1.2　课后习题详解

（一）习题

静压强及其应用

1-1  用如图1-1所示的u形压差计测量管路A点的压强，u形压差计与管路的连接导管中充满水。指示剂为汞，读数R＝120mm，当地大气压Pa为101.3kPa，试求：（1）A点的绝对压强，Pa；（2）A点的表压，Pa。

图l-1

解：已知：求：P_A（绝）（Pa），P_A（表）（Pa）。

以1-2-3为等压面，列静力学方程：

1-2  为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采用图1-2所示的装置。测量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。今测得U形压差计读数为R＝130mm，通气管距贮槽底面h＝20cm，贮槽直径为2m，液体密度为980kg/m3。试求贮槽内液体的储存量为多少吨？

图1-2

解：已知：管道中空气缓慢流动。求：储槽内液体的储存量W。

（1）管道内空气缓慢鼓泡u＝0，可用静力学原理求解。

（2）空气的ρ很小，忽略空气柱的影响。

∴

∴

1-3  一敞口贮槽内盛20℃的苯，苯的密度为880kg/m3。液面距槽底9m，槽底侧面有一直径为500mm的入孔，其中心距槽底600mm，入孔覆以孔盖，试求：（1）入孔盖共受多少液柱静压力，以N表示；（2）槽底面所受的压强是多少Pa？

解：已知：T＝20℃（苯），求：（1）入孔盖受力F（N）；（2）槽底压强P（Pa）。

（1）由于入孔盖对中心水平线有对称性，且静压强随深度作线性变化，所以能够以孔盖中心处的压强对全面积求积得F。

（2）P=ρgH=880×9.81×9=7.77×104（Pa）

1-4  如图1-3所示为一油水分离器。油与水的混合物连续进入该器，利用密度不同使油和水分层。油由上部溢出，水由底部经一倒置的U形管连续排出。该管顶部用一管道与分离器上方相通，使两处压强相等。已知观察镜的中心离溢油口的垂直距离H_s＝500mm，油的密度为780kg/m3，水的密度为1000kg/m3。今欲使油水分界面维持在观察镜中心处，问倒置U形出口管顶部距分界面的垂直距离H应为多少？

因液体在器内及管内的流动缓慢，本题可作静力学处理。

图1-3

解：已知：求：H（m）。

假定：由于液体流动速度缓慢，可作静力学处理

1-5  如图1-4所示复式U形压差计测定水管A、B两点的压差。指示液为汞，其间充满水。今测得h₁＝1.20m，h₂＝0.3m，h₃＝1.30m，h₄＝0.25m。试以Pa为单位表示A、B两点的压差△p。

图1-4

解：已知：

求：

又Z_A＝Z_B

1-6  如图1-5所示为一气柜，其内径9m，钟罩及其附件共重10t，忽略其浸在水中部分所受之浮力，进入气柜的气速很低，动能及阻力可忽略。求钟罩上浮时，气柜内气体的压强和钟罩内外水位差△h（即“水封高”）为多少？

图1-5

解：已知：D＝9m，m＝10t求：

设大气压为P₀，由题设条件知可用静力学求解。

1-7  如图1-6所示的气液直接接触混合式冷凝器，蒸汽被水冷凝后，凝液与水沿大气腿流至地沟排出，现已知器内真空度为82kPa，当地大气压为100kPa，问器内绝对压为多少Pa？并估计大气腿内的水柱高度H为多少米？

图1-6

解：已知：P（真）＝82kPa，Pa＝100kPa，求：P（绝），H

P（绝）＝Pa－P（真）＝100－82＝18kPa

P（绝）＋ρgH＝Pa

1-8  如图1-7所示，在A、B两容器的上、下各接一压差计，两压差计的指示液相同，其密度均为ρ_i。容器及测压导管中均充满水，试求：（1）读数R与H之间的关系；（2）A点和B点静压强之间的关系。

图1-7

解：已知：ρ_A＝ρ_B＝ρ求：（1）R与H之关系，（2）P_A与P_B之关系。

（1）由静力学可知：

  　 

∴R＝H

（2）

∴P_A＞P_B

1-9  测量气体的微小压强差，可用如图1-8所示的双液杯式微差压计。两杯中放有密度为ρ₁的液体，U形管下部指示液密度为ρ₂，管与杯的直径之比d/D。试证气罐中的压强P_B可用下式计算：

图1-8

证明：已知：如图1-8所示，求证：

作1-1等压面，由静力学方程得

即

1-10  试利用流体平衡的一般表达式（1-9）推导大气压P与海拔高度h之间的关系。设海平面处的大气压强为P_a，大气可视作等温的理想气体。

解：已知：大气为理想气体。求：大气压与海拔高度h之间的关系

大气层仅考虑重力，所以

又理想气体

其中M为气体平均分子量，R为气体通用常数。

积分整理得

质量守恒

1-11  某厂用Φ114mm×4.5mm的钢管输送压强（绝压）P＝2MPa、温度为20℃的空气，流量（标准状态：0℃，101.325kPa）为6300m3/h。试求空气在管道中的流速、质量流量和质量流速。

解：已知：钢管φ114×4.5mm，P＝2MPa（绝），T＝20℃，空气流量q_vo＝6300m3/h（标准状态）。求：

（1）

（2）

＝11.0×23.81＝261.9（kg/m2·s）

（3）

　 机械能守恒

1-12  水以60m3/h的流量在一倾斜管中流过，此管的内径由100mm突然扩大到200mm，如图1-9所示。A、B两点的垂直距离为0.2m。在此两点间连接一U形压差计，指示液为四氯化碳，其密度为1630kg/m3。若忽略阻力损失，试求：（1）U形管两侧的指示液液面哪侧高，相差多少mm？（2）若将上述扩大管路改为水平放置，压差计的读数有何变化？

解：已知：

。求：（1）指示剂哪侧高，R＝？（2）扩大管道改为水平放置，压差计的读数有何变化？

（1）取A、B两个管截面列伯努利方程得

∴P_A＜P_B

因而

指示液界左高右低

（2）若改为水平放置后，由于U_A、U_B不变，则也不变，由，因此R值不变，即压差计指示的总势能差。

图1-9

1-13  某鼓风机吸入管直径为200mm，在喇叭形进口处测得U形压差计读数R＝25mm，指示剂为水，见图1-10。若不计阻力损失，空气的密度为1.2kg/m3，试求管路内空气的流量。

图1-10

解：已知：d＝200mm，R＝25mm，。求：q_v（m3/h）

列1-2两截面伯努利方程

由U形压差计，（忽略空气柱）

1-14  如图1-11所示为马利奥特容器，其上部密封，液体由下部小孔流出。当液体流出时，容器上部形成负压，外界空气自中央细管吸入。试以如图1-11所示尺寸计算容器内液面下降0.5m所需的时间。小孔直径为10mm。设小孔的孔流系数C₀＝0.62。

图1-11

解：已知：H＝0.8m，h＝0.6m，D＝0.6m，d＝10mm，C_o＝0.62.

列1-2截面伯努利方程，小孔中心处为基准面

小孔实际流速

∵液面下降0.5m＜h＝0.6m

∴液体下降过程中小孔流速不变，则

1-15  水以3.77×10-3m3/s的流量流经一扩大管段。细管直径d＝40mm，粗管直径D＝80mm，倒U形压差计中水位差R＝170mm，见图1-12。求水流经该扩大管段的阻力损失H_f，以J/N表示。

图1-12

解：已知：求：H_f（J/N）

列1-2界面的伯努利方程

1-16  如图1-13所示为30℃的水由高位槽流经直径不等的两管段。上部细管直径为20mm，下部粗管直径为36mm。不计所有阻力损失，管路中何处压强最低？该处的水是否会发生汽化现象？

图1-l3

解：已知：30℃（水），d₁＝20mm，d₂＝36mm，不计h。求：P_min位置，是否汽化？

查30℃水，P_v＝4241N/m2

从1截面到2截面列伯努利方程

再从1截面到任一截面（在1-2之间）列伯努利方程，则：

为定值，当为最大时，P_x＝P_min

显然细管中u最大，在细管最上端，可望达到最大。

∴在该处将发生汽化现象

1-17  在一水平管路中流着密度为ρ的液体，收缩管前后的压差为（P₁-P₂），管截面积为A1及A₂，见图1-14。忽略阻力损失，试列出流速u₁和u₂的计算式。

图1-l4

解：已知：不计。求：u₁，u₂表达式

由1至2截面列伯努利方程

动量守恒

1-18  如图1-15所示。水由喷嘴喷入大气，流量Q_V＝0.025m3/s，d₁＝80mm，d₂＝40mm，P₁（表压）＝0.8MPa。求水流对喷嘴的作用力。

图1-15

解：已知：P₂＝P_a；q_v＝0.025m3/s，d₁＝80mm，d₂＝40mm，P₁（表）＝0.8MPa，ρ＝1000kg/m3。求：水流对喷嘴的作用力（N）

设F为喷嘴对控制体的作用力，则由动量守恒得

1-19  流体流经突然扩大管路时伴有机械能损失，见图1-16。试用动量守恒定律证明

其中A₁、A₂分别为1、2截面面积，U₁为小管中的流速。

提示：可假定F_n＝P₁（A₂-A₁），并忽略管壁对流体的摩擦阻力F_f。

图1-16

证明：已知：流体突然扩大，有阻力损失，求证：

假定F_n＝P₁（A₂－A₁），忽略管壁摩擦阻力

定态流动下有动量守恒方程

代入F_n＝P₁（A₂－A₁）及质量守恒方程ρu₁A₁＝ρu₂A₂

整理得P₂-P₁＝ρu₂（u₁－u₂）

取1-1截面至2-2截面列伯努利方程

∵z₁＝z₂，代入得：

又

∴

1-20  水由直径为0.04m的喷口流出，流速为u_j＝20m/s。另一股水流以u_s＝0.5m/s的流速在喷嘴外的导管环隙中流动，导管直径为d＝0.10m。设图1-17中截面l各点虚拟压强p₁相同，截面2处流速分布均匀，并忽略截面1至2间管壁对流体的摩擦力，求：（1）截面2处的水流速度u₂；（2）如图1-17所示U形压差计的读数R。

图1-17

解：已知：截面1各点相同，截面2处速度分布均匀，忽略1，2间管壁对流体的摩擦力，求：（1）u₂；（2）U形压差计读数R

（1）（质量守恒）

 

　 

（2）由1截面至2截面列动量守恒方程，则

∴

流体的内部结构

1-21  如图1-18所示为活塞在汽缸中以0.8m/s的速度运动，活塞与汽缸间的缝隙中充满润滑油。已知汽缸内径D＝100mm，活塞外径d＝99.96mm，宽度L＝120mm，润滑油黏度为100mPa·s。油在汽缸壁与活塞侧面之间的流动为层流，求作用于活塞侧面的黏性力。

图1-18

解：已知：（润滑油），流动为层流。求：粘性力F。

层流∴

隙缝

∵即剪切力变化极小，

∵即速度分布可视作线性。

得

1-22  如图1-19所示为一毛细管黏度计，刻度a至b间的体积为3.5mL，毛细管直径为1mm。若液体由液面a降至b需要时间80s，求此液体的运动黏度。

图1-19

提示：毛细管两端b和c的压强都是0.1MPa，a与b间的压强差别及毛细管表面张力的影响均忽略不计。

解：已知：求：运动粘度ν

设毛细管中为层流，则

从b截面到c截面列伯努利方程：

∵，忽略液柱

∴

满足假定，计算成立。

1-23  湍流时圆管的速度分布经验式为试计算（1）之值；（2）动能校正系数α之值。

解：已知：湍流时求：（1）的值；（2）动能校正系数；

积分变换

1-24  如图1-20所示。黏度为μ、密度为ρ的液膜沿垂直平壁自上而下做均速层流流动，平壁的宽度为B，高度为H。现将坐标原点放在液面处，取液层厚度为y的一层流体作力平衡。该层流体所受重力为（yBH）ρg。此层流体流下时受相邻液层的阻力为τBH。求剪应力τ与y的关系。并用牛顿黏性定律代入，以推导液层的速度分布。并证明单位平壁宽度液体的体积流量为式中δ为液膜厚度。

图1-20

证明：已知：粘度μ，密度ρ，液膜厚δ，平壁宽度B，高度为H，均速层流流动。求证：。

取一高为H，宽为B，厚为y的控制体在垂直方向上均速运动。

层流流动，

即。

管路计算

1-25  如图1-21所示。某水泵的吸入口与水池液面的垂直距离为3m，吸入管直径为50mm的水煤气管（ε＝0.2mm）。管下端装有一带滤水网的底阀，泵吸入口附近装一真空表。底阀至真空表间的直管长8m，其间有一个90°标准弯头。试估计当泵的吸水量为20m3/h、操作温度为20℃时真空表的读数为多少kPa？又问当泵的吸水量增加时，该真空表的读数是增大还是减少？

图1-21

解：已知：弯头一只，底阀一只，。求：（1）P（真）；（2）q_v增加，P（真）如何变化？

（1）列1-2截面伯努利方程

查莫迪图得λ＝0.029

并查得底阀ζ＝10，90°弯头ζ＝0.75，∑ζ＝10.75

∴P（真）

（2）由

当q_v↑，u↑，h_f↑

∴P（真）↑

1-26  如图1-22所示。一高位槽向用水处输水，上游用管径为50mm水煤气管，长80m，途中设90°弯头5个。然后突然收缩成管径为40mm的水煤气管，长20m，设有1/2开启的闸阀一个。水温20℃，为使输水量达3×10-3m3/s，求高位槽的液位高度z。

图1-22

解：已知：弯头5个，开启闸阀，求：Z

列1-2截面伯努利方程

20℃水，，选ε＝0.2mm

查莫迪图得

查得：90°弯头，ζ＝0.75，闸阀1/2开，ζ＝4.5突然缩小

1-27  如图1-23所示。用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽。输送流量为0.10m3/min，输送管路为Φ38mm×3mm无缝钢管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，在压送过程中设为不变。管路总长20m，设有一个闸阀（全开），8个标准90°弯头。求压缩空气所需的压强（表压）为多少MPa？

操作温度下硫酸的物性为ρ＝1830kg/m3，μ＝12mPa·s。

图1-23

解：已知：无缝钢管一个闸阀（全开），8个标准90°弯头，。求：压缩空气P（表）（MPa）

列1-2截面伯努利方程

无缝钢管取

查莫迪图λ＝0.037

查90°弯头ζ＝0.75闸阀全开ζ＝0.17，缩小ζ＝0.5

∴P（表）

1-28  如图1-24所示。黏度为30mPa·s、密度为900kg/m3的液体自容器A流过内径40mm的管路进入容器B。两容器均为敞口，液面视作不变。管路中有一阀门，阀前管长50m，阀后管长20m（均包括局部阻力的当量长度）。当阀全关时，阀前、后的压强计读数分别为0.09MPa和0.045MPa。现将阀门打开至1/4开度。阀门阻力的当量长度为30m。试求：（1）管路的流量；（2）阀前、阀后压强计的读数有何变化？

图1-24

解：已知：阀全关，阀打开至1/4开度，le＝30m，求：（1）q_v；

（2）阀打开时P₁，P₂如何变化？

（1）取阀的高度Z＝0阀关闭时流体静止，由静力学方程可知

阀1/4开度时，列A-B截面伯努利方程

现设管内为层流，则

得

验假设成立

（2）阀打开u↑

由

不变，∴P₁变小

由

∵l₂且包括突然扩大损失

即u↑

∴P₂变大。

1-29  在20℃下苯由高位槽流入某容器中，其间液位差5m且视作不变，两容器均为敞口。输送管为Φ32mm×3mm无缝钢管（ε＝0.05mm），长100m（包括局部阻力的当量长度），求流量。

解：已知：T＝20℃（苯），

求：q_v

列两槽液面间伯努利方程

假设流动已进入阻力平房区，查莫迪图λ＝0.023

∴

T＝20℃，苯

查莫迪图λ＝0.028

与假设λ有差距，重新计算

查莫迪图λ＝0.028

计算正确

1-30  如图1-25所示为某工业燃烧炉产生的烟气由烟囱排入大气。烟囱的直径为2m，ε/d＝0.0004。烟气在烟囱内的平均温度为200℃，在此温度下烟气的密度为0.67kg/m3，黏度为0.026mPa·s，烟气流量为80000m3/h。在烟囱高度范围内，外界大气的平均密度为1.15kg/m3，设烟囱内底部的压强低于地面大气压0.2kPa，求此烟囱应有多少高度？

图1-25

试讨论用烟囱排气的必要条件是什么？增高烟囱对烟囱内底部压强有何影响？

解：已知：

，求：H

列烟囱底部（1截面）与顶部（2截面）伯努利方程

烟囱

ε/d＝0.0004，查表得λ＝0.017

∴1-2截面间伯努利方程为

烟囱得以排气的必要条件是

若时，即无法起到抽吸作用。

H增加，P₁降低（即真空度增加），抽吸量增加。

1-31  如图1-26所示为某水槽的截面积A＝3m2，水深2m。底部接一管子Φ32mm×3mm，管长10m（包括所有局部阻力当量长度），管路摩擦系数λ＝0.022。开始放水时，槽中水面与出口高度差H为4m，试求水面下降1m所需的时间。

图1-26

解：已知：，求：

列1-1和2-2截面间伯努利方程

对水槽作质量衡算：

1-32  如图1-27所示，管路用一台泵将液体从低位槽送往高位槽。输送流量要求为2.5×10-3m3/s。高位槽上方气体压强（表压）为0.2MPa，两槽液面高差为6m，液体密度为1100kg/m3。管路Φ40mm×3mm，总长（包括局部阻力）为50m，摩擦系数λ为0.024。求泵给每牛顿液体提供的能量为多少？

图1-27

解：已知：

，求：He（J/N）

两槽面间列伯努利方程

1-33  如图1-28所示。两敞口容器其间液面差6m，底部用管路相连。A槽底部出口有一直径600mm、长3000m的管路BC，然后用两根支管分别与下槽相通。支管CD与CE的长度皆为2500m，直径均为250mm。若已知摩擦系数均为0.04，试求A槽向下槽的流量。设所有的局部阻力均可略去。

图1-28

解：已知：

求：q_v

由连续性方程

因而

由A、A′两截面列伯努利方程

∴

1-34  如图1-29所示，水位恒定的高位槽从C、D两支管同时放水。AB段管长6m，内径41mm。BC段长15m，内径25mm。BD段长24m，内径25mm。上述管长均包括阀门及其他局部阻力的当量长度，但不包括出口动能项，分支点B的能量损失可忽略，试求：（1）D、C两支管的流量及水槽的总排水量；（2）当D阀关闭，求水槽由C支管流出的出水量。

设全部管路的摩擦系数均可取0.03，且不变化，出口损失应另作考虑。

图1-29

解：已知：求：（1）q_v1、q_v2、q_v3；（2）D阀关闭，q_v3′

（1）从B点至两管口列伯努利方程

即：

由连续性方程：q_v1＝q_v2＋q_v3

由槽内液面至C阀出口处截面列伯努利方程：

因而有：

（2）D阀关闭时：

连续性方程：q_v1′＝q_v3′

由槽内液面至C阀出口处截面列伯努利方程：

1-35  如图1-30所示，某水槽的液位维持恒定，水由总管A流出，然后由B、C两支管流入大气。

已知B、C两支管的内径均为20mm，管长l_B＝2m，l_C＝4m。阀门以外的局部阻力可以略去。

（1）B、C两阀门全开（ζ＝0.17）时，求两支管流量之比；

（2）提高位差H，同时关小两阀门至1/4开（ζ＝24），使总流量保持不变，求B、C两支管流量之比；

（3）说明流量均布的条件是什么？

图1-30

设流动已进入阻力平方区，两种情况下的λ＝0.028，交点O的阻力可忽略。

解：已知：求：（1）时，q_VB/q_VC；（2）H增加，时，；（3）均布条件

（1）由交点O至两管口截面列伯努利方程：

（2）时

q_VB与q_VC的比值与H的变化无关。

（3）以上计算说明流量均布是以能量损失为条件的。

1-36  欲将5000kg/h的煤气输送100km，管内径为300mm，管路末端压强（绝压）为0.15MPa，试求管路起点需要多大的压强？（设整个管路中煤气的温度为20℃，λ＝0.016，标准状态下煤气的密度为0.85kg/m3）

解：已知：

（标准状态）。求：P₁

对等温流动

试差求得P₁（绝）

流量测量

1-37  在一内径为300mm的管道中，用皮托管来测定平均相对分子质量为60的气体流速。管内气体的温度为40℃，压强为101.3kPa，黏度0.02mPa·s。已知在管路同一横截面上测得皮托管水柱最大读数为30mm。问此时管路内气体的平均速度为多少？

解：已知：用皮托管测流速，求：

由皮托管流速计算式

查图，得

 

1-38  在一直径为5cm的管路上装一标准的孔板流量计，孔径为25mm，U形管压差计（以汞为指示液）读数为220mm。若管内液体的密度为1050kg/m3，黏度为0.6mPa·s，试计算液体的流量。

解：已知：孔板流量计测流量 ，求：q_V

面积比

设

由教材图1-52，查得C₀＝0.625

验证：

因而假设成立

1-39  有一测空气的转子流量计，其流量刻度范围为400～4000L/h，转子材料用铝制成（ρ_铝＝2670kg/m3），今用其测定常压、20℃的二氧化碳，试问能测得的最大流量为多少L/h？

解：已知：转子流量计求：上限

由转子流量计

非牛顿流体流动

1-40  如图1-31所示为钢板表面涂塑过程，钢板宽度为1m，以0.5m/s的速度移动。板与模口的间隙为0.001m。在加工温度下，塑料糊的流动特性服从幂律式。求模口中塑料糊的剪切率、拉动该板所需的力和功率。

图1-31

解：已知：B=1m，l=0.01m，u=0.5m/s，δ=0.001m，τ=2500（du/dy）0.4，求：剪切率du/dy，拉力F，功率P

，近似认为模口中速度分布为线性

剪切率

剪应力

拉力F

功率P

1-41  如图1-32所示。用泵将容器中的蜂蜜以6.28×10-3m3/s的流量送往高位槽中，管路长（包括局部阻力的当量长度）为20m，管径为0.1m，蜂蜜流动特性服从幂律密度ρ＝1250kg/m3，求泵需提供的能量J/kg。

图1-32

解：已知：

求：

查得

两截面间列伯努利方程

得

1-42  已知融熔态巧克力浆的流动服从如下的卡森（Casson）方程：

式中μ_∞为du/dy很大的黏度，Pa·s。今由仪器测得40℃下巧克力浆的剪应力τ与剪切率du/dy的关系如下。

表1-1

试用最小二乘法求出式中的屈服应力τ_y及黏度μ_∞。

解：求：与（最小二乘法）

令

有最小二乘法原理得

其中 

　  　 

1-43  如图1-33所示。容器中盛有密度为ρ＝1200kg/m3的芥末酱，容器底部有一直径d＝10mm、长1m的直管。当容器中液面不断下降至H＝0.35m时，管壁处剪应力τ_w等于流体屈服应力τ_y，芥末酱在管内不再流动。

对管径为d、管长为L的管内流体作力平衡可得

　 （a）

式中△P为直管上下两端的压强差，试求该芥末酱的屈服应力τ_y。

图1-33

解：时芥末酱不再流动，求：

对管径为d，管长为L的管内流体作力平衡：

由静力学方程得

1-44  如图1-34所示。已导出圆管内流动时的剪应力分布为τ＝（Δp/2l）r（a），若为幂律流体作层流流动，则有

  （b）

联立（a）、（b）两式积分，取边界条件r＝R处，u＝0。试证管内流体的速度分布为

（c）

流量为

  （d）

试证管内平均流速为

（e）

图1-34

证明：已知：圆管内层流时求证：（1）；（2）

两式联立得

积分得

　  得证

　  得证

（二）思考题

1-1  什么是连续性假定？质点的含义是什么？

答：连续性假定：假定流体由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。质点是含有大量分子的流体微图，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。

1-2  描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点？

答：前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态。

1-3  黏性的物理本质是什么？为什么温度上升，气体黏度上升，而液体黏度下降？

答：（1）黏性的物理本质：分子间的引力和分子的热运动。（2）通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主；温度上升，热运动加剧，粘度上升，液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。

1-4  静压强有什么特性？

答：静压强的特性：（1）静止流体中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；（2）作用于任意点所不同方位的静压强在数值上相等；（3）压强各项传递。

1-5  图1-35所示一玻璃容器内装有水，容器底面积为8×10-3m2，水和容器总重10N。

（1）试画出容器内部受力示意图（用箭头的长短和方向表示受力大小和方向）；

（2）试估计容器底部内侧、外侧所受的压强分别为多少？哪一侧的压强大？为什么？

图1-35

答：（1）图略，受力箭头垂直于壁面、上小下大。

（2）内部压强P=ρgh=1000×9.81×0.5=4.91kPa；

外部压强P=F/A=10/0.008=1.25kPa＜内部压强4.91kPa。

因为容器内壁给了流体向下的力，使内部压强大于外部压强。

1-6  图1-36所示两密闭容器内盛有同种液体，各接一U形压差计，读数分别为R₁、R₂，两压差计间用一橡皮管相连接，现将容器A连同U形压差计一起向下移动一段距离，试问读数R₁与R₂有何变化？（说明理由）

图1-36

答：容器A的液体势能下降，使它与容器B的液体势能差减小，从而R₂减小，R₁不变，因为该U形管两边同时降低，势能差不变。

1-7  为什么高烟囱比低烟囱排烟效果好？

答：由静力学方程可以导出△P=H（ρ_冷-ρ_热）g，所以H增加，压差增加，拔风量大。

1-8  什么叫均匀分布？什么叫均匀流段？

答：前者指速度分布大小均匀；后者指速度方向平行、无迁移加速度。

1-9  柏努利方程的应用条件有哪些？

答：重力场下、不可压缩、理想流体作定态流动，流体微元其它微元或环境没有能量交换时，同一流线上的流体间能量的关系。

1-10  如图1-37所示。水从小管流至大管，当流量q_V、管径D、d及指示剂均相同时，试问水平放置时压差计读数R与垂直放置时读数R′的大小关系如何？为什么？（可忽略黏性阻力损失）

图1-37

答：R=R＇，因为U形管指示的是总势能差，与水平放还是垂直放没有关系。

1-11  如图1-38所示。理想液体从高位槽经过等直径管流出。考虑A点与B点压强的关系，在下列三个关系中选择出正确的。（1）P_B＜P_A；（2）P_B＝P_A＋ρgH；（3）P_B＞P_A

图1-38

答：选（1）P_B＜P_A：因为管道出口通大气，出口压力等于P_A，而B处的位置比出口高，所以，压力较低。

1-12  层流与湍流的本质区别是什么？

答：是否存在流体速度u，压强P的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。

1-13  雷诺数的物理意义是什么？

答：惯性力与粘性力之比。

1-14  何谓泊谡叶方程？其应用条件有哪些？

答：△P=32μuL/d2。不可压缩流体在直圆管中作定态层流流动时的阻力损失计算。

1-15  何谓水力光滑管？何谓完全湍流粗糙管？

答：当壁面凸出物低于层流内层厚度，体现不粗糙度过对阻力损失的影响时，称为水力光滑管。在Re很大，λ与Re无关的区域，称为完全湍流粗燥管。

1-16  非圆形管的水力当量直径是如何定义的？能否按uπd_e2/4计算流量？

答：定义为4A/II。不能按该式计算流量。

1-17  在满流的条件下，水在垂直直管中向下流动，对同一瞬时沿管长不同位子的速度而言，是否会因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度？

答：因为质量守恒，直管内不同轴向位子的速度是一样的，不会因为重力而加快，重力只体现在压强的变化上。

1-18  如图1-39所示管路，试问：

图1-39

（1）B阀不动（半开着），A阀由全开逐渐关小，则h₁，h₂，（h₁-h₂）如何变化？

（2）A阀不动（半开着），B阀由全开逐渐关小，则h₁，h₂，（h₁-h₂）如何变化？

答：（1）h₁下降，h₂下降，（h₁-h₂）下降；

（2）h₁上升，h₂上升，（h₁-h₂）下降。

1-19  图1-40所示的管路系统中，原1，2，3阀全部全开，现关小1阀开度，则总流量q_V和各支管流量q_V1，q_V2，q_V3将如何变化？

图1-40

答：qv、qv₁下降，qv_2、qv₃上升。

1-20  是否在任何管路中，流量增大则阻力损失就增大；流量减小则阻力损失就减小？为什么？

答：不一定，具体要看管路状况是否变化。