流体力学习题及解答

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(1)
(2)
(3)
2-8.已知水深 ,水银柱高度 ,大气压强 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:
则水面的绝对压强为:
2-14.封闭不水箱各测压管的液面高程为: , , ,问 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 ,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 ?
因为
所以
2-2.在封闭管端完全真空的情况下,水银柱差 ,求盛水容器液面绝对压强 及测压管中水面高度 ?
2-6.封闭容器水面的绝对压强 ,当地大气压强 ,试求(1)水深 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 ,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( )测压计 的读数值?
《流体力学》1-4章作业讲评
1-6.当空气温度从 增加至 时, 值增加 ,容重减少 ,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 ,平板浮在油面上,油深 ,油的 ,求作用于平板单位面积上的阻力?
1-9.一底面积为 ,高为 的木板,质量为 ,沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动,已知 , ,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δ=1mm,全部为润滑油充满,μ=0.1Pa.s,当旋转角速度ω=16s-1,锥体底部半径R=0.3m,高H=0.5m时,求:作用于圆锥的阻力矩。
解:取微元体,
微元面积:
切应力:
阻力:
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 ,加热前后温度差 ,水的热胀系数 ,求膨胀水箱的最小容积?
设为层流

验证:
故为层流,假设正确。
4-17. 某管径 的圆管,测得粗糙区的 ,试分别用图4-14和式4-6-4,求该管道的当量糙粒高度K。
(1)由图4-14 由
(2)
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,直径需增大百分之几?试分别讨论下列三种情况:
(1)管内流动为层流
4-3.有一圆形风道,管径为 ,输送的空气温度为 ,求气流保持为层流时的最大流量。若输送的空气量为 ,气流是层流还是紊流?
(1) 时,空气的
(2)
故为紊流。
Baidu Nhomakorabea4-6.设圆管直径 ,管长 输送的石油 ,动动粘滞系数 ,求沿程损失。
故为层流
4-9.油的流量 ,流过直径 的细管,在 长的管段两端接水银压差计,读数 ,油的密度 ,求油的 和 值。
4-29. 一水平放置的突然扩大管路,直径由d1=50mm扩大到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 的四氯化碳,当流量 时的比压计读数 ,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
(1)
(2)
2-23.一直立煤气管,在底层测压管中测得水柱差 ,在 高处的测压管中测得水柱差 ,管处空气容重 ,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 的矩形孔,水面绝对压强 ,当地大气压强 ,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 ,容器左侧开一2*2米的方形孔,复以盖板AB,当大气压 时,求作用于此盖板的水静压力及其作用点?
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 如图,测得A点的比压计读数 水银柱(1)求该点的流速 ;(2)若管中流体是密度 的油, 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, , , 为已知,问气罐压强 多大才能将将B池水抽出。
解:(1)列0-0面和出口的能量方程,则
求A的压强,则
A处的流速水头为
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:
1段的中点:
代入数据,计算得:
2段的中点:
代入数据,计算得:
各段的损失为:
两段的流速水头分别为:
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 流向断面 。已知 断面的压强 水柱, ,断面 的压强 水柱, ,空气密度 ,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 ,管端直径 ,流量 ,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
沿轴向写动量方程
每个螺栓受力
解:
2-36.有一圆滚门,长度 ,直径 ,上游水深 ,下游水深 ,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 的给水管道,流速限制在 之间。试确定管道直径,根据所选的直径求流速,直径规定为 的倍数。

因为流速限制在 之间,故A的范围为: ,即 之间,则d取300mm
此时,实际流速为
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 ,密度 ,冲击波后,速度降低至 ,求冲击波后的密度?
(2)管内流动为光滑区
(3)管内流动为粗糙区
解:因为 且管长和流量都保持不变
所以:
(1)层流时,
(2)光滑区时,
(3)粗糙区时,
4-24.为测定 弯头的局部损失系数 ,可采用图所示的装置,已知AB段管长 ,管径 , ,实测数据为(1)AB两断面测压管水头差 。(2)经2分钟流入量水箱的水量为 。求弯头的局部损失系数 。
写1、2断面的能量方程
又写气罐及出口断面的能量方程
代入上式
所以
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。(2)计入损失,第一段为 ,第二段为 ,(a)求断面流速v1和v2,(b)绘总水头线及测压管水头线,(c)根据水头线求各段中间的压强,不计局部损失。
3-9.管路由不同直径的两管前后相接所成,小管位直径 ,大管直径 。水在管中流动时,A点的压强 ,B点的压强 ,B点的流速 。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。
以A断面的管轴为基准面计算各断面的单位能量。
由A流向B
3-10.油沿管线流动,A断面流速为 ,不计算损失,求开口C管中的液面高度?
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