冶金传输原理_动量传输_第2章流体静力学试题库完整
材料加工冶金传输原理吴树森版习题答案
第一章 流体的主要物理性质1-1何谓流体,流体具有哪些物理性质?答:流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。
它包括液体和气体。
流体的主要物理性质有:密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。
1-2某种液体的密度ρ=900 Kg /m 3,试求教重度y 和质量体积v 。
解:由液体密度、重度和质量体积的关系知:)m /(88208.9900g 3N VG=*===ργ ∴质量体积为)/(001.013kg m ==ρν1.4某种可压缩液体在圆柱形容器中,当压强为2MN /m 2时体积为995cm 3,当压强为1MN /m 2时体积为1000 cm 3,问它的等温压缩率k T 为多少? 解:等温压缩率K T 公式(2-1): TT P V VK ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆-=1 ΔV=995-1000=-5*10-6m 3注意:ΔP=2-1=1MN/m 2=1*106Pa将V=1000cm 3代入即可得到K T =5*10-9Pa -1。
注意:式中V 是指液体变化前的体积1.6 如图1.5所示,在相距h =0.06m 的两个固定平行乎板中间放置另一块薄板,在薄 板的上下分别放有不同粘度的油,并且一种油的粘度是另一种油的粘度的2倍。
当薄板以匀速v =0.3m/s 被拖动时,每平方米受合力F=29N ,求两种油的粘度各是多少?解:流体匀速稳定流动时流体对板面产生的粘性阻力力为YA F 0y x νητ==平板受到上下油面的阻力之和与施加的力平衡,即hh F 0162/22/h νηνηνητ=+==合代入数据得η=0.967Pa.s第二章 流体静力学(吉泽升版)2-1作用在流体上的力有哪两类,各有什么特点? 解:作用在流体上的力分为质量力和表面力两种。
质量力是作用在流体内部任何质点上的力,大小与质量成正比,由加速度产生,与质点外的流体无关。
而表面力是指作用在流体表面上的力,大小与面积成正比,由与流体接触的相邻流体或固体的作用而产生。
冶金传输原理考试试卷(A)
专业班级: 姓 名: 学 号:
★编号:重科院(学冶金2007-2008-1)考字第( )号 第 2 页
3、在间距为2cm 的可动平板与不动平板间充满某种流体,若可动平板以2.0m/s 的速度移动,为了维持这一速度,在可动平板上需施加18.1N/m 2的力。
求两平板间流体的动力粘度。
4、图示的竖直管道流过热空气,标态流量V 0为3600m 3/h ,温度为100℃。
气体由上向下流动,其能量损失为18Pa ,测得Ⅰ-Ⅰ截面处热气体静压力为160Pa ,试计算Ⅱ-Ⅱ截面处热气体静压力。
Ⅰ
四、综合题:(本题共2小题,每小题10分,共20分)
1、根据边界传热微分方程,利用相似转换法求得努赛尔特准数Nu 。
提示:t
y t
y ∆∂∂-==0
λα
2、气体垂直喷向液体表面时液体运动有何特点?对冶金生产有何实际意义?
专业班级: 姓 名: 学 号:
第4页。
冶金传输原理考试题
冶金传输原理考试题一、选择题(每题2分,共30分)请在每道题的括号内选择出正确答案,并将其序号填写在答题卡上。
1. 冶金传输原理主要研究的是()。
A. 金属的冶炼过程B. 金属的物理性质C. 金属的化学性质D. 金属的机械性质2. 冶金传输原理课程的教学目标是培养学生掌握()。
A. 冶金工艺设计的基本原理B. 金属材料的性能分析方法C. 输送过程中温度、压力、流动速度等参数的计算能力D. 冶金设备的选择与配置能力3. 冶金传输原理的基本假设之一是()。
A. 金属在输送过程中不会发生相变B. 输送过程中不考虑能量损失C. 流体处于非稳定状态D. 输送过程中不考虑阻力4. 输送系统中由于管道摩擦而产生的能量损失称为()。
A. 动能损失B. 摩擦损失C. 管道耗散D. 流体摩擦阻力5. 管道输送中的瞬时损失主要是指()。
A. 弯头和管径突变带来的局部阻力B. 管道与周围环境的传热损失C. 由于管道内液体流动产生的压力波动造成的损失D. 输送过程中发生的事故导致的能量损失二、判断题(每题2分,共20分)请在每道题的括号内选择出正确答案,并将其序号填写在答题卡上。
1. 对于非牛顿流体,其粘滞系数与应变速率呈正相关。
()A. 正确B. 错误2. 液体在沿管道流动时,由于摩擦阻力将产生管道壁面附近的速度剖面,即流速剖面会变平整。
()A. 正确B. 错误3. 定常流体运动的主要特点是流量、速度和流态都随时间的变化而变化。
()A. 正确B. 错误4. 弯头对流体流动的阻力主要是由于流体在弯头处的对流和扰动效应引起的。
()A. 正确B. 错误5. 管道摩阻系数是和管道长度成正比的。
()A. 正确B. 错误三、简答题(每题10分,共30分)请简要回答下列问题,并将答案写在答题卡上。
1. 请简述流体的黏度和流变特性对管道输送过程的影响。
答案:黏度是流体流动的基本性质之一,对管道输送过程中的摩擦阻力、能量损失和泵功耗等起到重要影响。
冶金传输原理期末试卷2
上海应用技术学院—学年第学期《冶金传输原理》考试(2)试卷课程代码:学分: 考试时间:分钟课程序号:班级:学号:姓名:我已阅读了有关的考试规定和纪律要求,愿意在考试中遵守《考场规则》,如有违反将愿接受相应的处理。
试卷共4 页,请先查看试卷有无缺页,然后答题。
一.选择题(每题1分,共15分)1. 动量、热量和质量传输过程中,他们的传输系数的量纲为:(1)Pa.s (2)N.s/m2 (3) 泊 (4)m2/s2.流体单位重量的静压能、位能和动能的表示形式为:(1)P/ρ, gz, u2/2 (2)P, ρgz, ρu2/2(3) P/r, z, u2/2g (4)PV, mgz, mu2/23.非圆形管道的当量直径定义式为:(1)D当=4S/A (2) D当=D(3) D当=4A/S (4) D当=A/4S(A:管道的截面积;S:管道的断面周长)4.不可压缩流体绕球体流动时(Re<1),其阻力系数为:(1) 64/Re (2) 24/Re (3) 33/Re (4) 28/Re 5.判断流体流动状态的准数是:(1)Eu (2)Fr (3)Re (4)Gr6.激波前后气体状态变化是:(1)等熵过程(2)绝热过程(3)可逆过程(4)机械能守恒过程7.Bi→0时,其物理意义为:(1)物体的内部热阻远大于外部热阻。
(2)物体的外部热阻远小于内部热阻。
(3)物体内部几乎不存在温度梯度。
(4)δ/λ>>1/h。
8.根据四次方定律,一个物体其温度从100℃升到200℃,其辐射能力增加 (1) 16倍 (2) 2.6 倍(3)8 倍 (4)前三个答案都不对9.表面温度为常数时半无限大平板的加热属于:(1)导热的第一类边界条件(2)导热的第二类边界条件(3)导热的第三类边界条件(4)是属于稳态导热10.强制对流传热准数方程正确的是:(1)Nu=f(Gr) (2)Nu=f(Re)(3) Nu=f(Re,Pr) (4) Eu=f(Gr,Re)11.下面哪个有关角度系数性质的描述是正确:(1)ψ1,2=ψ2,1 (2) ψ1+2,3=ψ1,3 +ψ2,3(3) ψ1,1=0 (4) ψ1,2 F1=ψ2,1 F212.绝对黑体是指:(1)它的黑度等于1。
材料加工冶金传输原理习题答案解析
第一章 流体的主要物理性质1-1何谓流体,流体具有哪些物理性质?答:流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。
它包括液体和气体。
流体的主要物理性质有:密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。
1-2某种液体的密度ρ=900 Kg /m 3,试求教重度y 和质量体积v 。
解:由液体密度、重度和质量体积的关系知:)m /(88208.9900g 3N VG=*===ργ ∴质量体积为)/(001.013kg m ==ρν1.4某种可压缩液体在圆柱形容器中,当压强为2MN /m 2时体积为995cm 3,当压强为1MN /m 2时体积为1000 cm 3,问它的等温压缩率k T 为多少? 解:等温压缩率K T 公式(2-1): TT P V VK ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆-=1 ΔV=995-1000=-5*10-6m 3注意:ΔP=2-1=1MN/m 2=1*106Pa将V=1000cm 3代入即可得到K T =5*10-9Pa -1。
注意:式中V 是指液体变化前的体积1.6 如图1.5所示,在相距h =0.06m 的两个固定平行乎板中间放置另一块薄板,在薄 板的上下分别放有不同粘度的油,并且一种油的粘度是另一种油的粘度的2倍。
当薄板以匀速v =0.3m/s 被拖动时,每平方米受合力F=29N ,求两种油的粘度各是多少?解:流体匀速稳定流动时流体对板面产生的粘性阻力力为YA F 0y x νητ==平板受到上下油面的阻力之和与施加的力平衡,即hh F 0162/22/h νηνηνητ=+==合代入数据得η=0.967Pa.s第二章 流体静力学(吉泽升版)2-1作用在流体上的力有哪两类,各有什么特点? 解:作用在流体上的力分为质量力和表面力两种。
质量力是作用在流体内部任何质点上的力,大小与质量成正比,由加速度产生,与质点外的流体无关。
而表面力是指作用在流体表面上的力,大小与面积成正比,由与流体接触的相邻流体或固体的作用而产生。
材料加工冶金传输原理习题答案(吴树森版)
第一章 流体的主要物理性质1-1谓流体,流体具有哪些物理性质?答:流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。
它包括液体和气体。
流体的主要物理性质有:密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。
2、在图3.20所示的虹吸管中,已知H1=2m ,H2=6m ,管径D=15mm ,如果不计损失,问S 处的压强应为多大时此管才能吸水?此时管流速υ2及流量Q 各为若干?(注意:管B 端并未接触水面或探入水中)解:选取过水断面1-1、2-2及水平基准面O-O ,列1-1面(水面)到2-2面的贝努利程再选取水平基准面O ’-O ’,列过水断面2-2及3-3的贝努利程(B) 因V2=V3 由式(B)得 图3.20 虹吸管gpH gpa 220222121υγυγ++=++gppa 22222υγγ++=gp g p H H a 202)(2322221υγυγ++=+++ggp2102823222υυγ+=++)(28102水柱m p=-=γ)(19620981022a p p =⨯=)/(85.10)410(8.92)2(222s m ppg a =-⨯=--=γγυ)/(9.1)/(0019.085.104)015.0(3222s L s m A Q ==⨯⨯==πυ5、有一文特利管(如下图),已知d 1 =15cm ,d 2=10cm ,水银差压计液面高差∆h =20cm 。
若不计阻力损失,求常温(20℃)下,通过文氏管的水的流量。
解:在喉部入口前的直管截面1和喉部截面2处测量静压力差p 1和p 2,则由式const v p=+22ρ可建立有关此截面的伯努利程: ρρ22212122p v p v +=+ 根据连续性程,截面1和2上的截面积A 1和A 2与流体流速v 1和v 2的关系式为2211v A v A =所以 ])(1[)(2212212A A p p v --=ρ 通过管子的流体流量为 ])(1[)(2212212A A p p A Q --=ρ )(21p p -用U 形管中液柱表示,所以074.0))15.01.0(1(10)1011055.13(2.081.92)1.0(4])(1[)(22223332212'2=-⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=--∆=πρρρA A h g A Q (m 3/s)式中 ρ、'ρ——被测流体和U 形管中流体的密度。
冶金传输原理复习
冶金传输原理复习大纲第一篇动量传输动量传输的研究对象:流体。
研究内容:流体的运动和平衡规律。
一基本概念1.流体:流体是一种受任何微小剪切应力作用能持续变形的一种物质2.流体的粘性:流体内部各流体微团之间发生相对运动时,流体内部会产生摩擦力(即粘性力)的性质。
(与固体外表面接触时)或流体在流动或变形时,其本身所具有的阻碍流动或变形的性质;流体的粘度:衡量流体粘性大小的物理量;可压缩性:流体的体积随压力变化而变化的属性称为流体的压缩性;不可压缩性:当流体的压缩性对所研究的流动影响不大,可忽略不计时,这种流体称为不可压缩流体,反之称为可压缩流体。
3.理想流体: 粘性为0的流体(实际并不真正存在)实际流体: 具有粘性的流体4.流体压强及表示方法(绝对压强,表压)压强:垂直作用于单位面积流体上的压力,称为压强。
压强表示方法:一个标准大气压的精确值为101.325Pa,它是指一个标准大气压比绝对零压高101.325Pa。
绝对压强:凡是用绝对零压作起点计算的压强,称为绝对压强。
表压:一般测压仪都是测定相对压强,故相对压强又称为表压强。
5.作用于流体上的力:表面力,体积力(质量力)A 表面力如法向力(压力),切向力(粘性力)表面力的大小与其表面积的大小呈正比,是作用在表面上的力。
B体积力(质量力)如重力、惯性力、电磁力等质量力的大小与其质量的大小呈正比,它可以远距离作用在流体内部的每一个质点上。
故称远程力。
6.流体流动的起因及分类:自然流动:无外力作用,由于流体本身的性质导致的流动。
(河水,风…)强制流动:在外力作用下产生的流体的流动。
(自来水管,水泵…)7.速度场、速度梯度、边界层,稳态流动及非稳态流动速度场:速度在空间和时间上的分布状态。
速度梯度:垂直于流体运动方向的速度变化率,或称速度梯度。
边界层:受固体壁面的影响速度急骤变化的区域0≤y≤δ(x)为边界层稳态流动:在流体的任何空间点处,流体的速度即其他物理量均不随时间而改变,仅与这些点的空间位置有关,即u = f(x,y,z)…∂u/∂τ= 0…非稳态流动:在流体的任何空间点处,流体的速度和其他物理量只要有一项随时间而改变,这是运动要素就不仅与这些点的空间位置有关,而且与时间有关,即u = f(x,y,z,τ)…∂u/∂τ≠0…8.动量通量的概念及计算公式动量通量:单位时间通过单位面积的动量量,称为动量通量。
冶金传输原理复习试题库
一、名词解释1 流体:能够流动的物体。
不能保持一定的形状,而且有流动性。
2 脉动现象:在足够时间,速度始终围绕一平均值变化,称为脉动现象。
3 水力粗糙管:管壁加剧湍流,增加了流体流动阻力,这类管称为水力粗糙管。
4 牛顿流:符合牛顿粘性定律的流体。
5 湍流:流体流动时,各质点在不同方向上做复杂无规那么运动,相互干扰的运动。
这种流动称为湍流。
6 流线:在同一瞬时,流场中连续不同位置质点的流动方向线。
7 流管:在流场取任意封闭曲线,通过该曲线上每一点,作流线,组成的管状封闭曲面,称流管。
8 边界层:流体通过固体外表流动时,在紧靠固体外表形成速度梯度较大的流体薄层称边界层。
9 伪塑性流:其特征为〔〕,当n<1时,为伪塑型流。
10非牛顿流体:不符合牛顿粘性定律的流体,称之为非牛顿流体,主要包括三类流体。
11宾海姆塑流型流体:要使这类流体流动需要有一定的切应力ι时流体处于固结状态,只有当切应力大于ι时才开场流动。
12稳定流:运动参数只随位置改变而与时间无关,这种流动就成为稳定流。
13非稳定流:流场的运动参数不仅随位置改变,又随时间不同而变化,这种流动就称为非稳定流。
14迹线:迹线就是流体质点运动的轨迹线,特点是:对于每一个质点都有一个运动轨迹,所以迹线是一族曲线,而且迹线只随质点不同而异,与时间无关。
16 水头损失:单位质量〔或体积〕流体的能量损失。
17 沿程阻力:它是沿流动路程上由于各流体层之间的摩擦而产生的流动阻力,也叫摩擦阻力。
18 局部阻力:流体在流动中因遇到局部障碍而产生的阻力。
19脉动速度:脉动的真实速度与时均速度的差值成为脉动速度。
20 时均化原那么:在某一足够长时间段以平均值的速度流经一微小有效断面积的流体体积,应该等于在同一时间段以真实的有脉动的速度流经同一微小有效断面积的流体体积。
21热传导:物体各局部之间不发生相对位移时,依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动进展的热量传递称为热传导。
(2020年7月整理)冶金传输原理总复习.doc
第一章动量传输的基本概念 1.流体的概念物质不能抵抗切向力,在切向力的作用下可以无限地变形,这种变形称为流动,这类物质称为流体,其变形的速度即流动速度与切向力的大小有关,气体和液体都属于流体。
2 连续介质流体是在空间上和时间上连续分布的物质。
3流体的主要物理性质密度;比容(比体积);相对密度;重度(会换算) 4.流体的粘性在作相对运动的两流体层的接触面上,存在一对等值而反向的作用力来阻碍两相邻流体层作相对运动,流体的这种性质叫做流体的粘性,由粘性产生的作用力叫做粘性力或内摩擦力。
1) 由于分子作不规则运动时,各流体层之间互有分子迁移掺混,快层分子进入慢层时给慢层以向前的碰撞,交换能量,使慢层加速,慢层分子迁移到快层时,给快层以向后碰撞,形成阻力而使快层减速。
这就是分子不规则运动的动量交换形成的粘性阻力。
2) 当相邻流体层有相对运动时,快层分子的引力拖动慢层,而慢层分子的引力阻滞快层,这就是两层流体之间吸引力所形成的阻力。
5.牛顿粘性定律在稳定状态下,单位面积上的粘性力(粘性切应力、内摩擦应力)为dydv x yx μτ±==A Fτyx 说明动量传输的方向(y 向)和所讨论的速度分量(x 向)。
符号表示动量是从流体的高速流层传向低速流层。
动力粘度μ,单位Pa·s 运动粘度η,单位m 2/s 。
ρμη=例题1-16.温度对粘度的影响粘度是流体的重要属性,它是流体温度和压强的函数。
在工程常用温度和压强范围内,温度对流体的粘度影响很大,粘度主要依温度而定,压强对粘性的影响不大。
当温度升高时,一般液体的粘度随之降低;但是,气体则与其相反,当温度升高时粘度增大。
这是因为液体的粘性主要是由分子间的吸引力造成的,当温度升高时,分子间的吸引力减小,μ值就要降低;而造成气体粘性的主要原因是气体内部分子的杂乱运动,它使得速度不同的相邻气体层之间发生质量和动量的交换,当温度升高时,气体分子杂乱运动的速度加大,速度不同的相邻气体层之间的质量和动量交换随之加剧,所以μ值将增大。
材料加工冶金传输原理习题与答案
第一章 流体的主要物理性质1-1何谓流体,流体具有哪些物理性质?答:流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。
它包括液体和气体。
流体的主要物理性质有:密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。
1-2某种液体的密度ρ=900 Kg /m 3,试求教重度y 和质量体积v 。
解:由液体密度、重度和质量体积的关系知:)m /(88208.9900g 3N VG=*===ργ ∴质量体积为)/(001.013kg m ==ρν1.4某种可压缩液体在圆柱形容器中,当压强为2MN /m 2时体积为995cm 3,当压强为1MN /m 2时体积为1000 cm 3,问它的等温压缩率k T 为多少? 解:等温压缩率K T 公式(2-1): TT P V VK ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆-=1 ΔV=995-1000=-5*10-6m 3注意:ΔP=2-1=1MN/m 2=1*106Pa将V=1000cm 3代入即可得到K T =5*10-9Pa -1。
注意:式中V 是指液体变化前的体积1.6 如图1.5所示,在相距h =0.06m 的两个固定平行乎板中间放置另一块薄板,在薄板的上下分别放有不同粘度的油,并且一种油的粘度是另一种油的粘度的2倍。
当薄板以匀速v =0.3m/s 被拖动时,每平方米受合力F=29N ,求两种油的粘度各是多少?解:流体匀速稳定流动时流体对板面产生的粘性阻力力为YA F 0y x νητ==平板受到上下油面的阻力之和与施加的力平衡,即hh F 0162/22/h νηνηνητ=+==合代入数据得η=0.967Pa.s第二章 流体静力学(吉泽升版)2-1作用在流体上的力有哪两类,各有什么特点? 解:作用在流体上的力分为质量力和表面力两种。
质量力是作用在流体内部任何质点上的力,大小与质量成正比,由加速度产生,与质点外的流体无关。
而表面力是指作用在流体表面上的力,大小与面积成正比,由与流体接触的相邻流体或固体的作用而产生。
冶金传输原理习题
方法
掌握解析步骤和解答技巧, 用于解决不同类型的习题。
应用
理解习题的实际应用和意义, 包括工程设计、操作优化和 故障排除。
根据已知条件和物理原理,推 导出适用于特定情况的方程。
利用图表
绘制图表以可视化数据和关系, 更好地理解和分析问题。
习题讲解的案例分析
铁矿石烧结过程
通过案例分析铁矿石的烧结过程, 探讨传输原理习题的解答方法。
水流输送问题
通过实际案例,介绍解决与水流 输送相关的冶金传输原理习题。
习题的实际应用和意义
3 动量平衡
利用动量守恒方程解决流 体传输的习题。
解析步骤和方法
理清题意
仔细阅读题目,确保理解问题的要求。
制定计算方案
根据问题类型和给定条件,确定解题步骤和计算方法。
使用适当的方程
根据题目要求使用适当的方程进行计算。
解答技巧
简化问题
将复杂问题分解为更简单的子 问题,以便更好地理解和解决。
推导方程
1 工程设计
通过掌握冶金传输原理习题,能够在工程设计中预测和解决与物质传输相关的问题。
2 操作优化
对传输过程进行习题分析,有助于优化操作参数和提高传输效率。
3 故障排除
通过解决传输原理习题,能够更好地诊断和解决传输过程中出现的故障。
总结和复习要点
重要性
冶金传ห้องสมุดไป่ตู้原理习题有助于提 高材料传输问题的解决能力。
冶金传输原理习题
本演示将介绍冶金传输原理习题的重要性及实际应用,包括解析步骤、解答 技巧,并通过案例分析进行习题讲解。
为什么重要?
了解冶金传输原理习题的重要性,有助于增强对材料传输过程的理解并提升 解决实际问题的能力。
冶金传输原理习题
动量传输伯努利方程的实质是什么?它说明了什么问题?伯努利方程能否用于压缩型流体及非稳态流动?能量守恒定律在动量传输中的应用。
在理想的流体中任何一点的位压头、静压头和动压头的总和是不变的。
不能。
断面为150mm × 400mm 的管道,标态下风量为2700m3/h ,求平均标态流速。
又若出口断面扩大为300mm ×400mm ,风温升高为45℃,求出口平均风速。
又假若要求出口风速为20 m/s ,求出口圆管直径应为多少(标态下)? 平均标态流速:2700/360012.5m/s 0.1500.4s V u A ===⨯ 稳态流动质量流量不变:111222u A u A ρρ= 根据气体状态方程:122127345318273273T T ρρ+=== 出口平均风速为:11122231812.50.150.47.28m/s 2730.30.4u A u A ρρ⨯⨯⨯===⨯⨯ 出口圆管面积:2112212.50.150.40.0375m 20u A A u ⨯⨯===出口圆管直径:0.219m d ===一渐缩管道大截面处d 1=8 cm, u 1=10 m/s,小截面处d 2=3 cm ,今各截面速度均匀,求流过该管道不可压缩流体的体积流量的小截面处流速u 2。
体积流量:231110 3.14/40.080.05m /s s V u A ==⨯⨯= 小截面处流速:21122210 3.14/40.0871.1m/s 3.14/40.03u A u A ⨯⨯===⨯流体流动有哪两种形态,各有何特点?如何判断?流体的流动可分为层流和湍流特点:层流:规则的层状流动,流体的层与层之间和不相混,轨迹为平滑的随时间变化的曲线。
湍流:无规则的运动方式,质点轨迹杂乱无章而且迅速变化,流体微团在向流向运动的同时,还作横向、垂向及局部逆向运动,与周围流体混掺,是随机的、三维的运动。
判断:对内表面光滑的圆截面直管衡量流动状态:当Re<2300时,流动呈层流。
(完整word版)冶金传输原理总复习
第一章动量传输的基本概念 1.流体的概念物质不能抵抗切向力,在切向力的作用下可以无限地变形,这种变形称为流动,这类物质称为流体,其变形的速度即流动速度与切向力的大小有关,气体和液体都属于流体。
2 连续介质流体是在空间上和时间上连续分布的物质。
3流体的主要物理性质密度;比容(比体积);相对密度;重度(会换算) 4.流体的粘性在作相对运动的两流体层的接触面上,存在一对等值而反向的作用力来阻碍两相邻流体层作相对运动,流体的这种性质叫做流体的粘性,由粘性产生的作用力叫做粘性力或内摩擦力。
1) 由于分子作不规则运动时,各流体层之间互有分子迁移掺混,快层分子进入慢层时给慢层以向前的碰撞,交换能量,使慢层加速,慢层分子迁移到快层时,给快层以向后碰撞,形成阻力而使快层减速。
这就是分子不规则运动的动量交换形成的粘性阻力。
2) 当相邻流体层有相对运动时,快层分子的引力拖动慢层,而慢层分子的引力阻滞快层,这就是两层流体之间吸引力所形成的阻力。
5.牛顿粘性定律在稳定状态下,单位面积上的粘性力(粘性切应力、内摩擦应力)为dydv x yx μτ±==A Fτyx 说明动量传输的方向(y 向)和所讨论的速度分量(x 向)。
符号表示动量是从流体的高速流层传向低速流层。
动力粘度μ,单位Pa·s 运动粘度η,单位m 2/s 。
ρμη=例题1-16.温度对粘度的影响粘度是流体的重要属性,它是流体温度和压强的函数。
在工程常用温度和压强范围内,温度对流体的粘度影响很大,粘度主要依温度而定,压强对粘性的影响不大。
当温度升高时,一般液体的粘度随之降低;但是,气体则与其相反,当温度升高时粘度增大。
这是因为液体的粘性主要是由分子间的吸引力造成的,当温度升高时,分子间的吸引力减小,μ值就要降低;而造成气体粘性的主要原因是气体内部分子的杂乱运动,它使得速度不同的相邻气体层之间发生质量和动量的交换,当温度升高时,气体分子杂乱运动的速度加大,速度不同的相邻气体层之间的质量和动量交换随之加剧,所以μ值将增大。
冶金传输原理吴铿编动量传输部分习题参考答案
第一章习题参考答案(仅限参考)(题目改成单位质量力的国际单位) (不能承受拉力) (d 为表现形式)13. 解:由体积压缩系数的定义,可得:14. 解:由牛顿内摩擦定律可知,式中 A dl π=由此得 d 8.57d x v v F A dl N y μμπδ==≈5. 解:112a a p p gh gh gh p ρρρ=++=+汞油水(测压计中汞柱上方为标准大气压,若为真空结果为1.16m )6.解:(测压管中上方都为标准大气压)(1)()()13121a a p p g h h g h h p ρρ=+-=-+油水ρ=833kg/m 3(2)()()13121a a p p g h h g h h p ρρ=+-=-+油水h 3=1.8m. 7.解:设水的液面下降速度为为v ,dz v dt =-单位时间内由液面下降引起的质量减少量为:24d v πρ 则有等式:224d v v πρ=,代入各式得:20.50.2744dz d z dt πρ-=整理得:解得:(212115180.2744d t s πρ⎛⎫=-= ⎪⎝⎭ 8. 解:10p p gh ρ=+a5.答:拉格朗日法即流体质点法必须首先找出函数关系x(a,b,c,t),y(a,b,c,t),z(a,b,c,t),ρ(a,b,c,t)等。
实际上就是要跟踪每一个流体质点,可见这个方法在方程的建立和数学处理上将是十分困难的。
因而除研究波浪运动等个别情况外很少采用。
实际上,在大多数的工程实际问题中,通常并不需要知道每个流体质点至始至终的运动过程,而只需要知道流体质点在通过空间任意固定点时运动要素随时间变化状况,以及某一时刻流场中各空间固定点上流体质点的运动要素,然后就可以用数学方法对整个流场进行求解计算。
6.答:流体在运动过程中,若每一空间点的物理量(运动参数)不随时间改变,则称为恒定流动(又称定常流动),否则称为非恒定流动(又称非定常流动)流体质点的运动轨迹称为迹线。
冶金传输原理作业一
第一章 动量传输基本概念作业1.什么是粘性?流体的粘性与流体的宏观运动是否有关?2.请判断拉格朗日法适合于描述下述哪一类流动:A.研究一污染物粒子在水中运动的轨道;B.研究无数质点组成的质点群的运动;C.研究一流动空间的速度分布。
3.什么是连续性介质,在流体力学中为何要建立连续介质模型?4.粘性系数如何随温度变化?5.请写出压强梯度、速度散度、速度旋度的直角坐标系下的表达式,并叙述其物理意义。
6.某人坐在匀速运动的飞机上测量和记录周围各点空气的速度和压强,请问它采用的研究方法是:A.拉格朗日法;B.欧拉法;C.两者均不是。
7.请判断下列说法是否正确:过流场中的一点可以有多条迹线。
A.根本不可能;B.在定常流中是正确的;C.在不定常流中是正确的。
8.比较拉格朗日法与欧拉法的区别。
9.比较流线与迹线。
10.设速度场为上式中k 为常数。
试求流线方程,并画出流线图。
11.设非稳态速度场为t = 0时刻流体质点A 位于原点。
试求(1)质点A 的迹线方程;(2)t = 0时刻过原点的流线方程;(3)t = 1时刻质点A 的运动方向。
12.已知:速度场:求:①加速度场;②原点和(1,1,1)点的加速度。
13.两平行平板之间充满粘度为μ0的液体,在对称面上有一面积为A 的薄板,薄板以等速度v 作平移运动,如图a 所示。
现以另一种液体充满上述平板之间,但其粘度μ未知,若其中薄板置于底板以上h ′处,也以等速v 作平移运动,如图b 所示,且已知拖动力与两种情况相同,试由μ0、h ′确定μ。
⎪⎩⎪⎨⎧==+=xz w tyv tx u ⎩⎨⎧=+=11v t u ⎩⎨⎧-==ky v kxu。
冶金传输原理试卷试题A参考答案期末考试试题及参考答案
《冶金传输原理》试题(A )参考答案一、名词解释(每题8分,共40分)1. 不压缩流体:指流体密度不会随压强改变而变化,或该变化可忽略的流体。
2. 速度边界层:指在靠近边壁处速度存在明显差异的一层流体,即从速度为零到0.99倍的地方称为速度边界层。
3. 雷诺准数及其物理意义:uL Re ρμ=,表征惯性力与粘性力之比。
是流态的判断标准。
4. 黑度(发射率):实际物体的辐射力与相同温度下黑体的辐射力之比称为物体的黑度,也叫发射率。
5. 傅立叶准数及其物理意义:2sa Fo τ=,也称时间准数,表示非稳定传热所进行的时间与其达到平衡状态所需要的总时间之比;或τ时间内非稳态传热的传热量与其达到稳态(平衡)时传输的总热量之比。
二、填空题(每题3分,共24分)1 理想流体是指不存在 粘性力,或其作用可忽略的流体。
2 气体超音速射流产生过程中,气体流股截面积先 收缩 后 膨胀 ,压强 不断降低。
3 流场中流体各物理量只是 空间单一方向的函数,称一维流场4 固体壁面无滑移边界条件是指 壁面速度与相接触的流体层速度相等 ,而无渗透边值条件为 垂直于壁面方向流体速度为零 。
5 如果流场中每点的物理量值都一致,则称其为 均匀场;如果各点的物理量值不随时间而变化,则称其为 稳态场。
6 根据动量守恒定律,可以推导出纳维-斯托克斯方程;根据 能量守恒定律 ,可以推导出传热微分方程;根据 质量守恒定律 则可以分别推导出流体连续性方程方程和 质量传输 微分方程。
7 研究对流给热的主要任务,就是求解对流给热系数h 。
现在求解h 的方法有四种,它们分别是 边界层微分方程组解析解 、边界层近似积分解、 类比律法 、和 相似理论指导下的实验方法 。
8 一般说来,固体的导热系数 大于 (大于、等于、小于)液体,液体的导热系数 大于 (大于、等于、小于)气体;在固体中,通常金属的导热系数 大于 (大于、小于、等于)非金属,结晶物质的导热系数 大于 (大于、小于、等于)非晶物质的导热系数;大多数金属的导热系数随温度的升高而 降低 (升高、降低、不变)。
冶金传输原理试题
冶金传输原理试题每题5分,共计30分1. 试由连续性方程说明速度散度的物理含义2. 请说明yx τ的物理含义3. 请写出标量的梯度、拉普拉斯算子运算及矢量的散度、旋度在直角坐标下的表达式,并说明运算后变量为标量还是矢量。
4. 请写出运动方程矢量式并说明各项的含义。
5. 请分别从扩散型与对流型通量的表达式说明动量传输、热量传输、质量传输的相似性。
6. 结合实例说明冶金传输原理在冶金工程中的作用7. 钢包内表面积为A 1,水口截面积为A 2,钢液初始深度为H ,不计阻力,计算钢包流空时间。
要点:2212220,2dMu A dtM hA u gh u ρρ=-=-==而:1222dhA u A dt=-=,积分之:21/2011/221()(/)HA dh h A H A A t ===⎰8.如图所示文特利管可测流量,如处于开口试验段,d=400mm,D=1m,h=150mm,空气和酒精密度分别为1.293,795 kg/m 3 计算出口处的气流速度。
要点:2211221122V P V P ρρ+=+ 12P P gh ρ-=洒所以:22211()2V V h g ρρ-=洒另据:22122 =43.6m/sD V d V V ==9.不可压缩流体沿无限大水平面做稳定流动,在只有重力作用下,赯压力与高度的关系要点:运动方程为:1Pg yρ∂=-∂ 积分可得:P gy C ρ=-+10.Re=3500, 20℃水(ρ=998.23kg/m 3621.00710/m s ν-=⨯)流过直径为50.8mm 长1.3m 的光滑管。
求:(1) 湍流、层流平均流速比、压力损失比 (2) 湍流总压降 (3) 层流时中心流速要点:(1)据Re 定义式,/1层湍=(2)22Lp d λρ∆=,0.250.3164/Re λ湍=,64/Re λ层=,/ 2.25p p ∆∆层湍=(3)Re /0.0694/;0.041,d m s νλ=⋅==湍v22.52/p N m ∆=(4)20.1388/m s ==center v v11.不可压缩流体在两个同轴垂直圆筒间作切向层流流动,外筒以角速度ω旋转,内筒静止,设端口效应可忽略,求流体的速度分布,内筒外径kR ,外筒内径R(可参考P75例题()()1()kR r r kR r Rk kθω-=-v )12.在一半径为R 的圆柱形容器内盛有 液体,该容器绕其自身轴以角速度ω旋转,求系统定态下自由表面的形状。
冶金传输原理试题标准答案
西安建筑科技大学研究生试卷冶金传输试题答案一、解释名词(共20分,每题5分)1、连续介质答:将流体视为由连续不断的质点构成的、内部不存在间隙的介质。
连续介质是研究流体运动的一种模型概念2、牛顿流体答:符合牛顿粘性定律,流体剪切应力与速度梯度的一次方成正比的流体。
3、温度梯度答:温度场中任意一点沿等温面法线方向的温度增加率。
4、热边界层答:流体与固体进行对流换热时,在流体与固体表面间形成具有温度梯度的流体薄层。
二、回答问题(共30分,每题6分)1、什么是迹线?什么是流线?它们有什么区别?①在连续介质的流场中,流体质点在某一段时间间隔内经过的路线叫做迹线。
②在连续介质的流场中,相邻流体质点于同一瞬间的速度向量所构成的连线称为流线。
③迹线是对某一流体质点而言的,它表示在某一段时间间隔内某一特定的流体质点在空间所经过的路线;流线则是对连续分布的许多质点而言的,它表示某一特定时刻这些质点的运动方向。
在稳定流动中,各质点的速度不随时间而变化,因而在不同时刻,流体质点是沿着不变的流线流动,所以流线与迹线重合。
2、什么是层流流动?什么是湍流流动?如何判断两种流动状态?答:①当流体流动时,流体在流动方向上水平平行流动,各层间无横向干扰和掺混。
如果是管流流动是平行管轴的平行流动,此种流动状态称为层流流动。
②当流体流动时,流体质点在各方向都有分速度,相互干扰和掺混的向前,全部流场中流体质点做复杂的无规则运动。
这种流动状态称为湍流流动。
③通常用雷若准数(R e=uρd/μ)1)由紊流向层流转变时R e=23002)由层流向紊流转变时R e可达138003、什么是稳定态传热?什么是非稳定态传热?举例说明。
答:①稳定温度场下发生的传热叫稳定态传热。
所谓稳定温度场是指温度场仅是空间坐标的函数,与时间无关。
以导热为例,发生稳定态导热时,物体各处温度不随时间变化,物体不吸热,也不放热,没有热量的积蓄,仅起导热作用。
例如连续加热炉的炉墙导热。
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第2章 流体静力学【题2-1】如图2-1所示,一圆柱体,1.0m d =质量,50kg m =在外力N F 520=的作用下压进容器中,当m h 5.0=时达到平衡状态。
求测压管中水柱高度H=?图2-1 题2-1示意图 解 γπ⨯+=+)(42h H d mgFm h d mg F H 6.125.081.99981.040404)(22=-⨯⨯⨯=-⨯⨯⨯+=πγπ【题2-2】两个容器A 、B 充满水,高度差为a 。
为测量它们之间的压强差,用顶部充满油的倒U 形管将两个容器相连,如图2-2所示。
已知油的密度。
油m a m h m kg 1.0,1.0,/9003===ρ求两容器中的压强差。
图2-2 题2-2示意图解 :(略)参考答案:Pa p p B A 1075=-【题2-3】如图2-3所示,直径m d m D 3.0,8.0==的圆柱形容器自重1000N ,支撑在距液面距离m b 5.1=的支架上。
由于容器部有真空,将水吸入。
若,9.1m b a =+求支架上的支撑力F 。
图2-3 题2-3示意图解: 略【题2-4】如图2-4所示,由上下两个半球合成的圆球,直径d=2m,球中充满水。
当测压管读数H=3m 时,不计球的自重,求下列两种情况下螺栓群A-A 所受的拉力。
(1) 上半球固定在支座上; (2) 下半球固定在支座上。
图2-4 题2-4示意图解 :略【题2-5】矩形闸门长1.5m,宽2m(垂直于图面),A 端为铰链,B 端连在一条倾斜角045=α的铁链上,用以开启此闸门,如图2-5所示。
量得库水深,并标在图上。
今欲沿铁链方向用力T 拉起此闸门,若不计摩擦与闸门自重,问所需力T 为若干?图2-5 题2-5示意图解 :略【题2-6】 如图2-6所示测量装置,活塞直径,35mm d =油的密度3/918m kg =油ρ,水银的密度3/13600m kg Hg =ρ,活塞与缸壁无泄露和摩擦。
当活塞重为15N 时,,700mm h =试计算U 形管测压计的液面高差h ∆值。
图2-6 题2-6示意图解:重物使活塞单位面积上承受的压强为Pa dp 15590035.041541522=⨯==ππ列等压面1-1处的平衡方程h g gh p Hg ∆=+ρρ油解得h ∆为cm h gph Hg 4.1670.013600918806.91360015590Hg =⨯+⨯=+=∆ρρρ油【题2-7】如图2-7所示为双杯双液微压计,杯和U 形管分别装有密度31/1000m kg =ρ和密度32/13600m kg =ρ的两种不同液体,大截面杯的直径,100mm D =U 形管的直径,10mm d =计算两杯的压强差为多少?图2-7 题2-7示意图解:列1-2截面上的等压面方程gh h h h g p gh p 22112111)(ρρρ+-++=+由于两边密度为1ρ的液体容量相等,所以,222h d h D =代入上式得Pahg Ddg p p 6.370903.0]806.91000)1.001.01(806.913600[])1([22122221=⨯⨯⨯--⨯=--=-ρρ【题2-8】 用双U 形管测压计测量两点的压强差,如图2-8所示,已知两点的压强差。
和试确定B A ,/800,/1000,500,300,200,250,600323154321m kg m kg mm h mm h mm h mm h mm h =======ρρ图2-8 题2-8示意图解:根据等压面条件,图中1-1、2-2、3-3均为等压面。
可应用流体静力学方程式gh p p ρ+=0逐步推算。
111gh p p A ρ+= 2312gh p p ρ+= 3223gh p p ρ+= 4334gh p p ρ-= )(4514h h g p p B -+=ρ逐个将式子代入下一个式子,则)(45143322311h h g gh gh gh gh p p A B ---+-+=ρρρρρ所以Pagh h h g gh gh gh p p B A 678766.01000806.925.01334002.078503.0133400)3.05.0(1000806.9)(11451433223=⨯⨯-⨯+⨯-⨯+-⨯⨯=--++-=-ρρρρρ【题2-9】 已知密闭水箱中的液面高度,604cm h =测压管中的液面高度,1001cm h =U 形管中右端介质高度,202cm h =如图2-9所示。
试求U 形管中左端工作介质高度3h 为多少?图2-9 题2-9示意图解:列1-1截面等压面方程,则gp g p h h g p p O H a O H a O H a 2224.0)6.00.1()(410ρρρ+=-+=-+=列2-2截面等压面方程,则)2.0()6.0(4.0330222h g p h g g p O H a O H O H -+=-++ρρρ)(5.136)(1365.01000136001000136002.02.0223mm m h OH Hg OH Hg ==--⨯=--=ρρρρ【题2-10】 图2-10表示一个两边都承受水压的矩形水闸,如果两边的水深分别为,4221m h m h ==、试求每米宽度水闸上所承受的净总压力及其作用点的位置。
图2-10 题2-10示意图解:淹没在自由液面下1h 深的矩形水闸的形心。
21h h y c c == 每米宽水闸左边的总压力为)(1961229806212112F 221111N gh h h gA gh C =⨯⨯==⨯==ρρρ F 1的作用点位置m h b h h bh h A y I y y c cx c p 323221121211113111==+=+=即F 1的作用点位置在离底m h 32311=处。
淹没在自由液面下2h 深的矩形水闸的形心。
22h h y c c == 每米宽水闸右边的总压力为)(78448498062121F 2222N gh =⨯⨯==ρ 即F 2的作用点位置在离底m h 34312=处。
每米宽水闸上所承受的净总压力为N F 588361961278448F F 12=-=-=假设净总压力的作用点离底的距离为h,可按力矩方程求得其值。
围绕水闸底O 处的力矩应该平衡,即331122hF h F Fh -=m Fh F h F h 56.158836321961247844831122=⨯⨯-⨯=-=【题2-11】圆弧形闸门长,5m b =圆心角,600=ϕ半径,4m R =如图2-11所示。
若弧形闸门的转轴与水面齐平,求作用在弧形闸门上的总压力及其作用点的位置。
图2-11 题2-11示意图解 弧形闸门的水深m R h 464.360sin 4sin 0=⨯==ϕ弧形闸门上总压力的水平分力N hb hg A gh F x c x 7.2941925464.35.0807.9100022=⨯⨯⨯⨯===ρρ垂直分力NhR R g gV F P z 240729560cos 4464.32136060414.3807.91000cos 21360022=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-==ϕϕπρρ弧形闸门上的总压力N F F F z x 3.3801312407297.2941922222=+=+=总压力与z 轴间的夹角为θ071.507.294192240729arctan arctan===z x F F θ 对圆弧形曲面,总压力的作用线一定通过圆心,由此可知总压力的作用点D 距水面的距离D h 为m R h D 53.271.50cos 4cos 0=⨯==θ【题2-12】 如图2-12所示的贮水容器,其壁面上有三个半球形盖,设。
m H m h m d 5.2,5.1,1===试求作用在每个盖上的液体总压力。
图2-12 题2-12示意图解 (1)盖底上所受到的力作用在底盖左半部分和右半部分的总压力的水平分力相等,而方向相反,故水平分力的合力为零。
底盖上的总压力等于总压力的垂直分力,实压力体,垂直分力向下。
()Nd h H d g gV F z 3.2758612175.05.24198071224323211=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛+==ππππρρ(2)顶盖上的总压力的水平分力亦为零,总压力等于总压力的垂直分力,虚压力体,垂直分力向上。
()Nd h H d ggV F z 2.1090612175.05.24198071224323222=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛-==ππππρρ(3)侧盖上总压力的水平分力为N d gHA gh F x c x 2.19246415.298074223=⨯⨯===ππρρ实压力体,垂直分力向下,垂直分力大小为N d gF z 2.256641980712233=⨯==ππρ故侧盖上总压力的大小与方向为N F F F z x 5.194162.25662.192462223233=+=+=总压力的作用线一定通过球心,与垂直线夹角为0334.822.25662.19246arctan arctan===z x F F θ【题2-13】 图2-13所示为一水箱,左端为一半球形端盖,右端为一平板端盖。
水箱上部又一加水管。
已知,150,600mm R mm h ==试求两端盖所受的总压力及方向。
图2-13 题2-13示意图解 (1)右端盖是一圆平面,面积为2R π=右A其上作用的总压力有NA g 52015.014.3)15.06.0(806.910)R h F 23=⨯⨯+⨯⨯=+=右右(ρ方向垂直于端盖水平向右。
(2)左端盖是一半球面,分解为水平方向分力左x F 和垂直方向分力左z FNR g A g x x 52015.014.3)15.06.0(806.910)R h )R h F 232=⨯⨯+⨯⨯=+=+=πρρ((左方向水平向左。
垂直方向分力由压力体来求,将半球面分成AB 、BE 两部分,AB 部分压力体为ABCDE0A,即图中左斜线部分,记为V ABCDE0A,它为实压力体,方向向下;BE 部分压力体为BCDEB ,即图中右斜线部分,记为V BCDEB ,它为虚压力体,方向向上。
因此总压力体为它们的代数和。
A ABE BCDEB A ABCDE P V V V V 00=-=V P 正好为半球的体积,所以33421R V P π⨯=NR g gV F P z 3.6915.014.332806.91032233=⨯⨯⨯⨯===πρρ左方向垂直向下。
总作用力为m H 24.4707.03sin r ===αN F F F z x z 7.5243.695202222=+=+=左左合力通过球心与水平方向夹角为"'011283575203.69===--tg F F tg x z 左左θ【2-14】扇形闸门,中心角α=45°,宽度B=1m (垂直于图面),可以绕铰链C 旋转,用以蓄水或泄水(如图),水深H=3m ,试确定水作用于此闸门上的总压力p 的大小和方向。