流体力学试题及答案

答案

一、判断题（每题1分，共10分）

1、× 2、× 3、× 4、√ 5、× 6、× 7、√ 8、× 9、√ 10、×

二、填空题（每空2分，共20分） 1、 体积 2、 减小 、 增大 3、 绝对静止 、 相对静止 4、 等压 、 等密 5、 水静力学 6、 a/4 、 a

三、单项选择题（每题2分，共30分） 1、C 2、B 3、A 4、D 5、A 6、B 7、B 8、C 9、C 10、C 11、C 12、A 13、A 14、B 15、D

四、计算题（共40分）

zI?1、如图所示盛水U形管，静止时，两支管水面距离管口均为h，当U形管h绕OZ轴以等角速度ω旋转时，求保持液体不溢出管口的最大角速度ωmax。（10分）

解：由液体质量守恒知，Ⅰ管液体上升高度与Ⅱ液体下降高度应相等，且两者液面在同一等压面上，满足等压面方程：

II?2r22g?z?C 3分

aa>bb液体不溢出，要求：zI?zII?2h 2分 以r1=a，r2=b分别代入等压面方程得：

??2gha2?b2 3分

gha2?b2 2分

??max?22、为测定90o弯头的局部阻力系数，在A、B两断面接测压管，流体由A流至B。管径d＝50mm，AB段长度LAB＝0.8m，流量qv=15 m3/h，沿程阻力系数λ＝0.0285，两测压管中的水柱高度差Δh＝20mm，求弯头参 的局部阻力系数ξ。（15分） 解：vA?vB?v?qv?2?d4153600???0.0542?2.12(m/s) 2分

对A、B列能量方程：

22PAvAPBvB?zA???zB??hf 3分 ?水g2g?水g2gPAP?zA?1?z1?水g?水gPBP?zB?2?z2?水g?水g 2分

22vAP2vB??z???z??hf 2分 ?水g12g?水g22gP1又?vA?vB?v

?hf?P1?水g?z1?P2?水g?z2??g?hP1?P2?(z1?z2)?汞??h 2分 ?水g?水g又hf?h??h?lv2v2???? 2分

d2g2g2glv22g??hl???2(hf??)?2(汞??h)??d2g?水dvv2?9.8?0.02136000.8?(?1)?0.028510000.052.122?0.64? 2分

3、已知：一闸门如图，h1＝2m，h2＝3m，h3＝5m，闸门宽B＝2m，γ1＝9806 N/m3，γ2＝12000N/m3，γ3＝46000 N/m3。求作用在AB板上的合力，以及作用在B点的合力矩。（15分）

解：

F1??1ghc1A1??1h1h1B?9806?1?2?2?39224(N)2 2分

F2'??1gh1A2?9806?2?3?2?117672(N) 2分 F2''??2ghc2A2?12000?1.5?3?2?108000(N) 2分

F3??3ghc3A3?46000?2.5?(2?3)?2?1150000(N) 2分

F合?F3?F1?F2?1150000?39224?108000?885104(N) 2分

h3hhh?F1?(h2?1)?F2'?2?F2''?233235233?1150000??39224?(3?)?117672??108000??1488324.2(N.m)3323 4分 MB?F3?即作用在AB板上的合力为88.5KN，作用在B点的合力矩为1488324.2N·m。 1分