工程流体力学习题

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1、工程流体力学习题 第一章流体的主要物理性质 1 1 已知某种物质的密度 2 94g cm3 试求它的相对密度d 2 94 1 2 当压强增量为50000Pa 时 某种液体的密度增长0 02 试求该液体的体积模量 2 5 108Pa 1 3 绝对压强为3 923 105Pa 的空气的等温体积模量和等熵体积模量各等于多少 3 923 105 Pa 5 492 105 Pa 1 4 充满石油的油槽的压强为4 9033 105Pa 今由槽中排出石油40kg 使槽压强降到9 8067 10 4Pa 设石油的体积模量K 1 32 109 Pa 试求油槽的体积 153 m3 1 5 设水在 60 时的密度为

2、 983kg m3 求该温度时水的运动粘度 0 447 10 6 s 1 6 借恩氏粘度计测得石油的粘度为8 5oE 如石油的密度为 850kg m3 试求石油的动力粘度 0 05218Pa s 1 7 一平板距离另一固定平板0 5mm 两板间充满液体 上板在每平方米上有2N的力作用下以0 25m s 的 速度移动 试求该液体的粘度 0 004Pa s 1 8 设空气在 0 时的运动粘度 0 13 2 10 6m2 s 密度 0 1 29kg m3 试求在 150 时空气的动力粘 度 23 62 10 6Pa s 第二章流体静力学 2 1 如图 2 36 所示 U形管压差计水银面高度差H 15

3、cm 求充满水的A B两容器的压强差 18533Pa 2 2 如图 2 37 所示 U形管压差计与容器A连接 已知h1 0 25m h2 1 61m h3 1m 求容器 A中水的绝 对压强和真空 33310Pa 68015Pa 2 3 如图 2 38 所示 在盛有油和水的圆柱形容器的盖上加载荷F 5788N 已 h1 30cm h2 50cm d 0 4m 油的密度 oi 800kg m3 水银的密度 13600 kg m3 求 U形管中水银柱的高度差H 0 4m 2 4 如图 2 39 所示 两根盛有水银的U 形测压管与盛有水的密封容器连接 若上面测压管的水银液面距 自由液面深 h1 60c

4、m 水银柱高 h2 25cm 下面测压管的水银柱高h3 30cm 13600 kg m3 试求下面测 压管水银面距自由液面的深度h4 1 28m 2 5 如图 2 40 所示 一封闭容器盛有油和水 油层厚h1 30cm 油的密度 oi 800kg m3 盛有水银的U形 测压管的液面距水面的深度h 50cm 水银柱的高度低于油面h 40cm 试求油面上的计示压强 46088Pa 2 6 试按复式水银测压计 图2 43 的读数算出锅炉中水面上蒸汽的绝对压 强 p 已知 H 3m h1 1 4m h2 2 5m h3 1 2m h4 2 3m 水银的密度 13600kg m3 366284Pa 2

5、7 如图 2 44 所示 直线行使的汽车上放置一装液体的U形管 长 l 500mm 试确定当汽车以加速度 a 0 5m s2 形式时两直管中的液面高度差 2 55cm 2 8 如图 2 51 所示 圆柱形容器的直径d 600mm 高 H 500mm 盛水至 h 400mm 余下的容积盛满密度 800 kg m3 的油 容器顶盖中心有一小孔与大气相通 若此容器绕其主轴旋转 问转速n 多大时油面开 始接触到底板 求此时顶盖和底板上的最大和最小计示压强 提示 油水分界面为等压面 157 r min 11270Pa 0 16173Pa 3922Pa 2 9 如图 2 52 所示 求斜壁上圆形闸门上的总

6、压力及压力中心 已 知闸门直径 d 0 5m a 1m 60o 2083N 1 263m 2 10 如图 2 57 所示为一扇形闸门 宽度B 1m 45o 水头 H 3m 求水对闸门的作用力的大小及方向 45570N 75o30 2 11 如图 2 58 所示为一扇形闸门 半径R 7 5m 挡着深度 h 4 8m 的水 其圆心角 43o 旋转轴距渠 底 H 5 8m 闸门的水平投影CB a 2 7m 闸门宽度 B 6 4m 试求作用在闸门上的总压力的大小和压力中心 894603N 4 41m 2 12 如图 2 59 所示为一直径d 2m 长l 1m的圆柱体 放置于 60o 的斜面上 左侧受水

7、压力 圆柱与 斜面接触点 A 到水面的深度h 1m 求此圆柱体所受的静水总压力 24135N 2 13 如图 2 60 所示 盛有水的容器底部有圆孔口 用空心金属球体封闭 该球体的重力W 2 452N 半 径 r 4cm 孔口直径d 5cm 水深 H 20cm 试求提起该球体所需之最小力F 3 762N 第三章流体流动的基本方程 3 1 已知流场的速度分布为 1 问属几维流动 2 求 x y z 1 2 3 点的加速度 二维流动 3 2 已知流场的速度分布为 1 问属几维流动 2 求 x y z 3 1 2 点的加速度 三维流动 3 3 已知流场的速度分布为 1 问属几维流动 2 求 x y

8、z 2 2 3 点的加速度 三维流动 3 4 有一输油管道 在径为20cm的截面上的流速是2m s 求另一径为5cm的截面上的流速以及管道的质 量流量 已知油的相对密度为0 85 32 m s 53 4 s 3 5 在一径为5cm的管道中 流动空气的质量流量为0 5 s 在某一截面上压强为5 105Pa 温度为 100 求在该截面上的气流平均速度 54 5 m s 3 6 如图 3 26 所示直立圆管管径为10mm 一端装有直径为5mm 的喷嘴 喷嘴中心离圆管的 截面的高度 为 3 6m 从喷嘴排入大气的水流的出口速度为18 m s 不计摩擦损失 计算截面 处所需要的计示压强 1 87 105

9、Pa 3 7 忽略损失 求图3 27 所示文丘里管的流量 0 0361 m3 s 3 8 如图 3 28 所示为一文丘里管和压强计 试推导体积流量和压强计读数之间的关系式 3 9 按图 3 29 所示的条件求当d 30cm时的流速 1 085 m s 3 10 输水管中水的计示压强为6 865 105Pa 假设法兰盘接头之间的填料破损 形成一个面积A 2mm3 的穿孔 求该输水管一昼夜所漏损的水量 6 4m3 3 11 如图 3 30 所示 敞口水池中的水沿一截面变化的管道排出 质量流量q 14 s 若 d1 100mm d2 75mm d3 50mm 不计损失 求所需的水头H以及第二管段中央

10、M点的压强 并绘制测压管水头 线 2 59m 2 04 104 Pa 3 12 如图 3 31 所示 水从井A 利用虹吸管引到井B中 设已知体积流量qv 100m3 h H1 3m z 6m 不 计虹吸管中的水头损失 试求虹吸管的管径d 及上端管中的负计示压强值p 0 068m 5 89 104Pa 3 12 送风管道的截面积A1 1m2 体积流量 qv1 108000 m3 h 静压 p1 0 267N cm2 风温 t1 28 管道 经过一段路程以及弯管 大小节收缩段等管子件后 截面积 A2 0 64m2 静压 p2 0 133N cm2 风温 t2 24 当地测得的大气压p 101325

11、 Pa 求截面 A2处的质量流量qm2 体积流量qv2 以及两个截面上的平均流 速 1 2 36 11 s 29 99 m3 s 46 86 m s 30 m s 3 13 如图 3 32 所示 水沿渐缩管道垂直向上流动 已知d1 30cm d2 20cm 计示压强 p1 19 6N cm2 p2 9 81 N cm2 h 2m 若不计摩擦损失 试计算其流量 0 439m3 s 3 14 如图 3 33 所示 离心式水泵借一径d 150mm 的吸水管以q 60m3 h 的流量从一敞口水槽中吸水 并 将水送至压力水箱 设装在水泵与吸水管接头上的真空计指示出负压值为39997Pa 水力损失不计 试

12、求 水泵的吸水高度H 4 02m 3 15 如图 3 35 所示 相对密度为0 83 的油水平射向直立的平板 已知 20m s 求支撑平板所需的 力 F 652N 3 16 如图 3 36 所示 一股射流以速度水平射到倾斜光滑平板上 体积流量为q 求沿板面向两侧的分流 流量 qv1 与 qv2 的表达式 以及流体对板面的作用力 忽略流体撞击的损失和重力影响 射流的压强分布 在分流前后都没有变化 3 17 水泵叶轮的径d1 20cm 外径 d2 40cm 叶片宽度b 4cm 水在叶轮入口处沿径向流入 在出口处与 径向成 30o 角的方向流出 质量流量qm 81 58 s 试求水在叶轮入口与出口处

13、的流速 1 与 图 3 39 3 25m s 1 875 m s 3 18 图 3 40 中的风机叶轮的径d1 12 5cm 外径 d2 30cm 叶片宽度 b 2 5cm 转速 n 1725r min 体积 流量 qv 372m3 h 空气在叶片入口处沿径向流入 绝对压强p1 9 7 104 Pa 气温t1 20 叶片出口方 向与叶轮外缘切线方向的夹角 2 30o 假设流体是理想不可压缩流体 1 画出入口处的速度图 并计 算叶片的入口角 1 2 画出出口处的速度图 并计算出口速度 2 3 求所需的扭矩Mz 43o 20m s 0 348N m 第四章旋涡理论和势流理论 4 1 试导出用基本量

14、纲L T M表示的体积流量qv 质量流量qm 角速度 力矩 M 功 W 功率 P的量 纲 4 2 如图 4 8 所示 用模型研究溢流堰的流动 采用长度比例尺k 1 20 1 已知原型堰上水头h 3m 试求模型的堰上水头 2 测得模型上的流量qv 0 19m3 s 试求原型上的流量 3 测得模型堰顶 的计示压强 p 1960Pa 试求原型堰顶的计示压强 0 15m 399 9m3 s 39200Pa 4 3 有一径 d 200mm 的圆管 输送运动粘度 4 0 10 5m2 s 的油 其流量 qv 012m3 s 若用径 d 50mm 的圆管并分别用20o 的水和 20o 的空气做模型试验 试求

15、流动相似时模型管应有的流量 7 553 10 4m3 s 1 139 10 2m3 s 4 4 将一高层建筑物的几何相似模型放在开口风洞中吹风 风速为 10m s 测得模型迎风面点1 处的 计示压强pe 980Pa 背风面点2 处的计示压强pe 2 49 Pa 试求建筑物在 30m s 强风作用下对 应点的计示压强 8820Pa 441 Pa 4 5 长度比例尺k 1 40 的船模 当牵引速度 0 54m s时 测得波阻Fw 1 1N 如不计粘性影响 试求远型船的速度 波阻及消耗的功率 3 415m s 70400N 240 4kW 4 6 长度比例尺k 1 225 的模型水库 开闸后完全放空

16、库水的时间是4min 试求原型水库放空库水的时 间 60min 4 7 新设计的汽车高1 5m 最大行驶速度为108km h 拟在风洞中进行模型试验 已知风洞试验段的最 大风速为 45m s 试求模型的高度 在该风速下测得模型的风阻力为1500N 试求原型在最大行驶速度时 的风阻 1 0m 1500N 4 8 在管道以 20m s 的速度输送密度 1 86 m3 运动粘度 1 3 10 5m2 s 的天然气 为了预 测沿管道的压强降 采用水模型试验 取长度比例尺k 1 10 已知水的密度 998 m3 运动粘 度 1 007 10m2 s 为保证流动相似 模型水的流速应等于多少 已经测得模型每0 1m 管长的压降 p 1000Pa 天然气管道每米的压强降等于多少 15 49m s 3 106Pa 4 9 烟气在 600 的热处理炉中的流动情况拟用水模来进行研究 已知烟气的运动粘度 9 0 10 5m2 s 长度比例尺 k 1 10 水温为 10 试求速度比例尺 0 1453 4 10 某飞机的机翼弦长b 1500mm 在气压 Pa 105Pa 气温 t 10 的大气中以 180km h