1、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） ABB2（a ） = ；（b） = ；（c） + = + ；（d） + = + 。1p23p41zpg23zpg44.2 伯努利方程中 + + 表示：（a）zg2v（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） 12（a ） ；（b） = ；（c） ；（d）不定。1p21p21p24
2、.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 =30ABAdBhAp， =40 ， 处断面平均流速 =1.5 .。试判断水在管中的流动2/mkNp2/kvsm/方向。 解： 以过 A 的水平面为基准面，则 A、B
3、点单位重量断面平均总机械能为：（m）423201.50899.87pvHzg（m）2324.1.5.6.BB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。vh水汞u解： （m/s）3229.8071.60.85Hghpu答：该点流速 m/s。3.854.9 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2/mkN5.5 ，如不计水头损失，求通过的流量。2/mkN解：（1）水箱水位 （m）3210.49.87pHzg（2 ）阀门开启后，从水箱液面到仪表处列伯努利方程，可得
4、：2pvHg （m/s）35.1029.807.45.798pvgH（m 3/s）.5.7.14QA答：通过的流量 m3/s。0.4.10 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1d1vsm/压力表读值相同，试求细管直径（水头损失不计） 。d2d13m解： 以过下压力表处的水平面为基准面，列伯努利方程如下： 221 1wpvpvzzhgg ， m，120wh1320取 ，当 时，有：p22219.87694.8vgz（m/s）29.74由连续性方程 21vA （mm ）122630235.9.74d答：细管直径为 mm。54.11 为了测量石油管道的流量，
5、安装文丘里流量计，管道直径 =200mm，流量计喉管直1d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2d3/mkg书 =150mm，问此时管中流量 是多少。phQd12hp解： 1HgpQKh油其中： ；0.952214420.9.807.359.1d（m）.1ph1HgHgp pQKhKh水油 水 油 100.953.6.58（m 3/s）17（l/s）.2答：此时管中流量 l/s。Q51.24.12 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，1d1p直径 =150mm，试求水头 ，水头损失忽略不计。2d
6、HHd12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：1d2221pvvgg取 ， ， kPa12.02p10.5.3250.6 112v 432150.610.25d（m/s）12240.35.94.v（2 ）从液面到短管出口列能量（伯努利）方程。（m）24.91.780vHg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Ad知管中的水上升 =150mm，求进气流量（空气的密度 =1.29 ） 。3/mkgHAd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，
7、取2aHpvg1.0 ap其中 ，则 0aHg水 （m/s ）210.59874.76.2gv水（m 3/s）247.60.QA答：进气流量 m3/s。154.14 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1d2=0.5m，已知排风口风速 =40 ，空气的密度 =1.29 ，不计压强损失，试3d3vs/3/mkg求风扇前、后断面的压强 和 。1p2d12d3解： 以过轴线的水平面为基准面，以 及 截面列伯努利方程：2d32pvpvgg其中 ， （m/s） ， ，3034231.0232dv （Pa）4 422 233232.90.51967.1vdpv从大气到
8、 断面，列伯努利方程：1d210apvgg其中 ， （相对压强） ，1.a 2312d （Pa）42211.90.56.pv答：风扇前、后断面的压强 Pa， Pa。16.p2p97.4.15 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UL柱振荡，水头损失忽略不计，求液柱的振荡方程 = 。ztf201z解： 取 0-0 断面为基准面，由非恒定流的伯努利方程： 221 01Lpupuzzdlggt ， ， ，1212012 0Luzdlgtt 2t ,uztdt2zgtL令 ，则coszt2gL002ingtzt答：液柱的振荡方程 。002cossigtztLL4.16
9、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d速度 =54 ，求水流对煤层的冲击力。vsm/解： 取控制体如图，受力如图。 vPav2v1PaF2QvF （kN）2220.3154.0614dv 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。F.答：水流对煤层的冲击力 kN，方向向右。2.064.17 水由喷嘴射出，已知流量 =0.4 ，主管直径 =0.4 ，喷口直径 =0.1m，Qsm/3Dsm/d水头损失不计，求水流作用在喷嘴上的力。Dd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： 2210pvgg 4221
10、112dpv（kPa ）205.93.89.5（m/s）124.1.QvA（m/s）2205.93.（2 ）取控制体如图所示，列动量方程。 Fp2v211QvpA 2Fv（kN）20.4129.851.50.93184.239答：水流作用在喷嘴上的力为 kN。34.18 闸下出流，平板闸门宽 =2m，闸前水深 =4m，闸后水深 =0.5m，出流量 =8b1h2hQ，不计摩擦阻力，试求水流对闸门的作用力，并与按静水压强分布规律计算的结果sm/3相比较。解：（1）由连续方程 12Qhbv （m/s）1824vhb（m/s）20.5（2 ）由动量方程，取控制体如图。 P12vF2112QvpAF 2
11、1hFgbhQv2121 40.509.8781（kN）.46（kN）2 21159.73.50.4Fgb静答：水流对闸门的作用力 kN，按静水压强分布规律计算的结果98.46FkN。20.4静4.19 矩形断面的平底渠道，其宽度 为 2.7m，渠底在某断面处抬高 0.5m，该断面B上游的水深为 2m，下游水面降低 0.15m，如忽略边壁和渠底阻力，试求：（1）渠道的流量；（2）水流对底坎的冲力。 .0m0.5.解：（1）以上游渠底为基准面，列上、下游过水断面的能力方程： 221pvpvzzgg其中： ， m， m120a1.2.015.8，11QvABh22QvABhm， m12.0h2.0
12、15.3 21 1222vQzgBh1121222gzgzBhBh129.807.5.7135（m 3/s）8.4（m/s）11.7.52QvABh（m/s）228.4.32（2 ）取控制体如图，列动量方程. P2vFP1v2112QvpA 21Fv21 21hgBQ2121v21.35109.87.08.472.3157（kN）2.4答：（1）渠道的流量 m3/s；（2）水流对底坎的冲力 kN。.Q.F4.20 下列不可压缩流体、平面流动的速度场分别为： （1 ） = ； =xuyx（2 ） = ； =y（3 ） = ； =x2u(2)y试判断是否满足流函数 和流速势 的存在条件，并求 、
13、。解：（1） ，满足连续方程，流速数 存在。0yxu又 ，有旋，故 不存在。1122yxzu ，xyyddx流速数 21yc（2 ） ，流动不存在。0yxu（3 ） ，故流速数存在。21yxx又 ，有旋，故存在势函数 。20yxzuy 流函数 与势函数 满足：2xyuxyy解得： 321,xyxycyd 201cyc320xy又可解得： 231cx 2y dcuyx ，0dc1c 23yx4.21 已知平面流动的速度为直线分布，若 =4m， =80 ，试求：（1）流函数 ；0y0u/ms（2）流动是否为有势流动。 xo解： 已知 ，当 m， m/s。xucy0480xu （s -1） ，202
14、xy由连续性条件： ，0yy 0yu02yxdxdudyd ，当 时， 。210yc0 （s -1）10212yxzu流动有旋。答：（1）流函数 ；（2 ）流动有旋。y4.22 已知平面无旋流动的速度为速度势 ，试求流函数和速度场。2xy解： ；xyx 2224y2xy；2xuxy24yxyu24xddd22xyyx 2224yconst xconstyddyxyx2221xconstycst dy22yx0答：流函数 ；速度场 ， 。2xxyu24yxyu4.23 已知平面无旋流动的流函数 ，试求速度势和速度场。2310yx解： ，3xuyyu ，x213xcy，dcyy2 22211,33
15、xxyxy 答： ； ， 。2y3xuy4.24 已知平面无旋流动的速度势 ，试求速度场。arctnx解： 221xyxuy221y xuy4.25 无穷远处有一速度为 的均匀直线来流，坐标原点处有一强度为 的汇流，试求0u q两个流动叠加后的流函数，驻点位置以及流体流入和流过汇流的分界线方程。解：无穷远均匀直线流的速度势为：在 方向的流速为 ， 方向为零。x0Uy，10U10y在原点的汇流为： ，22lnqxy2q 104Uxarct22yyx零流线方程： 0tn0q驻点位置： 020, 0,1s syx yxU 02sqxy02sqU过 的流线方程为,sx即 0arctn02qUyx答：流函数 ，驻点位置 ，流体流入和流过汇流的分界0ty02sqxU线方程 0arctn2qyx
