冶金传输原理作业汇总

冶金传输原理作业(c).注意希腊符号的书写;(d)注意单位的检查;(e).用同一种颜色的笔书写.1.名词解释[1]流体的粘度与运动粘度[2]理想流体与实际流体[3]牛顿流体与非牛顿流体[4]质量力和表面力[5]流线与迹线2.简答题[1]什么是流体连续介质模型说明研究流体力学引入连续介质概念的必要性和可能性[2]简单表述流体粘性产生的机理。

温度对液体和气体的粘性的影响有何不同。

为什么会有这种不同[3]研究流休运动的Lagrange法和Euler法有什么区别和联系系沿江河设置的水文观测站和陆地设置的气象观测站，前者观刚洪水的传播，后者收集天气预报数据，问它们属于拉格朗日法还走欧拉法1.怎样理解层流和紊流剪应力的产生和变化规律不同，而均匀流动方程式2.紊流的瞬时流速、时均流速、脉动流速、断面平均流速有何联系和区别3.紊流不同阻力区(光滑区、过渡区、粗糙区)沿程摩阻系数 的影响因素有何不同4.什么是当量粗糙, 当量粗糙高度是怎样得到的5.试比较圆管层流和紊流水力特点(剪应力、流速分布、沿程水头损失、沿程摩阻系数)的差异1．怎样判别粘性流体的两种流态——层流和湍流2．为何不能直接用临界流速作为判别流态(层流和湍流)的标准3．常温下，水和空气在相同直径的管道中以相同的速度流动，哪种流体易为湍流为什么1.Euler 运动微分方程各项的单位是什么2.归纳伯努利方程，a)适用的范围；b).各项比能的单位。

(1)造成局部压力损失的主要原因是什么(2)什么是边界层提出边界层概念对流体力学研究有何意义 计算题1.设有温度为0℃的空气，以4m/s ，的速度在直径为100mm 的管中流动,试确定其流动形态.若管中的流体先后换成水和油，它们的流速均为0.5m/h 水的运动粘度621.79210/m s ν-=⨯，油的运动粘 度623010/m s ν-=⨯，试问水和油在管中各何种流动形态2如图所示，试说明流体以流率q 沿长L 的圆锥形渐变管流动时雷诺数Re 的变化规律。

题 2 图3 通过流率 1.1/q L s =的输水管道中，接入一渐缩圆锥管，其长度L ＝40cm ，d1＝8cm ，d2＝2cm ，已知水的运动粘度221.30810/v cm s -=⨯ (a)试判别在该锥管段中能否发生流态的转变. (b)试求发生临界雷诺断面的位置。

4.如图所示，U形水银压差计连接于直角弯管，巳知d＝300mm，d2：＝100mm。

当管中流量Q＝100L／s时，试问压差计读数△h等于多少(不计摩擦损失)5.有一压力喷水装置（如图所示)，已知活塞简立径为D＝20cm，喷水管直径d＝5cm，活塞筒中心至喷水管出口的高差H=5m . ，当喷水高度h＝20m时，求作用于活塞上的力(不计摩擦损失)6. 水流经喷嘴流入大气，巳知管道直径为150mm，喷嘴出口直径为75mm，U型管水银差压汁的读数△h＝1.27m，如图所示。

试求在管道上压力表的读数。

7.试推导流体在两垂直平行板间流动的公式。

平板间距离为2δ：假定是完全发展的流动，求出、(d)速度分布方程；(b)体积流率。

8.设流体在决两平板间流动，该两平行板与重力方向的夹角为β。

试求：(e)速度分布方程，(b)体积流率。

9.水管直径d＝10cm，管中流速v＝1m／s，水温为10 0C，试判别流态。

又流速等于多少时．流态将发生变化10. 通风管道直径为250mm，输送的空气温度为20 0C试求保持层流的最大流量；若输送空气的质量流量为200kg／h，其流态是层流还是湍流11.有一矩形断面的小排水沟，水深15cm，底宽20cm，流速0.15m ／s，水温10℃，试判别流态12.粘度μ= 的粘性流体沿壁面流动，距离壁面y处的流速为2=+试求壁面的切应力。

3(/)v y y m s解:由牛顿内摩擦定律,壁面的切应力为:(32)3.92311.76d v y P a d y τμμ==+=⨯= 13.在相距1mm 的两平行平板之间充有某种粘性液体，当其中一板以1.2m/s 的速度相对于另一板作等速移动时，作用于板上的切应力为3500Pa 。

试求该液体的粘度。

解: 由d vd yτμ=可得,31.01035002.917.1.2d y P a s d v μτ-⨯==⨯= 14.设流体质点的轨迹方程为12311tt x Ce t y C e t z C⎧=--⎪=+-⎨⎪=⎩其中C1，C2，C3 为常数，试求：(1) t=0时位于,,x a y b z c ===处的流体质点的轨迹方程；（2）任意流体质点的速度；（3）用Euler 法表示上面流动的速度场；（4）用Euler 法直接求加速度场和用Lagrange 法求得质点的加速度后，再换算成Euler 法的加速度场，两者结果是否相同解:以0,,,t x a y b z c ====代入轨迹方程,得,12311a C b C c C =-⎧⎪=-⎨⎪=⎩故得,12311C a C b C c=+⎧⎪=+⎨⎪=⎩ 当0t =时,位于(,,)a b c 流体质点的轨迹方程为, (1)1(1)1tt x a e t y b e t z c ⎧=+--⎪=++-⎨⎪=⎩(a)(2)求任意质点的速度12110t t u C e v C e w ⎧==-⎪⎪⎪==+⎨⎪=⎪⎪⎩(b)若用Euler 法表示该速度场，则由(a)式解出a,b,c ，即：1(1)11(1)1t ta x t eb y t ec z ⎧=++-⎪⎪⎪=-+-⎨⎪=⎪⎪⎩(c)将(a) 式对t 求导, 并将(c) 代入得,(1)1(1)120t tu a e x t v b e y t w t ⎧==+-=+⎪⎪⎪==++=-+⎨⎪⎪==⎪∂⎩(d) 用Euler 法求加速度场：1()11(2)10x y z u u u ua u v w t x y z x t x t v v v v a u v wt x y z y t y t w w w w a u v wt x y z ∂∂∂∂=+++∂∂∂∂=++=++∂∂∂∂=+++∂∂∂∂=-+-+=-+∂∂∂∂=+++∂∂∂∂=由(a)式，用Lagrange 法求加速度场，得2222(1)(1)0tx ty z a a e a b e a t ==+==+==∂(e)将(c) 代入(e)，得110x y z a x t a y t a ⎧=++⎪=-+⎨⎪=⎩可见两种结果完全相同. 15.已知流场中的速度分布为u yz t v xz t w xy =+⎧⎪=-⎨⎪=⎩试问此流动是否恒定求流体质点在通过场中（1，1，1）点时的加速度。

解:(1)由于速度场与时间t 有关,该流动为非恒定流动.(2)1()()1()()()()x yz u u u u a u v w t x y z z xz t y xy v v v v a u v w t x y z z yz t x xy w w w w a u v w t x y z y yz t x xz t ∂∂∂∂⎧=+++⎪∂∂∂∂⎪=+-+⎪⎪∂∂∂∂⎪=+++⎪∂∂∂∂⎨⎪=-+++⎪∂∂∂∂⎪=+++⎪∂∂∂∂⎪=++-⎪⎩将1,1,1x y z ===代入上式,得312x y z a ta t a ⎧=-⎪=+⎨⎪=⎩16. 一流动的速度场为22(1)(2)v x t i y t j =+++试确定在t=1时，通过（2，1）点的迹线方程和流线方程 解:迹线的微分方程为dx dy dt u v ==即: 22(1)(2)dxu x t dt dyv y t dt==+==+将以上两式积分,得,331ln(1)131ln(2)23x t C y t C +=++=+将两式相减,得1lnln 2x C y +=+即: 1(2)x C y +=+将2,1x y ==代入,得C=1故过(2,1)点的轨迹方程为:1x y -= 流线的微分方程为:dx dy u v =即 22(1)(2)dx dy x t y t=++ 消去t,两边积分,得ln(1)ln(2)ln x y C +=++或 1(2)x C y +=+以x=2,y=1代入,得到积分常数, C=1故在t=1时,通过(2,1)点的流线方程为1x y -=17.如图1所示，设一个虹吸管a=2m,h=6m,d=15cm 。

试求：1)管内的流量；2)管内最高点S 的压强；3)如果h 不变（即a 增大，而上端管口始终浸入水中内），问使虹吸管内的水不能连续流动的a 值为多大。

(注：常温下，水的汽化压强为1697Pa （绝对压强）)。

计算题1图3计算题[1]粘度μ= 的粘性流体沿壁面流动，距离壁面y处的流速为23(/)v y y m s=+试求壁面的切应力。

[2]在相距1mm的两平行平板之间充有某种粘性液体，当其中一板以1.2m/s 的速度相对于另一板作等速移动时，作用于板上的切应力为3500Pa。

试求该液体的粘度。

[3]设流体质点的轨迹方程为12311ttx C e ty C e tz C⎧=--⎪=+-⎨⎪=⎩其中C1，C2，C3 为常数，试求：(1) t=0时位于,,x a y b z c===处的流体质点的轨迹方程；（2）任意流体质点的速度；（3）用Euler法表示上面流动的速度场；（4）用Euler法直接求加速度场和用Lagrange 法求得质点的加速度后，再换算成Euler 法的加速度场，两者结果是否相同[4]已知流场中的速度分布为u yz t v xz t w xy=+⎧⎪=-⎨⎪=⎩（1） 试问此流动是否恒定（2）求流体质点在通过场中（1，1，1）点时的加速度。

[5] 一流动的速度场为22(1)(2)v x t i y t j =+++ 试确定在t=1时，通过（2，1）点的迹线方程和流线方程计算题(1)一平板顺流放置于均流中。

今若将平板的长度增加一倍，试问：平板所受的摩擦阻力将增加几倍(设平板边界层内的流动为层流)(2) 油液流过一顺流放置的2.5m 长的薄板流速为4m ／s ，油液的运动粘度为5210/m s ν-=，密度3850/k g m ρ=，试确定：离板前缘分别为0.5m ，1m ，1.5m 和2m 处附面层厚度和壁面切应力0τ(3)设平板层流附面层内的速度分布为340()[2()2()()]y y y u y U δδδ=-+试求附面层厚度δ, 摩擦阻力系数f C 和R e 的关系.例1-5 关于能头转化 如图1-25所示，一高位槽中液面高度为H ，高位槽下接一管路。

在管路上2、3、4处各接两个垂直细管，一个是直的，用来测静压；一个有弯头，用来测动压头与静压头之和，因为流体流到弯头前时，速度变为零，动能全部转化为静压能，使得静压头增大为（p/rg+u2/2g）。