流体力学第四节习题答案.doc

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） （a）=；（b）=；（c）+=+；（d）+=+。 4.2伯努利方程中++表示：（a） （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） （a）；（b）=；（c）；（d）不定。 4.4黏性流体总水头线沿程的变化是：（a） （a）沿程下降；（b）沿程上升；（c）保持水平；（d）前三种情况都有可能。 4.5黏性流体测压管水头线的沿程变化是：（d） （a）沿程下降；（b）沿程上升；（c）保持水平；（d）前三种情况都有可能。 4.6平面流动具有流函数的条件是：（d） 无黏性流体；（b）无旋流动；（c）具有速度势；（d）满足连续性。 4.7一变直径的管段，直径=0.2m，=0.4m，高差=1.5m，今测得=30，=40， 处断面平均流速=1.5.。试判断水在管中的流动方向。 解： 以过A的水平面为基准面，则A、B点单位重量断面平均总机械能为： （m） （m） ∴水流从B点向A点流动。 答：水流从B点向A点流动。 4.8利用皮托管原理，测量水管中的点速度。如读值=60mm，求该点流速。 解： （m/s） 答：该点流速m/s。 4.9水管直径50mm，末端阀门关闭时，压力表读值为21。阀门打开后读值降至5.5，如不计水头损失，求通过的流量。 解：（1）水箱水位 （m） （2）阀门开启后，从水箱液面到仪表处列伯努利方程，可得： ∴（m/s） （m3/s） 答：通过的流量m3/s。 4.10水在变直径竖管中流动，已知粗管直径=300mm，流速=6。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）。 解： 以过下压力表处的水平面为基准面，列伯努利方程如下： ∵，m， 取，当时，有： （m/s） 由连续性方程 ∴（mm） 答：细管直径为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=200mm，流量计喉管直径=100mm，石油密度=850，流量计流量系数=0.95。现测得水银压差计读书=150mm，问此时管中流量是多少。 解： 其中：； （m） （m3/s） （l/s） 答：此时管中流量l/s。 4.12水箱中的水从一扩散短管流到大气中，直径=100mm，该处绝对压强=0.5大气压，直径=150mm，试求水头，水头损失忽略不计。 解：（1）以出水管轴线为基准面，列管径与处的伯努利方程，可得： 取，，kPa ∵ ∴ （m/s） （2）从液面到短管出口列能量（伯努利）方程。 （m） 答：水头m。 4.13离心式通风机用集流器从大气中吸入空气，直径=200mm处接一根细玻璃管，已知管中的水上升=150mm，求进气流量（空气的密度=1.29）。 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： 不计损失，取 ∴ 其中 ，则 ∴ （m/s） （m3/s） 答：进气流量m3/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==1m，排风口直径=0.5m，已知排风口风速=40，空气的密度=1.29，不计压强损失，试求风扇前、后断面的压强和。 解： 以过轴线的水平面为基准面，以及截面列伯努利方程： 其中，（m/s），， ∴（Pa） 从大气到断面，列伯努利方程： 其中 ，（相对压强）， ∴（Pa） 答：风扇前、后断面的压强Pa，Pa。 4.15两端开口的等直径形管，管内液柱长度为，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=。 解： 取0-0断面为基准面，由非恒定流的伯努利方程： ∵，，， ∴ ∴ ∵ ∴ 令 ，则 答：液柱的振荡方程。 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=30mm，出口水流速度=54，求水流对煤层的冲击力。 解： 取控制体如图，受力如图。 ∴（kN） 水流对煤层的作用力与构成作用力与反作用力，大小为kN，方向向右。 答：水流对煤层的冲击力kN，方向向右。 4.17水由喷嘴射出，已知流量=0.4，主管直径=0.4，喷口直径=0.1m，水头损失不计，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： ∴ （kPa） （m/s） （m/s） （2）取控制体如图所示，列动量方程。 ∴ （kN） 答：水流作用在喷嘴上的力为kN。 4.18闸下出流，平板闸门宽=2m，闸前水深=4m，闸后水深=0.5m，出流量=8，不计摩擦阻力，试求