流体力学第五章习题集答案解析.docx
- 文档编号:2286763
- 上传时间:2022-10-28
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:334.80KB
流体力学第五章习题集答案解析.docx
《流体力学第五章习题集答案解析.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《流体力学第五章习题集答案解析.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
流体力学第五章习题集答案解析
第五章习题答案
选择题(单选题)
5.1速度,长度,重力加速度的无量纲集合是:
(b)
(a);(b);(c);(d)。
5.2速度,密度,压强的无量纲集合是:
(d)
(a);(b);(c);(d)。
5.3速度,长度,时间的无量纲集合是:
(d)
(a);(b);(c);(d)。
5.4压强差,密度,长度,流量的无量纲集合是:
(d)
(a);(b);(c);(d)。
5.5进行水力模型实验,要实现明渠水流的动力相似,应选的相似准则是:
(b)
(a)雷诺准则;(b)弗劳德准则;(c)欧拉准则;(d)其他。
5.6进行水力模型实验,要实现有压管流的动力相似,应选的相似准则是:
(a)
(a)雷诺准则;(b)弗劳德准则;(c)欧拉准则;(d)其他。
5.7雷诺数的物理意义表示:
(c)
(a)粘滞力与重力之比;(b)重力与惯性力之比;(c)惯性力与粘滞力之比;(d)压力与粘滞力之比。
5.8明渠水流模型实验,长度比尺为4,模型流量应为原型流量的:
(c)
(a)1/2;(b)1/4;(c)1/8;(d)1/32。
5.9压力输水管模型实验,长度比尺为8,模型水管的流量应为原型输水管流量的:
(c)
(a)1/2;(b)1/4;(c)1/8;(d)1/16。
5.10假设自由落体的下落距离s与落体的质量m、重力加速度g及下落时间t有关,试用瑞利法导出自由落体下落距离的关系式。
解:
∵
;;;
∴有量纲关系:
可得:
;;
∴
答:
自由落体下落距离的关系式为。
5.11水泵的轴功率与泵轴的转矩、角速度有关,试用瑞利法导出轴功率表达式。
解:
令
量纲:
;;
∴
可得:
,
∴
答:
轴功率表达式为。
5.12水中的声速与体积模量和密度有关,试用瑞利法导出声速的表达式。
解:
量纲:
;;
∴有
∴其中为无量纲系数。
答:
声速的表达式为。
5.13受均布载荷的简支梁最大挠度与梁的长度,均布载荷的集度和梁的刚度有关,与刚度成反比,试用瑞利法导出最大挠度的关系式。
解:
为系数。
量纲:
;;;;
∴有
可得:
,
∴
答:
最大挠度的关系式为。
5.14薄壁堰溢流,假设单宽流量与堰上水头、水的密度及重力加速度有关,试用瑞利法求流量的关系式。
解:
量纲:
;;;
故有
∴
答:
流量的关系式为。
5.15已知文丘里流量计喉管流速与流量计压强差、主管直径、喉管直径、以及流体的密度和运动黏度有关,试用定理证明流速关系式为
证明:
选择基本量
则:
解得:
∴,,
∴,,
∴
5.16球形固体颗粒在流体中的自由降落速度与颗粒的直径、密度以及流体的密度、动力黏度、重力加速度有关,试用定理证明自由沉降速度关系式
证明:
∵
取基本量为
则:
;;
量纲关系:
∴
即
5.17圆形空口出流的流速与作用水头、空口直径、水的密度和动力黏度、重力加速度有关,试用定理推导空口流量公式。
解:
∵
取基本量为
则:
;;
∴有量纲关系:
∴
即
可见,孔口出流的流速系数与及有关。
答:
空口流量公式为。
5.18用水管模拟输油管道。
已知输油管直径500mm,管长100mm,输油量0.1,油的运动黏度为150×10-6。
水管直径25mm,水的运动黏度为1.01×10-6。
试求:
(1)模型管道的长度和模型的流量;
(2)如模型上测得的压强差=2.35cm水柱,输油管上的压强差是多少?
解:
;
以雷诺数准则设计实验。
∴
∴(m)
∴(l/s)
∵
∴
∴(m)
答:
(1)模型管道的长度m,模型的流量L/s;
(2)如模型上测得的压强差=2.35cm水柱,输油管上的压强差m。
5.19为研究输水管道上直径600mm阀门的阻力特性,采用直径300mm,几何相似的阀门用气流做模型实验。
已知输水管道的流量为0.283,水的运动黏度为=1×10-6,空气的运动黏度为=1.6×10-5。
试求模型的气流量。
解:
以雷诺准则,则有
∴
(m3/s)
答:
模型的气流量m3/s。
5.20为研究汽车的动力特性,在风洞中进行模型实验。
已知汽车高=1.5m,行车速度=108,风洞风速=45,测得模型车的阻力=1.4kN,试求模型车的高度及汽车受到的阻力。
解:
∵
风洞实验可选用雷诺准则,即
∵∴
∵(m)
(kN)
另:
∵,在阻力平方区。
则有,即(m)
即能满足阻力自模拟条件。
答:
模型车的高度m,汽车受到的阻力为kN。
5.21为研究风对高层建筑物的影响,在风洞中进行模型实验,当风速为9时,测得迎风面压强为42,背风面压强为-20,试求温度不变,风速增至12时,迎风面和背风面的压强。
解:
∵
或
∴可算得,风速增至km/h时。
迎风面的压强(pa)
背风面的压强(pa)
5.22一潮汐模型,按弗劳德准则设计,长度比尺=2000,问原型中的一天,相当于模型时间是多少?
解:
由弗劳德准则
∴
∵
∴
(s)(min)(h)
答:
原型中的一天,相当于模型时间是小时。
5.23防浪堤模型实验,长度比尺为40,测得浪压力为130N,试求作用在原型防浪堤上的浪压力。
解:
对防浪堤问题的模型研究可用弗劳德准则。
∴,
作用压力
∴
∴(kN)
答:
作用在原型防浪堤上的浪压力为kN。
5.24溢流坝泄流实验,原型坝的泄流量为120,实验室可供实验用的最大流量为0.75,试求允许最大长度比尺;如在这样的模型上测得某一作用力为2.8N,原型相应的作用力是多少?
解:
最大允许的
以弗劳德准则
∴
∴
∵作用压力
∴(kN)
答:
允许最大长度比尺为;原型相应的作用力是kN。
5.25采用长度比尺=20的模型,做弧形闸门闸下泄流实验,由模型测得:
下游收缩断面的平均速度=2,流量=35,水流作用在闸门上的总压力=40N,试求:
原型收缩断面的平均速度、流量和闸门上的总压力。
解:
对明渠流动,适用弗劳德准则。
∵不变。
∴,
∴(m/s)
(m3/s)
(kN)
答:
原型收缩断面的平均速度为m/s,流量为m3/s,闸门上的总压力为kN。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 流体力学 第五 习题集 答案 解析