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1、第一章 緒論第一題、選擇題1.理想液體是( B )(A)沒有切應力又不變形的液體; (B)沒有切應力但可變形的一種假想液體;(C)切應力與剪切變形率成直線關系的液體;(D)有切應力而不變形的液體。2.理想液體與實際液體最主要的區(qū)別是( D )A不可壓縮; B不能膨脹; B沒有表面張力; D沒有粘滯性。3.牛頓內摩擦定律表明,決定流體內部切應力的因素是( C )A動力粘度和速度 B動力粘度和壓強 C動力粘度和速度梯度 D動力粘度和作用面積4.下列物理量中,單位有可能為m2/s的系數(shù)為( A )A. 運動粘滯系數(shù) B. 動力粘滯系數(shù)C. 體積彈性系數(shù) D. 體積壓縮系數(shù)6.影響水的運動粘度的主要因
2、素為( A )A.水的溫度; B.水的容重;B.當?shù)貧鈮海?D.水的流速。7.在水力學中,單位質量力是指( C )A、單位面積液體受到的質量力 B、單位面體積液體受到的質量力C、單位質量液體受到的質量力 D、單位重量液體受到的質量力8.某流體的運動粘度v=310-6m2/s,密度=800kg/m3,其動力粘度為( B )A.3.7510-9Pas B.2.410-3PasC.2.4105Pas D.2.4109Pas第二題、判斷題1.重度與容重是同一概念。()2.液體的密度和重度 不隨溫度變化。 ()3.牛頓內摩擦定律適用于所有的液體。()4.黏滯力隨相對運動的產(chǎn)生而產(chǎn)生,消失而消失。()5.
3、水的粘性系數(shù)隨溫度升高而減小。()7.一般情況下認為液體不可壓縮。()8.液體的內摩擦力與液體的速度成正比。( )9.水流在邊壁處的流速為零,因此該處的流速梯度為零。( )10.靜止液體有粘滯性,所以有水頭損失。( )12.表面張力不在液體的內部存在,只存在于液體表面。()13.摩擦力、大氣壓力、表面張力屬于質量力。()第三題、填空題2.水力學中, 連續(xù)介質 模型是假設液體是一種連續(xù)充滿其所占據(jù)空間毫無 空隙 的連續(xù)體。3.在水力學中常常出現(xiàn)的液體主要物理性質有 重度 和 粘性 ,在某些情況下還要涉及液體的 壓縮性 、 表面張力和 汽化壓強 等。5.理想液體與實際液體的主要區(qū)別是:是否存在液體
4、的粘滯性。6.牛頓內摩擦定律適用條件是 牛頓流體 、層流運動 。7.內摩擦力與液體的性質有關,并與 速度梯度 和 接觸面積 成正比,而與 接觸面上的正壓力 無關。8.流體受力按照表現(xiàn)形式,分為 表面力 和 質量力 。第四題、名詞解釋2.連續(xù)介質模型:只研究液體在外力作用下的機械運動(宏觀特性),不研究液體內部的分子運動(微觀運動特性)3.黏滯力:當液體處于運動狀態(tài)時,即液體質點之間存在相對運動,則質點之間產(chǎn)生內摩擦力阻礙其相對運動,這種性質稱為粘滯性,內摩擦力即黏滯力。4.理想流體:忽略液體粘性的流體。5.壓縮性:由于流體只能承受壓力,抵抗體積壓縮變形,并在除去外力后恢復原狀,因此這種性質就稱
5、為壓縮性。6.表面張力:液體表面上的液體分子由于其兩側分子引力不平衡,而承受極其微小的拉力。8.表面力:作用于被研究的液體體積表面上的力,其大小與受作用的液體表面積成正比。9.質量力:作用于被研究的液體體積內所有質點上的力,其大小與受作用的液體質量成正比。第五題、簡答題1.什么是理想液體?為什么要引入理想液體的概念?答案:理想液體是指沒有粘滯性的液體。實際液體都具有粘滯性,在液體流動時會引起能量損失,給分析液體運動帶來很大困難。為了簡化液體運動的討論,我們引入了理想液體的概念,忽略液體的粘滯性,分析其運動規(guī)律,然后再考慮粘滯性影響進行修正,可以得到實際水流的運動規(guī)律,用以解決實際工程問題。這是
6、水力學重要的研究方法。2.溫度對流體粘性系數(shù)有何影響?原因何在?答:溫度升高時液體的粘滯系數(shù)降低,流動性增加,氣體則相反,粘滯系數(shù)增大。這是因為液體的粘性主要由分子間的內聚力造成的。溫度升高時,分子間的內聚力減小,粘滯系數(shù)就要降低。造成氣體粘性的主要原因則是氣體內部分子的運動,它使得速度不同的相鄰氣體層之間發(fā)生質量和動量的變換。當溫度升高時,氣體分子運動的速度加大,速度不同的相鄰氣體層之間的質量交換隨之加劇,所以,氣體的粘性將增大。3.文字描述牛頓內摩擦定律。答:流體的內摩擦力與其速度梯度成正比,與液層的接觸面積A成正比,與流體的性質有關 ,而與接觸面積的壓力無關 即。第六題、計算題1.容積為
7、10m3的水,當壓強增加了10個大氣壓時容積減少10升,試求該水體的體積彈性系數(shù)K。解:體積壓縮系數(shù): 體積彈性系數(shù):則K=98.1107Pa2.已知某水流流速分布為,u的單位為m/s ,y為距壁面的距離,單位為m。(1)求y=0.1、0.5、1.0m處的流速梯度;(2)若水的運動粘滯系數(shù),計算相應的切應力。解:(1)則y=0.1處的流速梯度為:y=0.5處的流速梯度為:y=1.0m處的流速梯度為:(2)切應力 則y=0.1處的切應力為:y=0.5處的切應力為:y=1.0處的切應力為:5.一底面積為4045cm2的矩形平板,質量為5kg,沿涂有潤滑油的斜面向下作等速運動,斜面傾角=22.62,
8、如圖所示。已知平板運動速度u=1m/s,油層厚,由平板所帶動的油層的運動速度是直線分布。試求潤滑油的動力粘滯系數(shù)。題1-6圖解:如圖平板所受作用力包括:重力G、斜面的支撐力N、摩擦力T由受力平衡得: 可得 第二章 水靜力學第一題、選擇題1.某點壓強與受壓面的關系是( A )A. 垂直指向受壓面 B. 垂直背向受壓面 C. 平行于受壓面 D. 傾斜指向受壓面2.某點靜水壓強( A )。A的方向與受壓面垂直并指向受壓面;B的大小與受壓面的方向有關;C的大小與容器大小有關;D的大小與液體重度無關3.靜止液體中同一點各方向的壓強( A )A. 數(shù)值相等 B. 數(shù)值不等C. 僅水平方向數(shù)值相等 D. 鉛
9、直方向數(shù)值最大4.在平衡液體中,質量力與等壓面( D )A.重合; B.平行 C.相交; D.正交。5.靜止流體中存在:( A )A.壓應力; B.壓應力和拉應力; C.壓應力和剪應力; D.壓應力、拉應力和剪應力。6.相對壓強的起算基準是:( C )A.絕對真空; B.1個標準大氣壓; C.當?shù)卮髿鈮海?D.液面壓強。7.金屬壓力表的讀值是:( B )A.絕對壓強; B.相對壓強; C.絕對壓強加當?shù)卮髿鈮海?D.相對壓強加當?shù)卮髿鈮骸?.某點的真空度為65000Pa,當?shù)卮髿鈮簽?.1MPa,該點的絕對壓強為:( D )A.65000Pa; B.55000Pa; C.35000Pa; D.
10、165000Pa。10.選擇下列正確的等壓面:( C )A. A A B. B B C. C C D. D D 11.液體中某點的絕對壓強為100kN/m2,則該點的相對壓強為( B )A. 1 kN/m2 B. 2 kN/m2 C. 5 kN/m2 D. 10 kN/m213.圖示封閉容器內,液面壓強p0與當?shù)卮髿鈮簭妏a的關系為( C )Ap0pa Bp0pa Cp0pa D無法確定 14.盛水容器 a 和 b 的測壓管水面位置如下圖所示,其底部壓強分別為 pa和 pb。若兩容器內水深相等,則 pa和pb的關系為 (A) A pa pb B. pa ; B.=; C.; D.0測 壓 管
11、水 頭 線總 水 頭 線v002.定性繪出圖示管道(短管)的總水頭線和測壓管水頭線向。 v0=0v0=0測壓管水頭總水頭線v0=0v0=02.一水平變截面管段接于輸水管路中,管段進口直徑d1為10cm,出口直徑d2為5cm。當進口斷面平均流速v1為1.4m/s,相對壓強p1為58.8kN/m2時,若不計兩斷面間的水頭損失,試計算管段出口斷面的相對壓強。取d1及d2直徑處的漸變流斷面1-1斷面及2-2斷面,基準線選在管軸線上,由連續(xù)性方程:v1A1=v2A2。寫1-1斷面到2-2斷面的伯諾里方程:3.一矩形斷面平底的渠道,其寬度B為2.7m,河床在某斷面處抬高0.3 m,抬高前的水深為1.8 m
12、,抬高后水面降低0.12m,若水頭損失hw為尾渠流速水頭的一半,問流量Q等于多少?取如圖所漸變流斷面1-1及2-2,基準面0-0取在上游渠底,寫1-1斷面到2-2斷面的伯諾里方程:6.所示輸送海水的管道,管徑d0.2m,進口斷面平均流速v=1m/s,若從此管中分出流量Q1=0.012m3/s,問管中尚余流量Q2等于多少?設海水密度為1.02103kg/m3,求重量流量gQ2。由有分流情況的連續(xù)性方程知:Q=Q1+Q2 8.一大水箱下接直徑 d150mm之水管,水經(jīng)最末端出流到大氣中,末端管道直徑d75mm,設管段AB和BC間的水頭損失均為 ,管段CD間的水頭損失 ,試求B斷面的壓強和管中流量。
13、以水箱水面為基準面,對0-0到D-D寫能量方程:由連續(xù)性方程:又由0-0面到B-B寫能量方程:9.如圖所示分叉管路,已知斷面1-1處的過水斷面積,高程,流速,壓強;2-2斷面處,3-3斷面處,1-1斷面至2-2和3-3斷面的水頭損失分別為3m和5m,試求: 2-2斷面和3-3斷面處的流速v2和v3; 2-2斷面處的壓強p2。解:(1)列斷面1-1和斷面3-3間的能量方程:式中,即;,即;水頭損失;取動能修正系數(shù),代入能量方程,得:解得3-3斷面處的流速由連續(xù)性方程可知:,即式中,;,代入連續(xù)性方程,解得2-2斷面處的流速(2)列斷面1-1和斷面2-2間的能量方程:式中,即;,;水頭損失;取動能
14、修正系數(shù),代入能量方程,得:11.如圖鉛直放置的有壓管道,已知d1=200mm,d2=100mm,斷面1-1處的流速v1=1m/s。求(1)輸水流量Q;(2)斷面2-2處的平均流速v2;(3)若此管水平放置,輸水流量Q及斷面2-2處的速度v2是否發(fā)生變化?(4)圖a中若水自下而上流動,Q及v2是否會發(fā)生變化?解:(1)輸水流量Q(2)斷面2-2處的平均流速:根據(jù)連續(xù)性方程(3)若此管水平放置,輸水流量Q及斷面2-2處的速度v2不會發(fā)生變化。(4)若水自下而上流動,Q及v2不會發(fā)生變化。13.水流通過變截面彎管,若已知彎管的直徑,流量。斷面A-A的相對壓強,管中心線均在同一水平面上,求固定此管所需的力(不計水頭損失)。解:A-A斷面與B-B斷面伯努利方程 (1)由連續(xù)性方程得 (2)聯(lián)立(1)、(2)可求出,及 所選的控制體如圖所示,列X軸方程 (3)列Y軸方程 (4)求出,由作用力與反作用力原理得所需力 (由于夾角沒給出,所以不能給出具體答案)