流体力学习题及解答.docx
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流体力学习题及解答
《流体力学》1-4章作业讲评
1-6•当空气温度从00C增加至200C时,值增加15%,容重减少10%,问此时值增加多少?
1-7•图示为一水平方向运动的木板,其速度为1ms,平板浮在油面上,油深1mm,油
的0.09807Pags,求作用于平板单位面积上的阻力?
1-9•一底面积为4045cm,高为1cm的木板,质量为5kg,沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动,已知v1ms,1mm,求润滑油的动力粘滞系数?
1-10•一个圆锥体绕其铅直中心轴等速旋转,锥体与固定壁的间距为1mm全部为润滑油充满,11=0.1Pa.s,当旋转角速度3=16s—1,锥体底部半径R=0.3m,咼H=0.5m时,
求:
作用于圆锥的阻力矩
阻力矩
1-14•图示为一采暖系统图,由于水温升高引起水的体积膨胀,为了防止管道及暖气片胀裂,特在顶部设置一膨胀水箱,使水的体积有自由膨胀的余地,若系统内水的总体积
V8m3,加热前后温度差t500C,水的热胀系数0.0005,求膨胀水箱的最小容积?
dV
解因为V
dt
所以dVVdt0.00058500.2m3
水
2-2.在圭寸闭管端完全真空的情况下,水银柱差Z250mm,求盛水容器液面绝对压强P!
及
测压管中水面高度乙?
2-6.封闭容器水面的绝对压强P0107.7kN^2,当地大气压强Pa98.07,试求
(1)
水深h0.8m的A点的绝对压强和相对压强?
(2)若容器水面距基准面高度Z5m,求A点的测压管高度和测压管水头。
并图示容器内液体各点的测压管水头线;(3)压力表M和
酒精(7.944K%?
)测压计h的读数值?
解
(1)PaPoh107.79.8070.8115.55K%?
(2)
1.78m
h2
9.807
(3)PmPoPa107.798.079.63KN/2
2-8•已知水深h1.2m,水银柱高度hp240mm,大气压强pa730mm水银柱,连接橡
皮软管中全部都是空气,求封闭水箱水面的绝对压强及真空度?
将1.2m的水柱高度换算为水银柱高度为:
口20.088mHg
13.6
则水面的绝对压强为:
0.730.240.0880.402m402mmHg
2-14.封闭不水箱各测压管的液面高程为:
1100cm,220cm,460cm,问3为多
少?
2-19.在水管的吸入管1和压出管2中装水银压差计,测得h120mm,问水经过水泵后,压强增加多少?
若为风管,则水泵换为风机,压强增加为多少mmHg?
解
(1)ph(
)0.12(133.49.81)15KN/2
(2)ph133.4
0.1216K%2
2-23.一直立煤气管,在底层测压管中测得水柱差h1100mm,在H20m高处的测压
管中测得水柱差h2115mm,管处空气容重气12.64%3,求管中静止煤气的空重
2-30.密闭方形柱体容器中盛水,底部侧面开0.50.6m的矩形孔,水面绝对压强
P0117.7K%?
,当地大气压强Pa98.07K%2,求作用于闸门的水静压力及作用点?
2-34.封闭容器水面的绝对压强p0137.37k%2,容器左侧开一2*2米的方形孔,复以
盖板AB,当大气压Pa98.07kn/2时,求作用于此盖板的水静压力及其作用点?
p0pa137.3798.07,
4m
9.807
2-36.有一圆滚门,长度I10m,直径D4m,上游水深比4m,下游水深H22m,求水作用于圆滚门上的水平和铅直分压力?
3-4.设计输水量为300*103kg/h的给水管道,流速限制在0.9~1.4ms之间。
试确定管
道直径,根据所选的直径求流速,直径规定为50mm的倍数。
解:
300*103kg/h300m3/h0.0833m3/s
因为流速限制在0.9~1.4m之间,故A的范围为:
0.0833:
0.0833,即0.0926m2:
0.0595m2
/s0.91.4
之间,贝Ud取300mm
4*°32
3-8.空气流速由超音流速过渡到亚音速时,要经过冲击波。
如果在冲击波前,风道中流速
v660叹,密度1.0kg/m3,冲击波后,速度降低至v250%,求冲击波后的密度?
3-
dA0.2m,大管直径dB0.4m。
9.管路由不同直径的两管前后相接所成,小管位直径
试判断水在管中流动方向,并计算水流经两断面间的水头损失
解以A断面的管轴为基准面计算各断面的单位能量
HAHB由A流向B
3-10.油沿管线流动,A断面流速为2叹,不计算损失,求开口C管中的液面高度?
通过B断面中心作基准面,写A、B两断面的能量方程。
3-12.用水银比压计量测管中水流,过断面中点流速u如图,测得A点的比压计读数
h60mm水银柱
(1)求该点的流速u;
(2)若管中流体是密度0.8瞪3的油,h仍不变,该点流速为若干?
不计损失。
当管中通过水时
当管中通油时,
3-17.一压缩空气罐与文丘里式引射管联接,d1,d2,h为已知,问气罐压强pc多大才能将将B池水抽出
解写1、2断面的能量方程
又写气罐及出口断面的能量方程
Po屹代入上式
2g
所以Po
ih
4d2di
3-19..断面为0.2m2和0.1m2的两根管子所组成的水平输水系从水箱流入大气中,
(1)若
不计损失,(a)求断面流速V1和V2;(b)绘总水头线和测压管水头线,(c)求进口A点的压强。
22
⑵计入损失,第一段为4冬,第二段为3里,(a)求断面流速V1和V2,(b)绘总水头线及
2g2g
测压管水头线,(c)根据水头线求各段中间的压强,不计局部损失。
解:
(1)列0-0面和出口的能量方程,则
2
A处的流速水头为出
2g
A处的测压管水头为4-1=3m
总水头线和测压管水头线如左图示。
(2)列0-0面和出口的能量方程,则
由连续性方程:
S21
V2V2
S12
22
1段的中点:
4000旦乞2土2g2g
代入数据,计算得:
p1(43*丄空)*9.8*10333.3kpa
2*9.8
2段的中点:
4000
P2
22
V24V1
2g2g
2
v2
1.5-2g
代入数据,计算得:
P2
(4
__3.962
2.5*-
19823
4)*9.8*1011.76kpa
2*9.8
2*9.8
2
各段的损失为:
44
1.982
0.8m
2g
2*9.8
两段的流速水头分别为:
2
V1
2
0.2m,电
0.8m
2g
2g
在计损失的情况下总水头线和测压管水头线如上图示。
3-24.图为一水平风管,空气自断面11流向断面22。
已知11断面的压强p1150mm水
柱,V115%,断面22的压强P2140mm水柱,v?
10叹,空气密度1.29Kg^3,求两断面的压强损失。
3-28.高压管末端的喷嘴如图。
出口直径d10cm,管端直径D40cm,流量Q0.4叹,
喷嘴和管以法兰盘连接,共用12个螺栓,不计水和管嘴的重量,求每个螺栓受力多少?
代入V1賁无3.18ms
沿轴向写动量方程每个螺栓受力F143.412KN
12
4-3.有一圆形风道,管径为300mm,输送的空气温度为20°C,求气流保持为层流时的最大流量。
若输送的空气量为200Kgh,气流是层流还是紊流?
解
(1)t200C时,空气的1.205Kg/a
故为紊流。
设圆管直径d200mm,管长I
1.6cm^/,求沿程损失。
故为层流
4-9.油的流量Q77。
吆,流过直径d6mm的细管,在I2m长的管段两端接水银压
差计,读数h30cm,油的密度900K%3,求油的和值。
解设为层流
验证:
Revd2・72°.°0618972000
8.610
故为层流,假设正确
求该管道的当量糙粒高度K。
4-21.如管道的长度不变,通过的流量不变,欲使沿程水头损失减少一半,直径需增大百
5-
分之几?
试分别讨论下列二种情况:
⑶管内流动为粗糙区°.11常5
所以:
hf22
(虫)5
1
hf11
d2
2
(1)
层流时,
64
6416,
d
Re
vdQ
(3)粗糙区时,
0.11
0.25
4-24•为测定900弯头的局部损失系数,可采用图所示的装置,已知AB段管长I10m,
管径d50mm,0.03,实测数据为
(1)AB两断面测压管水头差hf0.629m。
(2)经2
分钟流入量水箱的水量为0.329m3。
求弯头的局部损失系数。
4-29.一水平放置的突然扩大管路,直径由di=50mnT大到d2=100mm在扩大前后断面接出的双液比压计中,上部为水,下部为容重15.7kN/m3的四氯化碳,当流量Q16m3/h
时的比压计读数h173mm,求突然扩大的局部阻力系数,并与理论计算值进行比较。
解:
理论值:
实际值的计算:
从1到2的损失为
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