流体力学考试试题(附答案)

1、如图所示，有一直径d12cm的圆柱体，其质量m5kg，在力F100N的作用下，当淹深h0.5m时，处于静止状态，求测压管中水柱的高度H。

解： 圆柱体底面上各点所受的表压力为：

pgFmg10059.80613184.3（Pa）

d2/43.140.122/4

由测压管可得：

pgg(Hh)

则：H

pggh13184.30.50.84（m）

10009.806

2、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。已知管径d=50 mm，AB段长度LAB = 0.8 m，流量q= 15 m3/h，沿程阻力系数λ=0.0285，两测压管中的水柱高度差Δh = 20 mm，已知水银的密度为13600kg/m3，求弯头的局部阻力系数ξ。

解：

vAvBvqv152.12(m/s)d20.0523600 44 对A、B列伯努利方程：

22PAvAPBvBzAzBhf 水g2g水g2gPAPzA1z1水g水gPBPzB2z2水g水g

22vAP2vBz1z2hf 水g2g水g2gP1又vAvBvhfP1水gz1P2水gz2ghP1P2(z1z2)汞h水g水g

lv2v2又hfhhd2g2g2glv22ghl29.80.02136000.82(hf)2(汞h)(1)0.0285vd2gv水d2.12210000.050.

3、一变直径管段AB，内径dA=0.2m，dB=0.4m，高度差Δh=1m，压强表指示pA=40kPa，pB=70kPa，已知管中通过的流量qv=0.2m3/s，水的密度=1000kg/m3，试判断管中水流的方向。

4、如图示，水流经平面放置的弯管流入大气，已知d1=100mm，d2=75mm，v2=23m/s，不计水头损失，求弯管上所受的力。

2解：由连续方程：v1d12v2d2

2d2752得：v1v222312.94(m/s)

d11002对弯管的进、出口截面列伯努利方程：

22PPvv1bz112bz22 g2gg2g其中，P2 b= 0，z1 = z 2，代入得：

P1b2v22v122g100023212.9421.808105(Pa) 2选弯管所围成的体积为控制体，对控制体列动量方程：

qvv2xv1xFpn1xFpn2xFpnbxP1bA1Fpnbxqvv2yv1yFpn1yFpn2yFpnbyFpnby100023100023

40.0752v2cos30v11.8081050.0752v2sin300Fpnby40.12Fpnbx4

求得：Fpnbx= - 710.6 （N） ∴ Fx= - Fpnbx= 710.6 （N） Fpnby= 1168.5 （N） Fy= - Fpnby= -1168.5 （N）

FFx2Fy21367.6(N)