流体力学计算题练习及答案
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练习题
1. 如右图所示,在一密闭容器中,上部装有密度ρ1=0.8×103
kg/m 3
的油,下部为密度
ρ2=103 kg/m 3的水,已知h 1=0.4m ,h 2=0.2m 。
测压管中水银柱的读数h =0.5m ,水银的密度为ρ1=13.6×103 kg/m 3。求密闭容器中油液面上的压强p 0。
2. 图示为一水暖系统,为了防止水温升高时体积膨胀将水管胀裂,在系统顶部设一膨胀水箱,使水有膨胀的余地。若系统内水的总体积为8m3,加温前后温差为50℃,在其温度范围内
水的膨胀系数为βT =9×10-4 1/℃,求膨胀水箱的最小容积。 3. 当温度不变,压强从0.20 MPa 增加到10 MPa 时,某种液体的体积减小0.49%,求该液体的体积模量。 4. 两个充满空气的封闭容器互相隔开,左边压力表M 的读数为100kPa ,右边真空计V 的读数为 3.5mH2O ,试求连接两容器的水银压差计中h 的读值。
5. 已知流体运动的速度场为:
3
2
31y
v xy v y x ==,,试求t=2时过点()()x y z ,,,,=312处的流线方
程。
h
p a
p 0
h 1
h 2
ρ1
ρ2
ρ3
6. 如图所示,水在压强作用下从密封的下水箱沿竖直管道流入上水箱中,已知h =50cm ,H =3m ,管道直径D =25mm ,λ=0.02,各局部阻力系数分别为ζ1=0.5,ζ2=5.0,ζ3=1.0,求:为维持稳定的管中流速V =1m/s ,下水箱的液面压强应保持在多少Pa?
7. 右图为毕托管示意图。液体自左向右流动,直管和直角弯管直接插入管道内的液体中,弯管开口迎着流动方向。测得A 点的液柱高度为hA =170 mm ,B 点的液柱高度为hB = 230 mm ,已知液体的密度为 =990 kg/m3,忽略阻力损失,试计算管内液体
的流速uA 。
8. 如右图所示为一壁厚可以忽略的大容器,在其下部开一直径为d =12mm 的小孔口,水自孔口流出后进入另一液面比大容器液面低H =1.2m 的
容器中,两容器内的水位始终保持不变。试计算水的出流流量和孔口处的流速。
9. 如图所示为一壁厚可以忽略的大容器,为了便于出流,在容器壁上开一圆孔并在外面焊接一段等径圆管,容器自由液面及孔口出口皆与大气相通,而且可以保证容器内的水位不变。已知孔口直径为d =12mm ,焊接的圆管长度l = 40mm 。
容器自由液面相对于孔口中心线的高度为H =1.2m ,试计算水的出流流量和出口流速。
10. 用长l =300m 、内径d =200mm 的铸铁管输送密度ρ = 880 kg/m3的油液,测得质量流量qm = 8.80×104 kg/h 。设冬季油液的运动粘度ν1=109.2×10-6m2/s ,夏季运动粘度ν2=35.5×10-6m2/s ,试确定冬、夏季输油管路以油柱高度表示的水头损失h λ。 [注:若流动状态为湍流,可取λ = 0.04] 11、一恒定有压均匀管流,已知管径d=20 mm ,管长 l=20m ,管中水流流速 u=0.12m/s ,水温 t=10℃时水的运动粘度 n =1.306×10-6m 2/s ,求沿程阻力损失
12、如图,已知压力表测得密闭容器内
的压力读数为5千帕,其他数据如图中所示,求未知液体的密度(已知水和水银的密度分别为1吨/立方米和13.6吨/立方米)。
13. 液体由水箱经中间有收缩截面(截面积为1
A )的管子定常出流,2
A 为出口面积,2
h 是
出口在水箱液面下的深度,问要吸上深为1
h 的
同种液体,2
1
/A A 应为多少(不计损失)?
14. 已知流体运动的速度场为:
3
2
3
1
y
v
xy
v
y
x
=
=,
,试求t=2
时过点处的流线方程。
15. 一压缩空气罐与文丘里式的引
射管连接,d1,d2,h均为已知,问气
罐压力p0多大方才能将B池水抽
出。
16. 用水银压差计测量水管中的点速度u,如
读数Δh=60mm,求该点流速。
17. 如图所示输水管经三通
管分流。已知管径分别为
d1=200mm、d2=100mm和
d3=150mm,断面平均流速分
别是v1=2m/s和v2=1.5m/s,
试求断面平均流速v3.
18. 图示一串联管路,管径、管长、沿程水力摩阻系数和流量分别标于图中,试按长管计算所需的水头H为多少?
19. 水沿着长L=1000m、直径D=200mm的干管流过,管终端流量为Qz=0.04m3/s,沿干管
全长布置有彼此相距l=50m的
出流点,各出流点的流量均为q=2×10-3m3/s。已知沿程阻力系数λ=0.025,局部阻力不计。(1)求沿程损失hf;(2)若全部流量均通过干管流过,求所需要的压头H1;(3)若全部流量均通过各出流点流出,求所需要的压头H2。
20. 自水池中引出一根具有三段不同直径的水管,已知直径d =50mm,D=200mm,长度l=100m,
水位H=12m,沿程阻力系数λ=0.03,
局部阻力系数K阀=5.0,试求通过水
管的流量,并绘总压头线及测压管压
头线。
21. 如图所示,用真空计B测得封闭水
箱液面上的真空度为0.98kPa,若敞口
油箱的液面低于水箱液面的高度
H=1.5m,油柱高h1=5.6m,水银柱高
h2=0.2m,求油的密度。