材料工程基础作业题(2013-09)

第一章工程研究方法

1、（Z10-11）。流体流动的压强降Δp是速度v，密度ρ，线性尺度l、l1、l2，重力加速度g。粘滞系数μ，表面张力σ，体积弹性模量E的函数。即

ΔP＝F（v、ρ、l、l1、l2、g、u、σ、E）

取v、ρ、l作为基本物理量，利用因次分析法，将上述函数写成无因次式。

2、已知固体颗粒在流体中以等速u沉降，且u与粒径d，颗粒密度ρm(流体密度ρ)，动力粘度μ和重力加速度g，试用π定律发和矩阵法求揭示该颗粒沉降的无量纲乘积。

3、试分别用瑞利法和π定理法将压差ΔP、速度w、重度r和重力加速度g组合成无量纲乘积。

4、试证明直径为d的小球在密度为ρ，动力粘度为μ的流体中，以相对速度w运动时流动粘性阻力为：

5、请根据纳维斯托克斯（N-S）方程，分别用量纲分析法和方程分析法得出相似准则数，并写出准则方程。

6、（L5-1）。气流通过一等直径管道，拟用1／4缩小的透明模型中通过水故流的办法进行试验。已知：气体的ρ气＝1.2kg/m3。v气＝0.15cm2/s；水的ρ水＝1000kg/m3，v水＝0．01cm2/s。实物的气流速度为24m/s，试确定：

1）相应的模型中之水流速度。

2）若测得模型单位管长的压力降为13.8kN/m2，则原型中单位管长的压力降应为若干？

第二章工程流体力学

1、（L 1-7）。质量为5kg，面积为40×45cm2的—收木板，沿着涂有滑油的斜面等速向下运动。已知v＝1m/s，δ＝1mm(油膜厚度)，求滑油的粘度。

2、（L 1-9）。一套筒长H＝20 cm，内径D＝5.04cm，重量G＝6.8N，套在直径d＝5cm的立轴上，如图所示。当套筒与轴之间充以甘油（μ＝8P）时求套筒在自重作用下将以多大速度沿立轴下滑？不计空气阻力。

3、（L 2-2）。图示的容器中，水和气达到下平衡状态，求容器内气体的压强，接触大气液面上为标准大气压，水的重度γ＝9807N／m3。

4、（L 2-3）。开敞容器，盛装γ2＞γ1的两种液体，如图所示，求(a)在下层液体中任一点的压强；（b）1和2两测压管中的液面哪个高些？哪个和容器内的液面同高？为什么?

5、（L2-6）。双U型管，用来测定比重比水小的液体的比重。试用液柱高差来确定未知液体的比重值。(管中的水是在标准大气压下，4℃的纯水)

6、（L2-8）。一直立的煤气管，在下部测压管中测得水柱差h1＝100 mm，在H＝20 m处测得h2＝115mm如题2—8图示。煤气管外面的空气重度γ＝12.64N/m3试求管内煤气的重度。

7、（L2-10）。用两个U型管串联在一起去测量一个贮气罐中的气体压强，见图示，已知h1＝80cm，h2＝70 cm，h3＝80 cm，大气压为760mm 汞柱，γ汞＝1.3332×105N/m3，气柱重量可略去。求罐内气体的压强等于多少？

8、（Z 2-13）。一封闭容器盛装γ2（水银）＞γ1（水）的两种不同液体，试问同一水平线上的1、2、3、4、5各点的压强哪点最大？哪点最小？哪些点相等？

9、(L3-5)。如图，密度不变的流体以151/s的流量，沿100mm直径的管AB流动，此管在B点分为BC、BD管，管径均为25mm，第三条分支BE，管径为50 mm，流经分支时，Q BC＝3Q BE ,v BD＝4m/s。求三个支管中流量各为多少？AB、BC和BE管中的流速各为多少？

10、（Z 3-9）。管路由不同直径的两管前后相连接所组成，小管直径d A ＝0,2m，大管直径d B＝0.4m。水在管中流动时，A点压强P A＝70kN

／m2，B点压强P B＝40kN／m2，B点流速V B＝1m/s。试判断水在管中的流动方向，并计取水流经两断面间的水头损失。

11、（L3-8）。如图，泵的吸水管以1：5的坡度(高度1水平距为5)放置、水以1.8m/s的速度通过，若已知压力降到低于大气压70 kN／m2时空气会逸出，形成气蚀，使水泵不能正常工作，计算最大可能的管长l为多少？忽略水头损失，设水池中之水是静止的。

12、（L3-11）。用图示测压管测定水管中的点流速，当读数Δh＝0.4m，h1＝0.3m，h2＝0.1m时，测压计中介质的比重S＝0.8，求A、B 两点的流速u A、u B为多少?

13、（L3-17）。输水管路三通各管段的直径为，d1＝400 mm，d2＝300 mm，d3＝200mm，流量Q1＝5001/s，Q2＝3001/s，Q3＝2001/s，压力表读数P g＝77kN/m2，求另外两管段的压力?(不计损失，三通水平放置)

14、（L3-21）。一虹吸管直径100 mm各管段垂直距离如图，求流量，A、B点压力，画管道总水头线，不计水头损失。

15、（Z3-12）用水银比压计量测管中水流，过流断面中点流速u如图，测得A点的比压计读数Δh＝60mm汞柱。(1)求该点的流速u；(2)若管中流体是密度为0.8g/cm3的油，Δh仍不变。该点流速为若干。不计损失。

16、（Z3-13）水由图中喷嘴流出，管嘴出口d=75mm．不考虑损失．计算H值以m计，P值以kN/m2计。

17、（Z3-14）。计算管线流量，管出口d＝50mm，求出A、B、C、D各点的压强。不计水头损失。

18、（Z3-18）。如图，闸门关闭时的压力表读数为49kN/m2。闸门打开后，压力表读数为0.98kN/m2，由管进口到闸门的水头损失为1m，求管中的平均流速。

19、（L4-3）。已知管径d＝150mm，流量Q＝151/s，液体温度为10℃，其运动粘性系数υ＝0.415cm2/s，试确定，①在此温度下的流动状态；

②在此温度下的临界流速；③若过流断面积改为面积相等的正方形管道，则其流态如何？

20、（L4-15）。直径d＝300 mm的铁皮风管，通过20℃的空气，平均流速v＝2m/s，沿程压力损失Δp＝5mm水柱，若将流速加大一倍，沿程压力损失将增大为多少?

21、（L4-18）。水泵抽水系统，流量Q＝0.0628m3/s，水的粘度υ＝1.519×10-6m2/s，管径d＝200 mm，ε=0.4mm，h1＝3m，h2＝17m，h3=15m，各处局部阻力系数ζ1＝3，ζ2 (直角弯管d／R＝0.8)，ζ3 (光滑折管θ＝30°)，ζ4 ＝1。