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1、工程流体力学第二章题库一、名词解释1、流体静力学基本方程及适用条件z+p / p g=c适用于不可压缩重力流体平衡状态。2、总势能 p / p g单位重力作用下流体的压强势能，位势能和压强势能之和称为总势能。3、流体静力学基本方程的物理意义：当连续不可压缩的重力流体处于平衡状态时，在流体中的任意点上，单位重力下流体的总势 能为常数。4、流体静力学基本方程的几何意义：不可压缩的重力流体处于平衡状态时，静水头线或者计示静水头线为平行于基准面的水平 线。5、流体静压强的传递现象（帕斯卡原理）均值不可压缩的重力流体处于平衡状态时，自由液面上的压强p0对内部任意点上的影响是 同样的，即施加于自由液面的压
2、强，将以同样的大小传递到液体内部任意点上。6、绝对压强以绝对真空为基准度量的压强称为绝对压强，用p表示。7、计示压强以大气压为基准度量的压强称为计示压强或相对压强，用p表示。a8、真空状态和真空当被测流体的绝对压强低于大气压时，测得的计示压强为负值，此时，称该流体处于真空状 态。负的表压强称为真空，用p表示。v9、静压强：当流体处于平衡或相对平衡状态时，作用在流体上的应力只有法向应力而没有 切向应力，此时，流体作用面上负的法向应力就是静压强p,即：错误！未找到引用源。10、浮体：流体力学中将部分沉浸在液体中的物体称为浮体。11、潜体：全部沉浸在液体中的物体称为潜体。12、沉体：沉入液体底部固体
3、表面的物体称为沉体。二、简答题1、写出流体静力学基本方程的几种表达式。说明流体静力学基本方程的适用范围以及物理 意义、几何意义。z+p / p g=cZ+p/p g=z2+p2/p g适用范围：适用于不可压缩重力流体平衡状态。物理意义：当连续不可压缩的重力流体处于平衡状态时，在流体中的任意点上，单位重力下 流体的总势能为常数。几何意义：不可压缩的重力流体处于平衡状态时，静水头线或者计示静水头线为平行于基准 面的水平线。2、什么是绝对压强、计示压强和真空？他们之间有什么关系？ 绝对压强：以绝对真空为基准度量的压强称为绝对压强，用p表示。计示压强：以大气压为基准度量的压强称为计示压强或相对压强，用
4、p表示。e真空：负的表压强称为真空，用p表示。vP = Pa +Ph 屛PFP-P严辭计示压强真空绚对压强_nL绝对1压强大气压强P = PaP1完全真空p = o图 绝对压强、计示压强和真空之间的关系3、流体静压强有哪两个特性？4、流体静压强的作用方向沿作用面的内法线方向。静止流体中任一点的流体静压强与作用面在空间的方位无关，只是坐标点的连续可 微函数。换言之，在静止流体中的任一点上，来自任意方向上的静压强都是相等的。5、什么是静压强？它的表达式为？答：作用在静止流体单位面积上的力为静压强。Pn=dF/dA=Pnn三、解答题1、如图2-16所示，一连接压缩空气的斜管和一盛水的容器相连，斜管和
5、水平面的夹角为 30,从压强表上的读得的压缩空气的压强为7356mmHg,试求斜管中水面下降的长度L。 解：压缩空气的计示压强为错误！未找到引用源。由题意知错误！未找到引用源。所以有L=错误！未找到引用源。=2m2、已知 h=600mm, h2=250mm， h3=200mm，h4=300mm， h5=500mm， p 1=1000kg/m3,p 2=800kg/m3， p 3=13598kg/m3，求 A、B 两点的压强差。(图在书 33 页 2-18):解：图中1-1、2-2、3-3均为等压面，可以逐个写出有关点的静压强为：Pi=pA+p 曲P2=pi-p3gh2P3=p2+P2gh3P4
6、=p3-p3gh4PB=P4-p1g(h5-h4)联立求解得：PB=PA+P 1gh1+P 3gh2+P 2gh3+P 3gh4-P1g(h5-h4)A、B两点的压强差为：PA-PB=P 1g(h5-h4)+ P 3gh4-P 2gh3+p 3gh2-p 占片3、汽车上装有内充液体的U形管，图见38页2-24 所示，U形管水平方向的长度L=0.5m， 汽车在水平路面上沿直线等加速行驶，加速度为a=05m/错误！未找到引用源。，试求U形 管两支管中液面的高度差。解 如图2-24所示，当汽车在水平路面上作等加速直线运动时，U形管两支管的液面在同 一斜面上，设该斜面和水平方向的夹角为错误！未找到引用
7、源。，由题意知错误！未找到引用源。=a/g=(h1-h2)/L=误！未找到引用源。/L由上式可解出两支管液面差的高度错误！未找到引用源。L=错误！未找到引用源。0.5=25.5mm4、如图2-1所示，一倒置的U形管，其工作液体为油，下部为水，已知h=10cm, a=10cm，求两容器中的压强=100 +100 - -917 x100 =108.3mmH O5、两互相隔开的密封容器压强表A的读数为P严x104 Pa，真空表B的读数为p = - 2.9x 104 Pa，求连接两容器的U形管测压计中两水银柱的液面差h为多少?B解： 因为，压强表测压读数均为表压强，即p =2.7x 104Pa，p =
8、 -2.9x 104PaAB因此，选取图中1-1截面为等压面，则有：p =p +P gh，A B Hg查表可知水银在标准大气压，20摄氏度时的密度为13.55x 103kg加31 p -p(2.7+2.9)x104因此，可以计算h得到：h= A B =0.422mP g13.55x103 x 9.8Hg6、如图所示，一直立的煤气管，为求管中煤气的密度，在高度差H=20m的两个断面上安装 U形管测压计，其内工作液体为水。已知管外空气的密度P =1.28kg/m 3,测压计读数h =100mm，h =115mm。若忽略U形管测压计中空气密度的影响，试求煤气管中煤气的密度。 1 2解：由题知，煤气的
9、密度相对于水忽略不计不同高度空气产生的压强差不可忽略，设两个不同高度上的空气压强分别为Pa1和Pa2,得：P1=Pa1+P 水 gH1P2=Pa2+P 水 gH2Pa1-Pa2=PagH旦I由管道中1,2处压强如下关系 P=P2+P煤气gH综上，得：p水g 叽)+pagH=p煤气gHP 煤气=p+p (%-h2) /H=1.28+1000*10-3* (100-115) /20=0.53kg/m3煤气 a 水 127、用U形管测压计测量压力水管中A点的压强，U形管中液体为水银，若大气压强，求图 中A点的绝对压强。解:如图所示，选取1-1截面为等压面，则可列等压面方程如下:P +P gh =p
10、+P ghA 水 1 a Hg 2 因此，可以得到：kPap =p +p gh -p gh =101325413550x9.8x900x 10-3-1000x9.8x8000-3=212.996A a Hg 2 水 18、用U形管测压计测量管道A、B中的压强差，若A管中的压强为2.744x105 Pa，B管中的压强为1.372 x 105 Pa,试确定U形管中两液面的高度差h为多少?解：如图所示，选取1-1，2-2截面为等压面，并设1-1截面距离地面高度为H,则可列等压面方程：p +p g (H 一 H)=pA 水A1p +p gh=p2 Hg1p =p +p g (h + H 一H)B 2
11、水B联立以上三式，可得：p +p g (H H)=p - p g (h +H 一H)+p ghA 水AB 水B Hg化简可得：(p 一 p )+p g(H 一 H)h= AB 水AB-(p -P )gHg 水2.744x105 - 1.372x105+1000x9.8x (548-304)x10-2 131m- (13550-1000)x 9.8-9、如图所示，U形管测压计和容器A连接，若各点的相对位置尺寸叫=025口 h2 =161m，h 3 =1m,试求容器中水的绝对压强和真空。如图所示，选取1-1,2-2截面为等压面，则列等压面方程可得:P -P g(h -h )=pab 水 211p
12、+p g (h - h )=p =p1 Hg 232 a因此，联立上述方程，可得:Pab 巴-PHgg W-h3)+P 水 gW 一 h1)=101325 -13550 x 9.8 x (1.61 -1)+1000 x 9.8 x (1.61 - 0.25)=33.65kPa因此，真空压强为：p =p p =101325-33650=67.67 kPae aab10、例2如图所示，一贮水器壁面上有三个半球形的盖，其直径相 同，d=0.5m,贮水器上下壁面的垂直距离h=1.5m,水深H=2.5/w。 试求作用在每个半球形盖子上的总压力？解对于底盖，由于在水平方向上压强分布对称，所以流体静压强作
13、用在底盖上的总压力的水平分力为零。底盖上总压力的垂直分另7td (/ 八 7td = %产4 f+2丿 + 12= 9806和0.5二(2.5 + 0.75)+和=6579N顶盖上的总压力的水平分力也为 零，垂直分力为ndH42丿12观6呼心-0.75)-聲牛3。4駅侧盖上总压力的水平分力TTfl 5F X 0 5珞-4 =- 9806 X 2.5 x= 4814N侧盖上的压力体，应为半球的上半部分和下半部分的压力体的合成，合成后的压力体即为侧盖包容的半球体，所以侧盖上总压力的垂直分力尸円菩三9曲皿二如12根据上述水平分力和垂直分力可求得总压力的大小和作用线的方向角Pq =械+吗= 4825N
14、+ 片 ” 4814ol - arctp- arctQ on.26 P. 6 321由于总压力的作用线与球面垂直，所以作用线一定通过球心11、一圆形容器，直径d=300mm，高H=500mm，容器内水深h1=300mm，容器绕其中心 轴等角速旋转，试确定下述数据。(1)水正好不溢出时的转速n1;(2)旋转抛物面的自由液面的顶点恰好触及底部时的转速n2,容器停止旋转、水静止后的深度 h2为多少。解：初始状态圆筒中没有水的那部分空间体积的大小为V 二 1 兀 d 2(H - h )4 1 圆筒以转速n1旋转后，将形成如图所示的旋转抛物面的等压面。令h为抛物面顶点到容器 边缘的高度。空体积旋转后形成的旋转抛物体的体积等于具有相同底面等高的圆柱体的体积 的一半：由(1)(2),得1 2(H -心即h 二 2(H - h )1等角速度旋转容器中液体相对平衡时等压面的方程为W 2 r 2亍-gz = C2(5)d _ i对于自由液面，C=0。圆筒以转速n1旋转时，自由液面上，边缘处，r = -，z = h，则(d W 212丿2gh = 02.J2 gh由于w = 2 兀16030w 30 2J2gh 60J2ghn = =1 兀
