流体力学期末复习-计算部分

三计算题一、粘性1．一平板在油面上作水平运动，如图所示。已知平板运动速度V=1.0m/s，板与固定边界的距离δ＝1mm，油的粘度μ＝0.09807Pa·s。试求作用在平板单位面积上的切向力。2.一底面积为2cm5045，质量为6kg的木块，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度sm2.1u，油层厚度mm1，斜面角C02（如图所示），求油的动力粘度。u二静力学1．设有一盛水的密闭容器，如图所示。已知容器内点A的相对压强为4.9×104Pa。若在该点左侧壁上安装一玻璃测压管，已知水的密度ρ＝1000kg/m3,试问需要多长的玻璃测压管？若在该点的右侧壁上安装一水银压差计，已知水银的密度ρHg＝13.6×103kg/m3,h1=0.2m,试问水银柱高度差h2是多大？2．如图所示的半园AB曲面，宽度m1b，直径m3D，试求曲AB所受的静水总压力。D/2AB水水DαOBOAHpa3.如下图，水从水箱经管路流出，管路上设阀门K，已知L=6m,α=30°,H=5m,B点位于出口断面形心点。假设不考虑能量损失，以O-O面为基准面，试问：阀门K关闭时，A点的位置水头、压强水头、测压管水头各是多少？4.位于不同高度的两球形容器，分别贮有2mkN9.8gA的油和2mkN00.10gB的盐水，差压计内工作液体为水银。m21h，m32h，m8.03h，若B点压强2cmN20Bp，求A点压强Ap的大小。MMAB汞hhhAB1235.球形容器由两个半球面铆接而成，有8个铆钉，球的半径m1R，内盛有水，玻璃管中液面至球顶的垂直距离2m.1H，求每个铆钉所受的拉力。RH6．设有一盛静水的密闭容器，如图所示。由标尺量出水银压差计左肢内水银液面距A点的高度h1=0.46m，左右两侧液面高度差h2=0.4m，试求容器内液体中A点的压强，并说明是否出现了真空。已知水银的密度ρHg＝13.6×103kg/m3。7．在储水容器垂直壁的下面，有一1/4圆柱面形的部件AB，该部件的长度L=0.8m，半径R=0.4m，水深H=1.2m,试求水作用在部件AB上的总压力。8.一矩形挡水平板如图所示，板宽5m，板高6m，试求作用于平板上的静水总压力的大小、方向及作用点。ooooooooooooooooAB1m6m三、运动学1．直径d为100mm的输水管中有一变截面管段，其最小截面的直径d0为25mm，若测得管中流量Q＝10L/s，求输水管的断面平均流速v和最小截面处的平均流速v0。四、动力学1．已知二维流动txux＝，tyuy，试求0t时通过点（－1，－1）的流线。2．已知二维流动，Kxux，Kyuy，式中K为常数，试求流线方程3.设管路中有一段水平（xoy平面内）放置的等管径弯管，如图所示。已知管径d=0.2m，弯管与x轴的夹角45，管中过流断1－1的平均流速sm41V，其形心处的相对压强Pa1081.941p，若不计管流的能量损失，试求水流对弯管的作用R。1122p1V1V2p2RR'xR'yyxo4.一水平放置的渐缩管，水从大直径d1断面流向小直径d2断面。已知mm2001d，,mkN4021pmm100,sm221dV，不计摩擦，试求水流对渐缩管的轴向推力。p1V1FV2p21122d1d2五、流体阻力与能量损失1．设圆管直径d＝200mm，管长L=1000m，输送石油的流量Q=0.04m3/s,石油运动粘滞系数scm/6.12，试求该管段的沿程损失hf。2.如图所示，水流由水箱经等直径管道恒定出流，d=5cm，H=5m，水箱至出口全部水头损失m10Bwh，求管中流速和流量。Hd03.通过水平圆管流出的液体流量为sm101.033，其装置如图所示。试证明流动为层流（不计局部损失）。H0.6ml1.2m1cmd一、明渠水流．1、有一梯形断面粘土渠道，已知底宽B=10米，均匀流水深H=3米，边坡系数m=1.0,土壤的粗糙系数n=0.02，通过的流量Q=39m3/s,试确定每公里长度上的沿程损失hf.解：A=(b+mh)h=39,χ=b+2hm21=18.5,R=A=2.11,V=AQ=1.0m/sC=611Rn=56.63,hf=Rclv22=0.148m2．有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底宽b＝1.5m，槽长L＝120m。进口处槽底高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z2＝52.04m，当槽中均匀流水深h0=1.7m时，试求渡槽底坡i和通过的流量Q。3．某矩形断面渠道，渠宽b＝1.0m，通过的流量Q＝2.0m3/s,试判别水深各为1.0m和0.5m时渠中水流是急流还是缓流？七有压管流1．设有一管路，如图所示，已知A点处的管径dA＝0.2m，压强pA＝70kPa；B点处的管径dB＝0.4m，压强pB＝40kPa，流速VB=1m/s；A、B两点间的高程差Z=1m。试判别A,、B两点间的水流方向，并求出其间的能量损失wh。2.用直径cm5d的虹吸管从水箱中引水，虹吸管最高点距水面m5.21h，上升段损失m2.01wh，下降段损失m5.02wh。若虹吸管允许的最大真空度为OmH76.72，那么该管最大流量是多少？hhd1133221231.油管的直径d=8mm，通过流量scm773Q，在长度l=2m的管段两段，水银压差计读值cm6.9ph，油的密度33mkg109.0，水银的密度33mkg106.13p，求断面平均流速和沿程损失。lhp34．已知二维流动，Kxux，Kyuy，式中K为常数，试求流场的加速度。35．一圆弧闸门，宽度m4b，圆心角045，半径m2R，闸门转轴恰与水面齐平（如图示），求水对闸门的总压力的大小和方向。BROA36．设有一密闭容器，液面上的压强为0.5工程大气压，现在容器底部接一段管道，管长l为4.0m,与水平面成30°，出口断面直径d为50mm，若管道进口断面中心位于水下深度H为5m,管道系统总水头损失mhw3.2，求管道的出流量Q。37．有一管道，已知半径r0＝15cm,测得其流动时水力坡度J＝0.15，试求管壁处和离管轴r＝10cm处的切应力τ。39．有一梯形断面渠道水流为均匀流，已知通过的流量Q＝39m3/s,边坡系数m=1.0，底坡i=0.0002,底宽b=10m,水深h=3m,试求粗糙系数n（用曼宁公式计算）。40．如图所示，一水平管路突然扩大，已知直径d1＝5cm，d2＝10cm，管中通过的流量Q＝0.02m3/s，试求该突然扩大管段的局部水头损失hj。41．试求图中A、B、C三点的相对压强及绝对压强大小，已知当地大气压强为2mkN98。CBA3m1m42.水箱真空M的读数为2mkN98.0，水箱与油箱的液面差H15.m，水银柱液面差m2.02h，油的比重3mkN85.7g，求1h为多少米？hhpH水油120MCHg44．图示平面闸门AB，宽1m，倾角045，左侧水深3m，右侧水深2m，试求静水总压力大小、方向和作用点。AB3m2m45.为了收集某渠道糙率n的资料，今测得流量Q=9.45m3/s，水深h0=1.20m。在长为L=200m的渠段内水面降落Δz=0.16m，已知渠道断面尺寸底宽b=7.0m，边坡系数m=1.5。求n值。3108.0i46．设不可压缩流体平面无旋流动的流速势为xyxy33,它是否满足流体的连续性条件。48.输水管道直径d=50mm，流sm1034.333Q，水银压差计读值mm150h汞柱，沿程损失不计。试求阀门k的局部阻力系数。h阀门49．一自重为9N的圆柱体，直径d＝149.4mm，在一内径D=150mm的圆管中下滑，若圆柱高度h＝150mm，均匀下滑的速度v＝46mm/s，求圆柱体和管壁间隙中油液的粘滞系数μ的值。50．如下图，为测盛水密封容器中液面压强0p，在A点装一U型测压管，已知A点位于液面之下1.5米，H=2米。试求液面的压强p0，并说明是否出现真空。dDhp0ApaH51．在水渠中放置一水平底边的矩形闸门，如图所示。已知闸门宽度b＝5m，闸门高度H＝2.0m,闸门前水深H1＝3m，闸门后水深H2＝2.5m，求作用在闸门上的静水总压力的大小、方向和作用点。52．图示一跨河倒虹吸圆管，管径d＝0.8m，长l=50m，两个30。折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水头损失系数λ=0.024，上下游水位差H=3m。若上下游流速水头忽略不计，求通过倒虹吸管的流量Q。53．已知二维流动txux＝，tyuy，试求1t时流体质点在（－1，－1）处的加速度。54．设石油在圆管中作恒定均匀流，已知管径d＝10cm,流量Q＝500cm3/s,石油密度3/850mkg，运动粘滞系数sm/108.125－，确定每米管长的沿程损失fh。55．混凝土矩形渠道，已知水深h＝0.8m，底宽b＝1.2m，粗糙系数n＝0.014，通过的流量Q＝1.0m3/s，试求渠道的坡度。56.图示有一水平放置的三通水管，干管mm12001d，两支管mm80032dd，045，干管sm231Q，支管流量32QQ，断面1－1处的动水压强21mkN100p，断面1－1到2－2（或3－3）的水头损失gVhw221，求水流作用于支墩的力。Q111Q3xRQ2223357．有一过水断面为矩形的人工渠道，其宽度B为1m，测得断面1-1和2-2处的水深h1、h2分别为0.4m和0.2m，若断面2-2的平均流速为5m/s，试求通过断面1-1的平均流速V1和流量。58.有一圆柱形容器，内盛三种液体，上层为γ1=7.84KN/m3的油，中层γ2=9.8KN/m3的水，下层为γ3=133.28KN/m3的汞。已知各层高度h均为1m，容器直d=1.0m，当地大气压强pa=98KN/m2，试求：A、B点的相对压强(用KN/m2表示)h/2ABhhhd12359.用m14m的矩形闸门垂直挡水，水压力对闸门底部门轴的力矩等于多少？轴4m60.有一梯形断面的渠道，其宣泄流量Q＝2.28m3/s，渠道底宽b＝2.5m，正常水深h＝1.0m，边坡系数m=1.0，壁面n＝0.025，试确定渠道的底坡i＝？62.某速度场可表示为0zyxutyutxu试求：t=0时，通过点A(－1，－1)的流线。63.水流从水箱经水平管路流出，管道上设有一阀门K。已知H=2.0m，水平管路长20m，直径d=20mm，管路进口处的局部阻力ξ1＝0.5，阀门处ξ2＝2.0，沿程阻力系数λ＝0.04，确定管路的流量。64．如图所示串联供水管路，各段管长lAB=500m，lBC=400m，lCD=300m；管径dAB=400mm，dBC=300mm，dCD=200mm；流量q1=50l/s，q2=40l/s,q3=30l/s；若管路的沿程摩阻系数λAB=0.03，λBC=0.035，λCD=0.04；D点所需的自由水头为25m，试求水塔的供水高度H。