流體力學(xué)課后習(xí)題精選及詳細(xì)答案解析習(xí)題說明適用對象：大學(xué)流體力學(xué)課程學(xué)習(xí)者（工科類專業(yè)，如水利、土木、機械、航空航天等）；覆蓋模塊：流體靜力學(xué)（壓強、靜壓力）、流體動力學(xué)（連續(xù)性方程、伯努利方程）、流動阻力與能量損失、管路系統(tǒng)計算；解析原則：先明確考點→推導(dǎo)核心公式→分步計算→易錯點提示，兼顧理論嚴(yán)謹(jǐn)性與解題實用性。一、流體靜力學(xué)習(xí)題（核心考點：壓強計算、壓差計應(yīng)用）習(xí)題1：水下結(jié)構(gòu)物的壓強計算題目：某水下隧道工程的檢修通道位于水深_LaTeX_Formula>h=15\text{m}LaTeX_Formula>處，已知水的密度<inline_LaTeX_Formula>\rho=1000\text{kg/m}^3inline_LaTeX_Formula>，當(dāng)?shù)刂亓铀俣?lt;inline_LaTeX_Formula>g=9.81\text{m/s}^2_LaTeX_Formula>，大氣壓LaTeX_Formula>p_a=1.01325\times10^5\text{Pa}TeX_Formula>。試求：（1）該位置的相對壓強（表壓）；（2）該位置的絕對壓強；（3）若檢修人員穿著抗壓服，其體表承受的壓強相當(dāng)于多少個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓_LaTeX_Formula>p_{atm}=1.01325\times10^5\text{Pa}_LaTeX_Formula>）。答案解析：考點：流體靜力學(xué)基本方程（壓強隨深度的分布規(guī)律）；核心公式：相對壓強（表壓）：<inline_LaTeX_Formula>p=\rhoghTeX_Formula>（以大氣壓為參考零點）；絕對壓強：TeX_Formula>p_{\text{abs}}=p+p_ainline_LaTeX_Formula>（相對壓強與大氣壓之和）；分步計算：（1）相對壓強：LaTeX_Formula>p=1000\times9.81\times15=147150\text{Pa}=1.4715\times10^5\text{Pa}Formula>；（2）絕對壓強：LaTeX_Formula>p{\text{abs}}=1.4715\times10^5+1.01325\times10^5=2.48475\times10^5\text{Pa}LaTeX_Formula>；（3）相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓數(shù)：TeX_Formula>n=\frac{p{\text{abs}}}{p{atm}}=\frac{2.48475\times10^5}{1.01325\times10^5}\approx2.45<\inline_LaTeX_Formula>（個）；易錯點：區(qū)分相對壓強、絕對壓強的定義，避免遺漏大氣壓對絕對壓強的影響。習(xí)題2：U型管壓差計測量壓強差題目：用U型管壓差計測量兩容器內(nèi)氣體的壓強差，壓差計內(nèi)工作介質(zhì)為水銀（密度LaTeX_Formula>\rho_m=13600\text{kg/m}^3_LaTeX_Formula>），兩容器內(nèi)氣體密度TeX_Formula>\rho_g=1.2\text{kg/m}^3<\inline_LaTeX_Formula>，壓差計液面高度差_LaTeX_Formula>\Deltah=0.15\text{m}<\inline_LaTeX_Formula>，忽略氣體密度對壓強差的影響，求兩容器的壓強差_Formula>\Deltap=p_1-p_2TeX_Formula>（<inline_LaTeX_Formula>g=9.81\text{m/s}^2_LaTeX_Formula>）。答案解析：考點：U型管壓差計的等壓面原理；核心思路：取U型管內(nèi)水銀分界面為等壓面（同一水平面上的靜止流體壓強相等），左側(cè)等壓面壓強_Formula>p_1+\rho_ggh_1=\rho_mg\Deltah+p_2+\rho_gg(h_1+\Deltah)inline_LaTeX_Formula>，忽略氣體密度<inline_LaTeX_Formula>\rho_g<\inline_LaTeX_Formula>的影響，簡化得：<inline_LaTeX_Formula>\Deltap=\rho_mg\Deltah<\inline_LaTeX_Formula>；計算過程：TeX_Formula>\Deltap=13600\times9.81\times0.15=20012.4\text{Pa}\approx2.00\times10^4\text{Pa}LaTeX_Formula>；易錯點：當(dāng)工作介質(zhì)為液體、被測流體為氣體時，氣體密度遠(yuǎn)小于液體密度，可忽略氣體自重產(chǎn)生的壓強差。二、流體動力學(xué)習(xí)題（核心考點：連續(xù)性方程、伯努利方程）習(xí)題3：水平輸水管的流速與壓強計算題目：某水平輸水管路中，已知上游斷面1的管徑_LaTeX_Formula>d_1=0.3\text{m}<\inline_LaTeX_Formula>，平均流速<inline_LaTeX_Formula>v_1=1.5\text{m/s}LaTeX_Formula>，相對壓強LaTeX_Formula>p_1=3\times10^5\text{Pa}LaTeX_Formula>；下游斷面2的管徑<inline_LaTeX_Formula>d_2=0.15\text{m}LaTeX_Formula>，管路水平布置（<inline_LaTeX_Formula>z_1=z_2_LaTeX_Formula>），不計水頭損失，水的密度_LaTeX_Formula>\rho=1000\text{kg/m}^3LaTeX_Formula>，_Formula>g=9.81\text{m/s}^2inline_LaTeX_Formula>。試求：（1）下游斷面2的平均流速_LaTeX_Formula>v_2inline_LaTeX_Formula>；（2）下游斷面2的相對壓強_Formula>p_2TeX_Formula>。答案解析：考點：連續(xù)性方程（質(zhì)量守恒）與伯努利方程（能量守恒）的聯(lián)合應(yīng)用；核心公式：連續(xù)性方程（不可壓縮流體）：TeX_Formula>Q=A_1v_1=A_2v_2LaTeX_Formula>，其中過流面積<inline_LaTeX_Formula>A=\frac{\pid^2}{4}<\inline_LaTeX_Formula>；伯努利方程（水平管、不計損失）：TeX_Formula>\frac{p_1}{\rhog}+\frac{v_1^2}{2g}=\frac{p_2}{\rhog}+\frac{v_2^2}{2g}inline_LaTeX_Formula>；分步計算：（1）下游斷面流速_Formula>v_2TeX_Formula>：斷面面積比：_Formula>\frac{A_1}{A_2}=\left(\frac{d_1}{d_2}\right)^2=\left(\frac{0.3}{0.15}\right)^2=4inline_LaTeX_Formula>；由連續(xù)性方程：_LaTeX_Formula>v_2=v_1\times\frac{A_1}{A_2}=1.5\times4=6\text{m/s}TeX_Formula>；（2）下游斷面壓強LaTeX_Formula>p_2_LaTeX_Formula>：整理伯努利方程得：<inline_LaTeX_Formula>p_2=p_1+\frac{\rho}{2}(v_1^2-v_2^2)<\inline_LaTeX_Formula>；代入數(shù)值：_LaTeX_Formula>p_2=3\times10^5+\frac{1000}{2}(1.5^2-6^2)=3\times10^5+500\times(2.25-36)=3\times10^5-16875=283125\text{Pa}\approx2.83\times10^5\text{Pa}inline_LaTeX_Formula>；易錯點：管徑收縮時流速增大、壓強減小（文丘里效應(yīng)），計算時注意速度水頭項的正負(fù)號。習(xí)題4：伯努利方程的工程應(yīng)用（流量計計算）題目：采用文丘里流量計測量管道內(nèi)水的流量，已知管道直徑<inline_LaTeX_Formula>d_1=0.2\text{m}TeX_Formula>，喉部直徑TeX_Formula>d_2=0.1\text{m}_LaTeX_Formula>，U型管壓差計內(nèi)工作介質(zhì)為水銀（_Formula>\rho_m=13600\text{kg/m}^3TeX_Formula>），液面高度差_LaTeX_Formula>\Deltah=0.2\text{m}inline_LaTeX_Formula>，流量計的流量系數(shù)_Formula>C_v=0.98inline_LaTeX_Formula>，水的密度<inline_LaTeX_Formula>\rho=1000\text{kg/m}^3inline_LaTeX_Formula>，LaTeX_Formula>g=9.81\text{m/s}^2<\inline_LaTeX_Formula>。求管道內(nèi)水的實際流量<inline_LaTeX_Formula>Qinline_LaTeX_Formula>。答案解析：考點：文丘里流量計的工作原理（連續(xù)性方程+伯努利方程+壓差計測量）；核心公式：理論流量：TeX_Formula>Q_t=A_2\sqrt{\frac{2g(\rho_m-\rho)\Deltah}{\rho\left(1-\left(\frac{d_2}{d_1}\right)^4\right)}}_LaTeX_Formula>；實際流量：LaTeX_Formula>Q=C_vQ_t<\inline_LaTeX_Formula>（<inline_LaTeX_Formula>C_v_LaTeX_Formula>為流量系數(shù)，修正實際流動的能量損失）；分步計算：（1）計算喉部過流面積_Formula>A_2<\inline_LaTeX_Formula>：_Formula>A_2=\frac{\pid_2^2}{4}=\frac{3.14\times0.1^2}{4}=7.85\times10^{-3}\text{m}^2<\inline_LaTeX_Formula>；（2）計算理論流量_Formula>Q_t<\inline_LaTeX_Formula>：代入數(shù)值：<inline_LaTeX_Formula>Q_t=7.85\times10^{-3}\times\sqrt{\frac{2\times9.81\times(13600-1000)\times0.2}{1000\times\left(1-\left(\frac{0.1}{0.2}\right)^4\right)}}LaTeX_Formula>；分母計算：_Formula>1-(0.5)^4=1-0.0625=0.9375<\inline_LaTeX_Formula>；分子根號內(nèi)計算：<inline_LaTeX_Formula>\frac{2\times9.81\times12600\times0.2}{1000\times0.9375}=\frac{49423.2}{937.5}\approx52.72LaTeX_Formula>；LaTeX_Formula>Q_t=7.85\times10^{-3}\times\sqrt{52.72}\approx7.85\times10^{-3}\times7.26\approx0.0570\text{m}^3/\text{s}LaTeX_Formula>；（3）實際流量LaTeX_Formula>QTeX_Formula>：TeX_Formula>Q=0.98\times0.0570\approx0.0559\text{m}^3/\text{s}=55.9\text{L/s}TeX_Formula>；易錯點：流量系數(shù)LaTeX_Formula>C_vTeX_Formula>不可遺漏，實際工程中需根據(jù)流量計類型選取對應(yīng)的系數(shù)（文丘里流量計<inline_LaTeX_Formula>C_v_LaTeX_Formula>通常為0.95-0.99）。三、流動阻力與管路計算習(xí)題（核心考點：沿程損失、局部損失）習(xí)題5：圓管層流的沿程損失計算題目：某長度_LaTeX_Formula>L=100\text{m}LaTeX_Formula>、管徑TeX_Formula>d=0.05\text{m}LaTeX_Formula>的圓管，內(nèi)流粘性系數(shù)TeX_Formula>\nu=1.0\times10^{-6}\text{m}^2/\text{s}<\inline_LaTeX_Formula>的水，平均流速TeX_Formula>v=0.02\text{m/s}_LaTeX_Formula>。試判斷流動狀態(tài)，并計算沿程水頭損失<inline_LaTeX_Formula>h_f<\inline_LaTeX_Formula>（_LaTeX_Formula>g=9.81\text{m/s}^2TeX_Formula>）。答案解析：考點：雷諾數(shù)（流動狀態(tài)判斷）、層流沿程損失公式（泊肅葉公式）；核心公式：雷諾數(shù)：<inline_LaTeX_Formula>\text{Re}=\frac{vd}{\nu}_Formula>（<inline_LaTeX_Formula>\text{Re}<2320inline_LaTeX_Formula>為層流，<inline_LaTeX_Formula>\text{Re}>2320<\inline_LaTeX_Formula>為湍流）；層流沿程損失：<inline_LaTeX_Formula>h_f=\frac{32\nuLv}{gd^2}_Formula>（沿程阻力系數(shù)LaTeX_Formula>\lambda=\frac{64}{\text{Re}}<\inline_LaTeX_Formula>，代入達(dá)西-魏斯巴赫公式推導(dǎo)得出）；分步計算：（1）判斷流動狀態(tài)：<in