2022年流体力学习题答案2 .pdf

1 5-2. 有一水箱水面保持恒定5m ，箱壁上开一孔口，孔口直径d=10cm,1如果箱壁厚度为 3mm，求通过孔口的流速和流量。2如箱壁厚度为40mm，求通过孔口的流速和流量。解：1薄壁孔口：02QAgH对薄壁孔口，24430.01(0.60.62)2*9.8*54.67104.8210/4Qms通过孔口的流速02QvgHA(0.60.62)2*9.8*55.946.14/vm s2厚壁孔口2430.010.822*9.8*56.38 10/4Qms通过孔口的流速0.822*9.8*58.12/vm s5-3图示水箱用隔板分为左右两个水箱，隔板上开一直径401dmm 的薄壁小孔口，水箱底接一直径302dmm 的外管嘴，管嘴长1 .0lm，31Hm。 。 1分析出流恒定性条件2H不变的条件2在恒定出流时，B 箱中水深2H等于多少？ 3水箱流量1Q为何值？解112QQ时，2H恒定不变。220.13 4lmd为管嘴出流，1d为孔口出流。取10.6111222222Ag HHAg Hl222212220.6230.8220.1AgHAg H222422222222410.820.820.330.10.10.590.10.60.60.4AHHHHA2230.05910.591.59HH22.9411.851.59Hm332311220.60.0421.153.58104mQAg HHgs精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 12 页2 5-7某恒温室采用多孔板送风，风道中的静压为200Pa，孔口直径为20mm，空气温度为020 C， =0.8，要求送风量为31ms。问需要布置多少孔口？解在通风工程中，对于多孔板送风，流量系数采用3231220020.8(0.02)4.586 1041.2pmQAgs1QnQ1312184.586 10QnQ个5-11. 如图孔板流量计，输送20空气，测量h=100mmH2O,0.62,d=100mm,求 Q。解：0323220.1 9.8100.620.141.20.197pQAms5-15两水池用虹吸管连通，上下游水位差2Hm，管长1233 ,5 ,4lm lm lm，直径200dmm，上游水面至管顶高度1hm，已知0.026,10,1.5入口弯头，1.0出口，求 a虹吸管中的流量。 b管中压强最低点的位置及其最大负压值。解写上下游水面的能量方程，得2222212()(0.02102 1.51)15.222220.22l vvvlvvHdgggdgghp1p2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 12 页3 220.1315215.215.2vHg20.13151.6mvgs3220.21.65 104mQAvs压强最低点在2l末端，则222120(10 1.5)222cpllvvvhgdgg281(12.5 0.02)(1 0.1315 13.3)2.7520.2cpvmg5-16 如图所给水泵抽水系统，管长，管径单位为米，给于图中， 流量334010mQs，0.03。求 1吸水管和压水管的S数 2求水泵所需水头。解1S 数251124241208()8 (0.033.2)0.25118/0.25ldSsmd gg2522242422608()8 (0.030.7)0.22052/0.2ldSsmd gg22232122170(40 10 )3.5hSQS Qm17320Zm精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 12 页4 203.523.5HZhm5-20有一简单并联管路如下列图，总流量3380 10mQs，0.02，求各管段间的 流 量 及 二 节 点 间 的 水 头 损 失 。 第 一 支 路1200dmm，1600lm， 第 二 支 路2200dmm，2360lm。解12111SSS112425188 0.02 60030900.2ldSd gg222425288 0.02 36018600.2ldSdgg111110.01820.02320.041455.54330901860S215820.0414S节点间的水头损失225820.083.72hSQm3113.720.03503090hmQsS3223.720.0451860hmQsS校核3120.08mQQs精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 12 页5 5-22如下图管路，设其中的流量30.6/ ,0.02,AQms不计局部损失。其它已各条件如，求 A、D 二点间的水头损失。解22222322220.6100012040.027.67220.60.6 22 (0.6 )2 (0.6)44ABl vlQlhmdgdgAdgggBC 段的损失为2BChSQ4231111SSSS22424880.02 11003440.350.35ldSd gg32424880.02 8005380.350.35ldSd gg4242488 0.02 9001440.350.35ldSd gg11111110.08330.04320.0540.181223.218.5144538344S所以21()310.18S231 0.611.15ABhm精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 12 页6 222452150040.630 160.360.025.30.7 20.70.72CDhmgg7.6711.155.324.12ADABBCCDhhhhm5-25 三层供水管路， 各管段的S 值均为，层高为 5m。 设 a 点的压力水头20m， 求1Q、2Q、3Q，并比较三流量，得出结论来。解211hSQH3481204.46 1010HmQsS以二、三层楼分支点，分别写能量方程，设分支点水头为1H则 对二层2112HSQ121HQS对三层211352HSQ13152HQS写上述分支点，a点的能量方程211235()HHS QQ2211231235()15()HHS QQS QQ上式代入2Q及3Q，则211111155()2HHHHSSS21111111115515(2)22HHHHSSSSS精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 12 页7 1111(5)515222HHHH1113(5)352222HHH11111335()(5)535222244HHHHH222111112255(5)353535(5)2()22444444HHHHH222111115(3535025)32HHHH2211710350HH114Hm3428143.741010mQs3413881594.52.12 1022 1010HmQsS123QQQ6-2：某体育馆的圆柱形送风口，00.6dm，风口距赛区为60m，要求比赛区风速质量平均风速不得超过0.3ms，求送风口的送风量应不超过多少3ms？解00.30.6720.6722.520.08602.52nrsma20000223000.230.1470.30.230.08 600.1470.610.6310.630.63/44vaSvdvmvsQvdms精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 12 页8 6-3：岗位送风所设风口向下，距地面4m。要求在工作区距地1.5m 高范围造成直径为 1.5m 的射流 ,限定轴心速度为2ms.求喷嘴直径及风口流量。解采用圆形喷嘴0.08a000001.50.08 2.56.8(0.147)6.8(0.147)0.14DaSdddddm00.070.6720.6720.5882.50.08nrSSa，为主体段。0000223000.4820.480.082.50.1470.1470.146.566.560.140.101/44mvaSvvdmvsQvdms6-9：高出地面5m 处设一孔口00.1dm，以2ms速度向房间水平送风，送风温度0010tC，室内温度027etC。试求距出口3m 处的2v、2t及弯曲轴心坐标。解2222100227270.230.230.230.0831027372.5470.1470.1470.123.7eeTTTttaSTTTdtC320200(0.510.35)eg TaySSv Td3229.8273 10(27327)0.08(0.5130.35 3 )2 (27327)0.14.28m220020.230.230.08 320.1470.1470.10.181vvaSvdmvs精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 12 页9 9-12：有一收缩型喷嘴， 如图 9-2，已知 p1=140kPa(abs), p2=100kPa(abs), v1=80m/s, T1=293k,求 2-2 断面的速度v2。解： v2较高，可做等熵处理：22112212221212222212121212803.52933.522pvpvkkkkvvkkRTRTkkvRRT331111111131221.421121140*101.6649/287*293100()()1.66491.309/140kkkppRTkg mRTpppkg mp3222232322100*102661.309*287140*1080100*103.5*3.5*1.664921.3092245.5/pTkRvvm s9-13：某一绝热气流的马赫数M=0.8，并已知其滞止压力p0=5*98100N/m2，温度 t0=20,试求滞止音速c0、当地音速c,气流速度 v 和气流绝对压强p 各为多少？解： 1、01.4*287*293343/ckRTm s2、112202213430.4(1)(1*0.8 )1.06222323/ckMcccm s3、0.8258.4/323vvMvm sc4、1.422010.42010.4(1)(1*0.8 )1.524225*981003.28*98100/1.5241.524kkpkMpppN m9-15：空气在直径为10.16cm 的管道中流动，其质量流量是1kg/s,滞止温度为38，在管道某断面处的静压为41360 N/m2，试求该断面处的马赫数、速度及滞止压强。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 12 页10 解：200112pkkpvkk000pRT20112kkpvRTkk代入数据，得：21.41.4413602873110.40.42v即2144760312399.5(1)2v又1vA211123.4(2)(0.1016 )4Avvv将 2 式代入 1 式，得2144760312399.5123.42vv即22346.2312399.50vv解得22346.22346.24312399.52346.22598.9253/22vm s3123.40.488/253kg m41360295287*0.488ppRTTkR1.4*287*295344/ckRTm s2590.73344vMc2011(1)2kkpkMp精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 12 页11 20.350(10.2*0.73)1.42558955pppPa10-1：弦长为3m 的飞机机翼以300km/h 的速度，在温度为20，压强为1at(n)的静止空气中飞行，用比例为20 的模型在风洞中作实验，要求实现动力相似。a如果风洞中空气的温度、压强和飞行中的相同，风洞中空气的速度应当怎样？b如果在可变密度的风洞中作实验，温度仍为20，而压强为30at(n)，则速度应是怎样？c如果模型在水中实验，水温为20，则速度应是怎样？解： (a)：由雷诺准则相等n nm mnmv lv l，且模型与原型的温度压强相等，即nm，可知1120nmmnlvlvl所以：20300206000/mnvvkm h此时马赫数M1 ，因此，动力相似不可能实现。bpRTpRT由于温度不变，所以130nnmmpp动力粘滞系数是温度的单值函数，即不变30nmmn由雷诺准则相等可知：1301.520300200/1.5nnmmmnmvlvlvkm hc ：20空气和水的运动粘滞系数分别为15.7*10-6m2/s 和 1.007*10-6m2/s,所以15.710.781.00720300384/0.78nnmmmnmvlvlvkm h10-7：在风速为8ms的条件下，在模型上测得建筑物模型背风面压强为224Nm，迎风精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 12 页12 面压强为240Nm。试估计在实际风速为10ms的条件下，原型建筑背风面和迎风面的压强为多少？解背风口的风压为22nnnmmmpvpv因nm22221024 ()37.58nnmmvNppmv迎风面的风压为211004062.564nNpm10-10：角度为的三角堰的溢流流量Q，是堰上水头H，堰前流速0v和重力加速度g 的函数。分别以aH、g； bH、0v为基本物理量写出Q 的无因次表达式。解0,QfH vg2200( )QHgafv Hv01152( ),1vQbfHggH021522vQfHgg H精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 12 页