)1dx，微元體處的壓強(qiáng)為所以微元體所受到的壓力為該力對(duì)A點(diǎn)的力矩所以，整個(gè)水施加在閘門上的總力矩為若閘門剛好能打開，則所以第三章31解：流場(chǎng)的速度分布為(1) 流動(dòng)屬于三維流動(dòng)(2) 同理可得： 所以，,答：3－2解：(1) 該流動(dòng)屬于三維流動(dòng)，(2) 流場(chǎng)的速度分布為,所以，37解：平面流動(dòng)的速度分布為，則其流線方程為，則，所以，即：，方程兩邊積分得：，所以流線方程為312解：由題意知：，，，根據(jù)質(zhì)量流量守恒定律知，所以所以總管中的流速330解：取平板進(jìn)、出口，平板上面、流體上表面內(nèi)的流體為控制體，如圖所示。由題意知，當(dāng)從0變化到h時(shí)，流速?gòu)?線性的增大到，所以速度梯度為。設(shè)出口截面2－2上面高度為H，在2－2截面處的處取微元體，則微元體的流速為，微元體的流體質(zhì)量流量為。由連續(xù)方程知， 所以可得：。設(shè)平板對(duì)作用在流體上的力為，由動(dòng)量定理知根據(jù)力與反作用力的關(guān)系得，流體作用在平板上的力，方向向右。3－31解：取泵和管的進(jìn)、出口以及泵管內(nèi)的體積為控制體，設(shè)系統(tǒng)對(duì)水的作用力為，由動(dòng)力定理得：（方向向左），則水對(duì)船的作用力（負(fù)號(hào)表示作用力方向與流速方向相反）332解：取進(jìn)口表面1出口表面22和漸縮彎管內(nèi)表面內(nèi)的體積為控制體，建立坐標(biāo)系，如圖所示。由質(zhì)量守恒定律可知：，所以,在進(jìn)口11和出口22表面列伯努利方程，忽略兩截面的高度影響。，所以設(shè)支撐管對(duì)流體的水平和豎直方向上的作用力分別為、由動(dòng)量定理得：所以所以力與水平線之間的夾角＝158176。337解：取射流的自由表面、平板壁面和虛線內(nèi)的圓柱面所包圍的體積為控制體。如圖所示，建立坐標(biāo)系。設(shè)支撐平板所需的力為，在平板壁面處流體的速度為0，由動(dòng)量定理得：（負(fù)號(hào)表示方向與流速方向相反）。3－40解：噴嘴處的出口速度設(shè)轉(zhuǎn)速為，則，即所以角速度為。取灑水器轉(zhuǎn)臂壁面和兩噴嘴出口截面內(nèi)的體積為控制體積。圓柱坐標(biāo)系固連于灑水器，OZ軸垂直相外，切向與相對(duì)速度同向。由于灑水器左右對(duì)稱，所以其相對(duì)速度的徑向分量對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩為零。只有其周向分量對(duì)轉(zhuǎn)軸存在力矩。所以由動(dòng)量矩定理可得： 3－42解：水的流速；第三章中有關(guān)動(dòng)量矩的計(jì)算中，特別是計(jì)算旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的動(dòng)量矩的過程中，一定要牢記：?jiǎn)挝毁|(zhì)量流體的動(dòng)量矩，即：動(dòng)量矩矢量是半徑矢量與單位質(zhì)量流體的動(dòng)量矢量的向量積。一定要牢記先后順序，次序顛倒，會(huì)影響結(jié)果的正負(fù)性（結(jié)果的方向性）。第四章41解:略42解:要使兩者流動(dòng)相似,必須保證弗勞德數(shù)相等,即符合重力相似準(zhǔn)則。(1)模型的堰頂水頭(2) 因?yàn)椋?，因?yàn)椋栽蜕系牧髁?3)根據(jù)壓力相似準(zhǔn)則，其歐拉數(shù)也相等，即：所以43解：要保持模型和原物之間的流動(dòng)相似，其雷諾數(shù)必然相等，即：，所以因?yàn)?，所?1)當(dāng)模型中的流體為20℃的水，查表得(2)當(dāng)模型中的流體為20℃的空氣，查表得47解：(1)速度比例尺，汽車在運(yùn)動(dòng)過程中主要受粘性力作用，因此要保證流動(dòng)相似，必須保證雷諾數(shù)相等，即：，所以,長(zhǎng)度比例尺。(2)，所以原型在最大行駛速度時(shí)的風(fēng)阻4－8解：(1)在流動(dòng)過程中，粘性力起主要作用，所以要保持流動(dòng)相似，必須保證兩者的雷諾數(shù)相等，即，所以(2)由歐拉數(shù)相等可知：，所以412解：因?yàn)榱髁颗c管徑、動(dòng)力粘度、壓力梯度有關(guān)，所以可用瑞利法表示流量為，用基本量綱表示方程中各物理量的量綱，則有：根據(jù)量綱一致性原則，可得：對(duì)L： 對(duì)T： 對(duì)M： 聯(lián)立求解可得： ，,所以，其中為系數(shù)。414：解：小球直徑、速度、流體密度三種量的量綱組成的行列式值為，所以選取小球直徑、速度、流體密度三種量為基本量，根據(jù)題意可得阻力的物理方程為，所以根據(jù)定理，用基本量表示的零量綱量為：。用基本量綱表示方程中的各物理量：根據(jù)量綱一致性原則可得：，求解方程組得：, ，所以零量綱量為，所以小球在不可壓縮粘性流體中運(yùn)動(dòng)的阻力，或者可寫為。415解：堰頂水頭（L）、液體的密度（）、重力加速度（）三種量的量綱的行列式值是，所以選取堰頂水頭、液體的密度、重力加速度為基本量。根據(jù)題意可得流量的物理方程為，所以根據(jù)