工程流体力学习题及答案

1 某种液体的比重为3，试求其比容。 （答：3.3×10-4米3/公斤）

2 体积为5.26米3的某种油，质量为4480公斤，试求这种油的比重、密度与重度。 （答：0.85；851公斤/米3；8348牛/米3）

3 若煤油的密度为0.8克/厘米3，试求按工程单位计算的煤油的重度、密度与比容。 （答：800公斤力/米3；81.56公斤力·秒2/米4；1.25×10-3米3/公斤力） 4 试计算空气在温度t=4℃，绝对压力P=3.4大气压下的重度、密度与比容。 (答：42.4牛/米3；4.33公斤/米3；0.231米3/公斤）

5 试计算二氧化碳在温度为t=85℃，绝对压力P=7.1大气压下的重度、密度与比容。 （答：104牛/米3；10.6公斤/米3；0.09厘米3/公斤 ）

6 空气在蓄热室内于定压下，温度自20℃增高为400℃，问空气的体积增加了多少倍？ （答：1.3倍）

7 加热炉烟道入口烟气的温度t入900℃，烟气经烟道及其中设置的换热器后，至烟道出口温度下降为t出500℃，若烟气在0℃时的密度为1.28公斤/米3，求烟道入口与出

0口处烟气的密度。 （答：公斤/米3；0.452公斤/米3） 0.298人出8 试计算一氧化碳在表压力为0.3大气压、温度为8℃下的重度。 （答：15.49牛/米3）

9 已知速度为抛物线分布，如图示 y=0，4，8，12，17厘米处的速度梯度。又若气体的绝对粘性系数为

2.13105牛·秒/米

3

，求以上各处气体的摩擦切应力。

9 题图

10 夹缝宽度为h，其中所放的很薄的大平板以定速v移动。若板上方流体的粘性系数为，

下方流体的粘性系数为K，问应将大平板放在夹缝中何处，方能使其移动时阻力为最小？

（答:

h1k或k1kh）

11 如图所示，一正方形b×b=67×67厘米2、质量为12公斤的平板，在厚油膜支承下，以匀速v=0.18米/秒沿一斜面滑下，问油的粘性系数是多少？

1.3毫米的

10 题图 11 题图

（答：0.728牛·秒/米2）

12 如图所示，气缸直径D1=16厘米，活塞直径D2=16厘米，质量0.97公斤，若活塞以匀速0.05米/秒在气缺内下降，试求油的粘性系数是多少？

12 题图 15 题图

（答：0.63牛·秒/米2）

13 直径为150毫米的圆柱，固定不动。内径为151.24毫米的圆筒，同心地套在圆柱之外。二者的长度均匀250毫米。柱面与筒内壁之间的空隙充以甘油。转动外筒，每分钟100转，测得转矩为9.091牛·米。假设空隙中甘油的速度按线性分布，也不考虑末端效应。计算甘油的粘度

（答：0.729帕·秒）

14 均热炉油进口重油的粘度1.6E，重油的密度为。

960公斤/米3，求重油此时的绝

对粘性系数为若干？ （答：7.45×10-3帕·秒）

15 如图所示，一平板在油面上作水平运动，已知速度v=1米/秒，板与固定边界的距离毫米，油的粘滞系数

11.15牛·秒/米2，由平板所带动的油层的运动速度呈直线分布，

求作用在平板单位面积上的粘滞阻力为多少？ （答：1.15×10-3牛）

工程流体力学习题及答案（2）

1 截面积为30厘米2的活塞，以60牛顿重的力作用在液面上，试将活塞对液体产生的压力用大气压、牛顿/米2及米水柱高为单位来表示。 （答：2×104牛/米2，0.197物理大气压，2.04米水柱）

2 如图示加热炉出钢口炉门开启机构，开启炉门时，由气缸上端导入压缩空气；关闭炉闭时，由气缸下端导入压缩空气，若压缩空气的压力为2大气压，炉门重550牛顿，配重为250牛顿，求活塞面积应为多少，摩擦不计。

2 题图 3 题图

（答：1.48×10-3米2）

3 如图示，比重计重0.4牛顿，其球泡体积

15厘米3，管外径d=25毫米，问在用比重

计测定水与煤油（密度为760公斤/米3）的比重时，比重计的管子淹没在液面下的深度h各为多少？

（答：h煤油=7.88厘米，h水=5.25厘米）

4 如图示，水管直径d为15毫米，管路内水的表压PM为2.5大气压，若a=100毫米，b=500毫米，问浮球的直径最小应为多少，才能保证将阀门关住？

4 题图 5 题图

（答：0.113米）

5 如图示，将一封闭的玻璃管装满水后，倒置在水槽上；若大气压为735.6毫米汞柱，水温t=4℃，求此时玻璃管内的水柱高h为多少？又若将水温升高为20℃与80℃，则水柱高h又为多少？水在4℃，20℃，80℃下的密度与汽化压力见下表。

P与 汽化压力Pv牛顿/米2 密度公斤/米3 （答：9.94米，9.78米，5.33米） 6 已知海水重度随海水深度变化的关系为一点压力的表达式。

2（答:P0hKh2P0）

33t=40℃ 617 1000 t=20℃ 2310 998.2 t=80℃ 47300 971.8 0Kh，试导出确定海洋中深为h的任

7 如图示，气柜1与2内充满空气，若压力表A的读数为2.1大气压，真空计c的读数为78毫米汞柱，若大气压为10米水柱，试问安装在气柜1上而露在气柜2中的压力计B的读数是多少？

（答：2.206大气压）

8 如图示，U型管水银压力计原先的读数为h毫米，现将压力计向下移动距离a毫米，压力计的读数为h+△h毫米，试求出压力计读数的改变值△h与a之间隔关系。

7 题图 8 题图

（答：h水·a1汞水2）

9 为测定运动物体的加速度，可在物体上安装一如图示的U型管随物体一起运动。若在物

体运动时测得两支管的液位差h=5厘米，若两支管间距l速度a是多少？

30厘米，问此时物体运动的加

9 题图 10 题图

（答：1.63米/秒2）

10 如图示，一底为正方形b×b=200×200毫米2的容器，自重G=40牛顿，装水深度h=150毫米，在重量Q=250牛顿物体的拖动下沿平面滑动，若容器与平面间的摩擦系数问欲保证在此情况下容器内水尚不致溢出，则容器的高度H最少要多少？ （答:0.213米）

11 如图示的U型管水银压力计，h176厘米，h2大气压力为756毫米汞柱，求压力Px。 （答：1611米/Hg）

12 如图示的倒装差压计，油的比重为求Px-Py的值。

0.3，

152厘米，油的比重为0.85，

0.86，h1=165厘米，h2=152厘米，h3=50厘米，

11 题图 12 题图

（答：-4560牛/米2）

13 如图示，水柜A上安装有一多管式压力计，若H=4米，h1=1.1米，h2=0.9米，h3=1.3米，h4=1.3米，水柜水面上为空气，试问安在水柜顶部的压力计M的读数为多少？

（答：3.3×104牛/米2）

13 题图

14 为测定汽油库内油面的高度，在图示装置中将压缩空气弃满AB管段。已知油的重度

06.87千牛/米3，当h=0.8米时，相应油库中汽油深度H是多少？

14 题图 15 题图

（答：1.14米）

15 尺寸为bcl的飞机汽油箱，所装汽油量为容器容积的三分之一，飞机作水平等加速飞行，试确定：

1）汽油自由液面碰到油箱底边时的加速度a。

2）汽油自由液面达到油箱中心时（即油箱停止供油时）的飞机加速度a。 （不计油箱圆角的影响，已知尺寸比例b：c=1：2） (答：3.27米/秒2，14.7米/秒2)

16 如图为一盛有水的圆筒形容器，以角速度绕垂直轴作等角速旋转，试求超过多少转数时可露出筒底。

（答

1gh） R

16 题图

17 如图示，各盛水器形状不同，但底面积相同，盛水深度也相同，问桶底所受的总压力是否相同，为什么？底所受的总压力是否等于盛水的重量。

17 题图

18 在圆球表面形三个测压孔，并用橡皮管分别与多管压力计连通（用虚线表示），气流吹过时测得hA=0，hB=60毫米，hc=30毫米（均为垂直高度差），如图示。多管压力计中液体的重度为7840牛/米3，大气的压力为760毫米汞柱。试计算A、B、C三点的压力。

18 题图

（答：760毫米汞柱，756.5毫米汞柱，758.2毫米汞柱）

19 如图为一开口容器，已知ax=ay=4.903米/秒2，AB=BC=1.3米，求A、B、C各点处的

压力。

19 题图

（答：0；17.千帕；11.52千帕）

20 旋风除尘器的下端出灰口插入水中，使其内部与大气隔形，称为水封。求管口必须插入水中的深度h。若：除尘器内为正压，P=100毫米水柱。

20 题图

工程流体力学习题及答案（3）

1 如图所示，d=80毫米的一分流管，其壁上等距离开有四处分流口，若分流器底端封闭，经各分流口流出的流量为q1=q2=q3=q4米3/秒，求分流管截面22与44上的流速是多少？ （答：8.97米/秒；2.99米/秒）

1 题图

2 某厂均热炉以重油为燃料，重油罐高与直径均为5.5米，以仪表测得油罐油面每小时下降25厘米，若均热炉工段经常有九座炉子在生产，试求每座炉子的平均耗油量，重油密度

970公斤/米3。 （答：1公斤/时）

3 试证明以下流场是否能存在（即是否满足连续方程）；a)u=4，v=3；b)u=4,3x；c)u=4y,v=0；d)u=4y,v=3x；e)u=4y,v=-3x；f)u=4y,v=-4x；g)u=4xy,v=0。 若流场存在，则画出其流线图。 4 已知

usinytlnxy vcos2xty/x

试问流动是否能连续。

5 试证明一维稳定管流的连续方程式也可以写为

dAdVd0 AV6 今拟设计一锥形收缩喷咀，已知喷咀进口直径d1=60毫米，水流流量Q=0.012米3/秒，设若需将喷咀出口流速提高为进口的两倍，问喷咀出口直径d2与流速v2为多少？ （答：42.4毫米；8.49米/秒）

7 如图所示为测量空气流速的皮托管，压差计的读数为h=250毫米水柱，空气的密度为

1.23公斤/米3，求空气的流速。

（答：63米/秒）

7 题图

8 如图所示，在阀门打开的情况下，风管内空气的流速为v=30米/秒，酒精压力计的读数为h=100毫米，若空气与酒精的密度各为a（答：0.174米酒精柱）

9 为测定离心式通风机的进风量，在风机吸风口装置了吸风量筒，直径d=200毫米，如图示，若空气的密度为 1.29公斤/米3，真空计读数h=250毫米水柱，试求风机的吸风量。

1.29公斤/米3， s800公斤/米3，

8 题图 9 题图

（答：1.93米3/秒）

10 如图所示，水经由一串联管段流过，流量Q=50米3/时，管径d1=200毫米，d2=150毫米，H=2米，在11与22截面上测得压力分别为PM1=4大气压，PM2=3.5求截面11与22间的压头损失。 （答：约3米水柱）

10 题图

11 如图，水自密封容器沿管路流出，容器液面上的真空度为1千牛/米2，不计损失求：1）流量；

2）A点流速；

3）管中压强最低点的位置及其负压值。

（答：155升/秒；19.74米/秒；136.9千牛/米2）

12 如图所示，水流经一倾斜管段流过，若d1=60毫米，d2=100毫米，h1=1.5米，h2=1.2米，A点处流速为2.4米/秒，不计比能损失，求B管内水面高度为多少？

11 题图 (d1=100mm d2=150mm) 12 题图 （答：1.51米）

13 如图所示，水流流速v1=6米/秒，d1=300毫米，若要求两个压力计的读数相同，则管径d2应该是多少？不计损失。 （答：235米）

13 题图 14 题图

14 如图所示的管路，若当时水温下水的汽化压力为0.2大气压，不计损失，试求此时管道中的最大流量。 （答：0.02 米2/秒）

15 如图所的管路，若当时水温下水的汽化压力为0.32大气压，试问当管路中通过的流量为最大时，管B端的标高是多少？不计损失。 （答：26.8米）

15 题图

16 如图所示，水流经管径d=50毫米管顶端的两圆盘间的夹缝射出，设水流在夹缝中为径向流动，不计损失，试求点A、B、C、D处水流的压力。 （答：5545牛/米2，1221牛/米2-3662牛/米2，0）

16 题图 17 题图

17 如图所示，水流自管段射出，d1150毫米，d2的读数。

（答：0.1125米3/秒 53000牛/米2）

18 如图所示，水自由流股射在一圆盘上，流动情况如图，试求水流的流量，不计损失。 （答：1.78102米3/秒）

19 如图所示，两块很长的平行平板，长为2L，其间距为B，若上平板以均速 v向下运动，将板间充满的流体挤出，按平板问题考虑，求当a）若出流速度均匀分布；b)若出流速度为抛物线分布时的出流流量及最大速度。 （答：a）

100毫米，试求水流流量及压力计

L3Lv；v b）v；Lv) B2b

18 题图 19 题图

20 如图所示一油罐。油面上空气压力维特为表压PM0100毫米汞柱，油经由罐壁上直

径为50毫米的一管咀流出，若不计损失，试求罐内油面下降0.7米所需的时间，油的比重为0.9。

（答：约159秒）

20 题图

21 二维收缩通路如图示，其宽度，进口处为b,出口处为

b，理想不可压缩流体(密度为)2分层流过进口，流速下一半为v1，上一半为

v1，两层不相掺混，压力在进口出口上均匀不2变化，求P1P2及出口截而处上下层流体所占区域之比

b1。 b2pv1（答：1.54；1.69）

22

21 题图

22 放置在平面上的一套管，管径D=150毫米，喷咀出口直径d=50毫米，管内水的流量为

Q0.057米2/秒，阻力不计，求水流过时S螺栓上所受之力。

（答：9195牛）

22 题图 23 题图

23 如图所示，流股以45°角自一窄缝射出冲击在一平板上，若出流的流量为q0，不计阻力及重力，求平面上流体流量q1与q2的比值。 (答：0.17)

24 如图所示，在进行圆柱绕流的阻力测定时，测得情况如图，求圆柱对流体的阻力。 (答：4pd2v0)

24 题图 25 题图

25 一变直径弯管，轴线位于同一水平面，转角a60，直径由dA200毫米变为

22

dB150毫米，在流量Q0.1米/秒时压力PA18千牛/米，求水流对AB段弯管的

作用力。(不计弯段的阻力损失)。 （答：Rx0.538千牛，Ry0.598千牛）

26 如图所示，压缩空气通过一引射器抽吸水池中的水，若d1，d2，h及水均为已知参数，不计损失，求压气罐中的气体相对压力至少应有多大？ （答：水h(d2/d1/1)4）

26 题图 27 题图

27 如图所示，一矩形管路的90弯头，内外壁的曲率半径分别为R2和R1，若断面流速分布为VRC，R为从曲率中心算起的半径距离，C为常数，流体的重度为，求P1P2的

表达式。

11（答：C2222gR1R2 ）

28 如图所示，一喷射泵，高压水自截面积A145厘米2的管内以流速v127米/秒射出，将所输送的水以流速vs3米/秒引射带入截面积A=540厘米2的管道内，在截面22以，两股水流完全混全阻力不计。a)求截面22上水的流速；b)设在截面上压力均匀分布为P1，求

P1P2。

（答：-4.4×104牛/米2）

28 题图

29 如图所示，装有水泵的机动船逆水航行，水速为1.5米/秒，相对于岸上的船速为9米/秒，水泵从船首进水，从船尾喷出，相对于船体速度为18米/秒的射流，流量为0.15米3/秒，若水泵的输出功率为21千瓦，求射流对船体的推力及喷射系统的效率。 （答：1125牛，40%）

29 题图

30 如图所示，上下两个水箱，盛水深度相同，底部均有出口直径d=0.2米的流线型喷咀，下水箱的箱重和箱中水共重1.120千牛，如将称台置于下水箱的下面，称的读数将为多少？

（答；2.32千牛）

30 题图 31 题图

31 如图所示，空气从A、B两口（截面积皆为5厘米2）进入贮箱，入口绝对压力为1.08×105牛/米2，流速v=30米/秒并从C（截面积为10厘米2）流出，出口压力为1个大气压，进出流动皆为稳定流，空气密度为1.293公斤/米3，求两反作用力R1和R2。 （答：5.11牛；9.53牛）

32 如图所示，一底端封闭的管口，开有宽为6毫米，长l1.8米的窄缝，水由窄颖径向射

出

，

成

为

厚

6毫米的水片，若水流量为

0.027米3/秒，求水流作用在管上以BB为转轴的力矩。 （答：121.5牛米）

32 题图

33 如图所示，重度与流速v相同的两流股相遇后流去的情况如图示，求角。

QQ2（答：arccos1）

QQ12

33 题图 34 题图

34 如图所示，d=200毫米，D=300毫米，12.5厘米，管内水流速度v=3米/秒，求水流作用在锥体上的力。 （答：约862牛）

35 如图所示，水流在明槽中以流速v012米/秒，水深h=0.6米，漫过H=1.2米的平台流去，若明槽宽B=1.2米，求水流在流动方向上作用于平台上的力。 （答：约9504牛）

35 题图

工程流体力学习题及答案（4）

1 管内水的流量Q=15升/秒，管径d=100毫米，水温t=50℃，试确定管内水流状态是层流还是紊流？ （答：紊流）

2 柴油经直径d=8毫米的管子送往烧咀，若烧咀每小时耗油量为35公斤，油的密度900公斤/米3，粘性系数0.14帕·秒，试确定内柴油的流态。 （答：层流）

3 绝对压力为2大气压，温度为32℃的空气在管径d=100毫米的管内流动，问空气尚能维持为层流状态的最大流量是多少？ (答：1.47x10-3米3／秒)

4 流体自管径d175毫米的管段流入直径d2150毫米的管内b若流体在管径75毫米的管段内雷诺数为20000，问在150毫米的管内雷诺数是多少？ (答：104)

5 一垂直向上放置的喷管，长0.5米，直径d140毫米，d220毫米，若喷管进口水压为1表大气压，喷管的压头损失为hw1.6米水柱，若不计空气的阻力，试求喷管内水的流量与喷出的水柱上升所能达到的高度。 （答：4.12×10-3米3/秒；8.42米；）

6 若喷射器喷咀紧前截面上速度分布如图所示，试计算动能流速修正系数a与动量流速修正系数。 （答：1.41；1.21；）

6 题图 7 题图

7 如图所示一二维槽道，其流量q1.66米3/秒，试计算a与。

（答：1.23；1.03；）

8 一水平放置的喷管，d1150毫米，d275毫米，若喷管进口前水压为0.82表大气压，且a1.05，喷咀出口射流a1.01，若流量为0.062米3/秒，试计算喷管一段内的压头缶失；又若设a1，则压头损失又是多少？ （答：-1.3米水柱；-1.23米水柱）

9 试证明圆管不可压缩流体层流运动情况下a2，1.33。

10 题图

10 石油（0.9，v1.3厘米2/秒）经长L=3600米，直径D=100毫米的输内A处输往B处。试求：（a）若B点位于A点之下b=22米，输油量Q1350米/日，则在起始端A处，油泵需达到之压力应为若干？(b)若C点位于A之上a90米，试求C处之压力，管长

LACLCBL/21800米。

（答：24.5大气压；3.5大气压。）

11 如图所示，沿虹吸管输送石油，Q1升/秒。试求1）若H=2米，长L=44米，石油运动粘性系数v1厘米2/秒，密度900公斤/米3，所需采用的管径d是多少？2）若在断面Y处最大许可的真空度为5.4米水柱，则许可放置的最大高度Zmax是多少？ （答：55毫米；4.98米。）

11 题图 12 题图

12 如图，矩形平底船的尺寸为宽2米，长l4米，高0.5米，船重G=7.85千牛，底部有一直径d=8毫米的小圆孔，流量系数0.6，问打开小孔后需多少时间，船将沉没。 （答：20.8小时）

13 设有两个由多孔隙材料制成的同心圆筒，不可压缩流体在其夹缝间作径向稳定层流运动，忽略端头效应不计。①试根据连续方程证明：rvr且为常数。②试将运动方程简化，以得到以下用表出的压力分布的表达式：

dvdvrrdrdrdd0 rddz

③ 试证明将上式中的

1R22ddr积分可得到：

pvrR2rR1r14 流体在圆管内作紊流运动。 ① 试利用下式：

vvmaxv4vy2n，证明：； 并证明当n7则Rvmax5vmax(n1)(2n1),1n2②将式（4-50）在管截面上积分，以求得管截面上平均流速与最大流速之比（即忽略层流边层所引起的误差），并将之与a项所得结果进行比较。 15 如图所示，文杜里流量计测水流量，试判断压差1）H；2）H（）；3）其它

p1p2

15 题图

16 有一圆形输水管，直径为D=1.0cm。管内水流的断面平均流速为0.25米/秒，水温为10℃，试判别水流的流动型态。若直径改为2.5厘米，水温不变，管中流态又如何？当由紊流变为层流时，流量应为多少？若直径仍为2.5厘米，温度也不变，但改为输送石油（v0.4厘米

2

/秒），如要求管中仍保持为层流流动，则断面平均流速允许最大值为多少？

16 题图

17 设两个尺寸形状均相同的管道，上管中气体自左向右流动。下管中气体自右向左流动，两管入口处流速相等w1w2w，又知P2P2，问P1与P1谁大？（略去流动中的阻力损失）

17 题图 18 题图

18 如图所示，连接两个油池的长L=4米，直径d=50毫米，若油的粘性系数1泊，比重0.92，油池液面高h10.8米，h20.3米，试确定管内油的流量，计算时，取管进口的局部阻力系数K0.5。 （答：1.5×103米3/秒。）

19 如图所示，一机器所需的润滑油由一高位油箱供给，长L=5米，管径d=6毫米，油的运动粘性系数v1.5厘米2/秒，比重0.82,若润滑油流量Q=0.4厘米3/米，油出口处的压力为大气压，问油箱液面高h应为若干？ （答；0.94米）

20 管径d=200毫米，管壁绝对粗糙0.5毫米，水温t=10℃，问管内水流的流量Q最大是多少？在此情况下，层流边层尚能将管壁粗糙盖住。 （答：0.0052米3/秒）

21 温度为10℃的水，以Q=100米/时的流量，在管径d=200毫米，绝对粗糙0.1毫米的管内流动，试确定管流的沿程阻力系数。 （答：0.0165）

22 温度为5℃的水（v0.0151厘米2/秒）沿管径d=100毫米，绝对粗糙0.3毫米的管内流动，问当水的流速自v10.5米/秒增为v21.5米/秒时，管流沿程阻力系数有何变化。 （答：下降(0.029→0.026)

3

23 温度为10℃的水（v0.0131厘米2/秒），在管径d=200毫米，长l200米，绝对粗糙0.5毫米的管内流动，试求流速为v10.1米/秒与v20.8米/秒的两种情况管流的沿程阻

力。

（答：约.0116；0.79（米水柱））

24 如图所示，水箱水面高H=0.5米，阀门直径d=12毫米，其局部阻力系数K=4，不计沿程阻力，试求水下由箱出流的流量。 （答：1.5 8×10-4米3/秒）

24 题图 25 题图

25 如图所示，管径d=75毫米的管子上装置有一局部阻力系数K=4的阀门，若连接阀门前后的水银差压计读数h=58毫米，试求管内水流流量是多少？ （答：8.7×10-3米3/秒）

26 如图所示，一突然扩大管长d1=50毫米,

d2=100毫米，水流流量Q=15米3/时。

比压计内所装测示液体为四氯化碳，15.7千牛/米3，h=173毫米，试确定此突然扩大管段的局部阻力系数，并与其理论值相比较。

27 如图所示，一突然扩大管长d1=100毫米，长L=80米的管子相连接，管壁绝对粗糙0.2毫米。问当管中水的流量为Q=30米3/时时，两水柜水面高差H是多少？若水的运动粘性系数v0.131厘米2/秒，90º管弯头圆弧半径R=100毫米，阀门阻力系数K=4。 （答：1.45）

26 题图 28 题图

28 加热炉供风管道管径d=300毫米，长L=24米，管壁绝对粗糙0.2毫米，风量Q1200米3/时，风管上装有三个90º圆弧半径R=300毫米的弯头，若空气的密度1.2公斤/米3，

2

v0.157厘米/秒，问这段风管上全部阻力产生的压力降是多少？

（答： 34.2牛/米2）

29 如图所示，水由水也经自流水管流入水泵的吸水井内，水泵安装高于水池水面h=2米。自流水管长L=20米，管径D=150毫米，水泵吸水管长L=12米，管径d=150毫米，管流沿程阻力系数λ=0.03，管配件局部阻力系数如图示。若水泵进口处最大允许的真空为6米水柱，求水泵的最大输入水量。并求此情况下的z是多少？ （答：0.038米/3秒；1.45米）

29 题图 30 题图

30直径D=600毫米的管路上装有一平盘碟阀，开度与轴线成角α=60°，此开度下碟阀的局部阴力系数，Ks=118,求阀作用于管路的轴向力及水流作用于阀的力，若水流流量Q=140升/秒。

（答：4.09×103牛；4.72××103牛）

31如图所示，一离心式泵，自水温为60℃的热水井内抽吸的水量为50米2/小时。泵吸水管

全长L=6米，管d=100毫米，其上有两个圆弧半径R=100毫米的90弯头，底阀的局部阻力系数KV=2.5，管沿程阻力系数λ=0.028。60℃下水的汽化压力为Pt=0.2大气压（绝对），若要求水在进泵时，其压力沿比汽化力高0.2大气压，求泵可能安装在水井面上的最大高度hso (答：5.4米)

31 题图 32 题图

32如图，一高位大水池的侧壁有开一径d=10毫米的小圆孔，水池水面比孔口高H=5米，孔口比地面高Z=5米，求泄流量（Q及射程X：1）若侧壁厚度 δ=3毫米；2）若侧壁厚度δ=40毫米。

（答：0.482升/秒；6.71米；0.638升/秒；8.20米）

33如图所示，水由水池经长L1=25米，管径d1=75毫米的管子流入水柜B内，再经L2=150米，d2=50毫米的管子流入大气中，若H=10米，沿程阻力系数λ2=0.04又局部阻力系数总和S1=3.5 S2=4，求管人水的流量及水面间高差H1。又若再并联上一根L4、d1的管子，则管系内的流量有何变化。

（答：2.44×10米/秒和2.46×10米/秒；约0.23米）

-3

3

-3

3

33 题图

34如图所示，水由水箱在固定水头H=15米下，经长L=150米，管径d=50毫米的管子出流入大气中，管路沿程阻力系数λ=0.025，局部阻力不计，若拟将流量增大20%，问需并联同管径管子子的管长X是多少？ （答：约62米）

34 题图

35水塔向运水车供水的管路系统如图，运水四水箱容积为20米3，要求在10分钟内注满。H=20米，L1=800米，沿程阻力系数取为λ=0.03，局部阻力不计，若只连接上L2、d1,问对运水箱注注满时间有何影响？已知L2=20米，L3=80米 （答：约0.162米；延为15.5分钟）

36如图所示，水经由两条一样的管路L2=L3=25米，d2=d3=50毫米出流入大气，要求流量Q5升/秒相同。若H=10米、h=7米，管流沿程阻力系数0.03，求管长为L1=50米的管子的管径d1,及装在L3上的阀门的局部阻力系数K.又问,如果将L3上的阀门关闭,则管路内的流量Q及B点的压力各是多少?

(答：约95毫米；9.05 5.555×10-3米/秒；6.46米水柱)

35 题图 36 题图

37 如图所示，管长L1=40米，管径d1=75毫米，H1=4米，H2=3米，沿程阻力系数0.03，在阀门打开的情况下，各支管局部阻力系数之和各为5。若管长L2=25.5米，L3=71.5米，要求经由压P=1.5表大气压的干管送至L2、L3两支管的流量均匀Q5升/秒，问管径d2与d3各应为多少？

(答：50毫米；62.5毫米)

37 题图

38 如图所示，H1=5毫米；H2=10米，L=400米，L2=100米，L2=100米，L3=200米，d=d1=100毫米，d2=150毫米，d3=150毫米，阀门完全打开的时局部阻力系数为零，沿程阻力系数 10.025，230.023，试求管路系统内的流量。又若H2=5米，试求A点的压力。（答：15.9升/秒；13.3升/秒；29.2升/秒；-0.4米水柱）

39 如图所示，管路秒统的尺寸为L1=150米，L2= L3= L4= L5= 50米，d1=100毫米，d2= d3= d4= d5= d6=60毫米，水头H=10米为寄存定，h=2米，沿程阻力系数10.025，其余均为0.03，求应供入水箱A的流量Q，并确定此情况管路系数内的流量。

38 题图 39 题图

40 安设在管径D=200毫米的管末的薄壁圆孔口，直径d=120毫米，若孔口前压力计M的读数为1个大气压，压力计安装在管中心线上高h=1.5米处，求孔口出流水的流量。又问，若在孔口处安装一圆柱形管咀，则流量有何变化。 （答：116升/秒）

40 题图 41 题图

41 A、B、C三水箱的位置如图所示，B和C为敞口水箱，A水箱上部密闭，联接管路的情况为l275米，l2l3100米，d1=75毫米，d2= d2=50毫米，H=10米，k阀15，1230.03。1）当Q25升/秒时，求Q3和压力计读数M；2）当Q20时，求Q3和

压力计读数M。

（答：5.49升/秒；28.5米水柱；3.18升/秒；0.8米水柱）

42 煤气烧咀耗气量Qg255标米3/小时，煤气燃烧所需空气量为Qa1.6标米3/标米3煤气，热风温300℃，以25米/秒的流速流过烧咀的套(环)筒.若烧咀前的煤气压力为130毫米水柱,煤气密度g0.98公斤/标米3速度系数取作0.82,空气密度a01.29公斤/标米3,试大体确定烧咀的尺寸,以及烧咀前空气的压力. (答:46毫米和110毫米；28~29毫米水柱。（表压）)

43 液压缸活塞直径D=60毫米，在力P=3000牛顿的作用下，将油缸内径直径d=20毫米的薄壁孔口挤射而出，若油的比重0.9，孔口出流的系数取为0.97,又μ=0.63活塞摩擦不计，试确定作用在油缸上的力。 （答：2614牛）

43 题图 44 题图

44 如图所示，水箱直径D=800毫米，起始充水高度H=900毫米，水经直径d=25毫米，长h=100毫米，流量系数μ=0.82的外圆柱形管咀泄流，今拟使水箱排空时间较水面为大气压情况下减少一半，问水面上作用的压缩空气压力为多大/ （答：0.12大气压）

45 如图所示，试确定水箱排空的时间。D1=1.5，D2=2.2米，h1=1米，h2=1.5米，h3=2米，管径d=60毫米，阀门打开阻力系数K=4，管流沿程阻力系数0.03。 （答：约15分钟）

46 如图所示，试比较图中两种情况下，半球形容器中的液体经直d0的孔口排空的时间，自由面上的压力为大气压。 （答：

t112） t27

45 题图 46 题图

47 如图所示热水锅炉水位H2=1米，水箱水位H1=3米下，固定输出流量Q35升/秒。为在水箱水位波动时维持住锅炉内的水位，在管径D=100毫米的供水管上，安装有用浮球杠杆控制的闸阀。若现H1上升2米而流量Q不变，试确定H2应如何变化？

47 题图

48 如图所示，浇注系统由注杯，圆筒形直浇口、矩形横浇口与出铁口组成圆筒，形直浇口

与矩形横浇口截面积相同。浇注时H=500毫米，铁水流量M=11.5公斤/秒=0.06，拐弯Ke=1.3，出铁口K0=0.1。为了避免浇注时在直浇口进口处形成真空，由于沙型的透气性吸入气体，故使在浇注杯铁水面下h=100毫米处维持压力为大气压，试确定直浇口的直径D与出铁口的截面积f。

（答：约40毫米；6.4××10-4米2）

48 题图

49 直径D=200毫米管路内的水流流量系量μ=0.96的文杜里管流量计测定，若流量Q=50升/秒，并银压差计的读数为h=175毫米，试确定文杜里管最小载同的直径。又问，若文杜里管最小载面处不致产生真空，则文杜里管前的压力最小应是多少？ （答：0.1，12.21米水柱） 50 利用于圆管中层流0.31，紊流水力光滑区紊流阻力平方区0.11()0.25dReRe0.25这三个公式，论证在层流中hfv1.75;阻力平方区hfv2.0

51 如图所示，水箱中的水通过直径d ,长度为L，沿程阻力系数为的主管向大气中泄水，向h多大时，流量Q的计算式与h无关。

2d） Qd2（答：g4d

51 题图 52 题图

52 如图所示，蓄油池通过直径d1=50mm的短管放油，短管中阀门的局部阻力系数为8.5，弯头的局部阻力系数为0.8，排出的油通过一局部阻力系数为 0.25的漏斗下泄，漏斗出口直径d2=40毫米，已知高h=400毫米，求流动恒定时的H 值及流量Q值。 （答：1.42;0.315米3/秒）

53 如图水由水箱经一铅直文氏管流出。文氏管入d1=125毫米，喉口d2=50毫米。倒置的U形管上部充满空气，U形管零点刻度位于氏管入口下0.6米处，当管内水不流动时，U形管左右肢读数均为0.9米，此时空气体积为2米U形管管长，当闸阀打开时U形管右肢读数为1.71米，左肢为-0.57米，问此时体积流量Q及喉口处压力P2为多少。已知当地大气压为10.2米水柱。

（答：0.0133米/秒；1.09米3/秒；1.09×105牛/米2）

53 题图

工程流体力学习题及答案（5）

1 如图所示，一水平放置的转杯，其锥角之半是a，转杯出口直径为D，转杯角速度为，油的运动粘性系数为v，转杯出口处油膜厚度为，油的流量为Q。设油膜在转杯上作稳定

RsinaD3Q,R. 层流运动，重力不计，试证明转杯出口处油膜厚度3,a2Dav2 如图所示的装置，电线在镀过后拉浸入一敞开的油槽内冷却，1）试求管内距两端开口足够远，可不计端部效应处管截面上的速度分布；2）说明在求解问题的过程中所需应用的假设条件。电线直径d=12.5毫米，管子直径D=15.6毫米电线移动速度vc1.5米/秒，油的粘性系数2.394102公斤/米·秒，密度880公斤/米3。 答：6.77lnr32.9

2

1 题图 2 题图

3 如图所示，粘滞流在相距2B的两平行壁夹缝间作稳定层流运动，试导出其内摩擦切应力与流速分布的方程。

xz0LLx

2(0L)Bx21 vz2LB式中，ppghppgz。又问截面上平均流速与最大流速之比为若干？并导出流量Q的计算公式。

2pgBw2Bwdp2答：； 33dz333

3 题图

4. 宽1.5米，长12米的一块平板，以3米/秒的速度在静水中拖动，若Re为3×105，求附面层过渡为紊流附面层处距离板前缘的位置，水温15℃。 答：0.114米

5 温度为15℃的空气以9.6米/秒的速度平行绕流过平板，试求①离板前缘100毫米处的雷诺数及附面层的厚度，②此点附面层厚充的增长率。 答：6×104；2.04毫米；0.0102。

6 空气以0.3米/秒的速度，在相距为50毫米的两平行平反板间流动，试估算上、下平板上的附面层相汇处距进口处的距离，空气密度1.23公斤/米3，粘性系数0.0000186公斤/米，秒。 答：0.479米

7 如图所示平板上附成层过渡段上游下游截面的速度分布，试用动量方程确定AB一段板长上所受之阻力。 答：1533牛/米2

7 题图

8 两种密度差别较大，不相混合的液体A与B，在宽为b,高为2a的矩形封闭管道内同向

流动。在实验段上观察到，两种液体的流动均为层流，且各构成厚度为a的均匀液层。若管道轴线与地面平行，宽度b比高度2a为很大，试证明液体A的体积流量为：

pa312Ab7AB lAB式中，p——管长l一段上的压力降；与——各相应为液A与B的粘性系数。忽

AB略两种液体界面上不稳定的影响。