《流体力学第四章习题答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流体力学第四章习题答案（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章习题答案选择题（单选题）4.1 等直径水管，A-A为过流断面，B-B为水平面，1、2、3、4为面上各点，各点的流动参 数有以下关系：（c）A1B,4B3.2A/ 、p1P2/ 、p3P4（a） R = P2； （b） P3=P4； （c） z+ = Z2+；（d）Z3+ = Z4 + 0 V4.2 伯努利方程中 z + +表不：（a）7g 2g（a）单位重量流体具有的机械能；（b）单位质量流体具有的机械能；（c）单位体积流体具有的机械能；（d）通过过流断面流体的总机械能。4.3 水平放置的渐扩管，如忽略水头损失，断面形心点的压强，有以下关系：（c）P2（a） RP2；（b） R=P2；（
2、c） R2, 6 60=10 (ma)85答：该点流速u=3.85m/s。24.9水管直径 50mm,末端阀门关闭时，压力表读值为21 kN/m 。阀门打开后读值降至25.5kN/m ,如不计水头损失，求通过的流量。p 21 10解：(1)水箱水位 H =z+-p- = 0+=2.14 (m):g1000 9.807(2)阀门开启后，从水箱液面到仪表处列伯努利方程，可得： H =-p-+L:g 2gL p F5.5M103,、v =2g H -p-=2黑9.807黑 2.14=5.57 (m/s)g Pg ； 11000M 9.807 ,一二 0.053Q=vA=5.57M-=0.011 (m
3、3/s)答：通过的流量Q=0.011m3/s。4.10 水在变直径竖管中流动，已知粗管直径d=300mm,流速V1=6m/s。为使两断面的压力表读值相同，试求细管直径(水头损失不计)。dim解：以过下压力表处的水平面为基准面，列伯努利方程如下:2Pi 1 1V1Zi:g 2g_2p2 2v2、1Ng 2g. hwi/ =0 , 4 =3m,Z2 =0取%=口2，当P1 = P2时，有:v2 =2gz, V =2 9.807 3 62 =94.842v2 =9.74 (m/s)由连续性方程 v2 A2 = M Ad2 =dj9 =300mJ-6- =235.5 (mm) V2: 9.74答：细管
4、直径为235.5 mm。4.11 为了测量石油管道的流量，安装文丘里流量计， 管道直径di=200mm,流量计喉管直径3d2=100mm,石油密度 P=850 kg/m ,流量计流量系数 口=0.95。现测得水银压差计读书hp=150mm,问此时管中流量 Q是多少。H其中:0 =0.95;hp =0.15 (m) p= 0.95 0.0359100013.6-10.15850= 0.0511575 (m3/s)= 51.2 (l/s)答：此时管中流量 Q=51.2i/s。4.12水箱中的水从一扩散短管流到大气中， 直径d1=100mm ,该处绝又强 p1 =0.5大气压,直径d2=150mm
5、,试求水头H ,水头损失忽略不计。解：（1）以出水管轴线为基准面，列管径 &与d2处的伯努利方程，可得:取%=a2 =1.0, p2=0, r =0.5父101.325=50.663kPa2V12-V22pi.二V27d2、42 50.663 103：二101.325101,325If0i 1A 0.1 = 4.994 (m/s)2H *2g（2）从液面到短管出口列能量（伯努利）方程。24.9942=1.27 (m)2 9.807答：水头H =1.27m。根细玻璃管，已4.13离心式通风机用集流器A从大气中吸入空气，直径 d =200mm处接知管中的水上升 H =150mm,求进气流量（空气的
6、密度P=1.29 kg/m3 ）。解：以集流器轴线的水平面为基准面，从距进口一定距离的水平处列到测管处的伯努利方程，可得：_2=-pH-+不计损失，取豆=1.0g:g 2g_ 2一Pa 二 pjV 一 ：其中Pa=0，则PH = -H心g12Hg 味/1000/、.v_=2父0.15父9.807父=47.76 (m/s)：,1.2923Q =vA = 47.76M 一父0.2 =1.5 (m3/s)4答：进气流量Q =1.5m3/s。4.14 一吹风装置，进排风口都直通大气，风扇前、后断面直径d1=d2=1m,排风口直径3d3=0.5m,已知排风口风速 V3=40m/s,空气的密度 P=1.2
7、9kg/m ,不计压强损失，试求风扇前、后断面的压强 P1和P2。解：以过轴线的水平面为基准面，以 d2及d3截面列伯努利方程:?g2g：g2g其中 p3=0, v3 =40 (m/s),-2- 3 =1.0d；V2 = V32d2._ P22 _ vp2 = 2 V3 -V2 = 21-d31.292s2 匚 0.540 x 11=967.5 (Pa)从大气到d1断面，列伯努利方程:.2cPacP1, 1V10- =0- -：g :g 2gd；其中 % =1.0,禽=0 (相对压强)，V1 =V2 =V3 2d2P1f2多”02 /吟421.0= 64.5 (Pa)答：风扇前、后断面的压强p
8、1 = -64.5Pa, p2 =967.5 Pa。4.15两端开口的等直径 U形管，管内液柱长度为 L ,使液面离开平衡位置而造成液 柱振荡，水头损失忽略不计，求液柱的振荡方程z = f (t )。解： 取0-0断面为基准面，由非恒定流的伯努利方程:zi也1g2Ui 二 z22gp2 u21 L:g 2g g ：:t-dlPi = P2 = 0 , Ui U2,c 1一一2z = 一g ：t odlL；:ug：:t:u -2gzu z,t）二u t,dz u t =dt色一组z2z则=不dt L令 z =ccost ,答：液柱的振荡方程 z = z0 cos jZgt = z0 sin ：
9、J2gt+ L LLi L 2 jd =30mm ,出口水流4.16水力采煤用水枪在高压下喷射强力水柱冲击煤层，喷嘴出口直径 速度v=54m/s,求水流对煤层的冲击力。解：取控制体如图，受力如图。V2PaFIPaV1PQ V2 -v = -F2_ 2_- -二d 2 二 0.032，F=PQv=Pv =父1000M54 =2.061 (kN)44水流对煤层的作用力与 F构成作用力与反作用力，大小为 2.061kN,方向向右。答：水流对煤层的冲击力 F =2.061kN,方向向右。4.17水由喷嘴射出，已知流量Q=0.4m3/s,主管直径D =0.4 m/ s ,喷口直径d=0.1m,水头损失不
10、计，求水流作用在喷嘴上的力。解：(1)取过轴线的水平面为基准面，列螺栓断面与出口断面的伯努利方程:22R 二 iVl2v2-二0 7g 2g 2gP/ 22、Pv2 a -pi =二(v2 I” 722 Id2 J J100022=乂(50.93 -3.18 ) = 1291.854 (kPa)Q 0.4 4丁 二Z 22A 二 0.4= 3.18 (m/s)Q 0.4 4v2 = =2 = 50.93 (m/s)A2二 0.1(2)取控制体如图所示，列动量方程。Q v2 一5)；=p1A F= 1291.854 1x0.4x(50.93 3.18 )=143.239 (kN)答：水流作用在口
11、嘴上的力为143.239 kN。3 ,4.18闸下出流，平板闸门宽b=2m,闸前水深=4m,闸后水深hz=0.5m ,出流量Q =8m /s, 不计摩擦阻力，试求水流对闸门的作用力，并与按静水压强分布规律计算的结果相比较。解：（1）由连续方程 Q =h1 b % =h2 b V2h1b=1 (m/s)h2b2 0.5=8 (m/s)V2 =P2V2Q V2 -V1 = pA - p2A2 - Fhi . . h2 F2 ： g h1b 一 - g h2b - ： Q v2 -Mfh2精工 _一 - Pgb - PQ” - M )-2)、=1000 9.807 2,任J0.52、2,-1000 8 8-1= 98.46 (kN)l 1-2 一F静=2(40.5) Pg,12b =
