流体力学总复习(15页).doc

-复习题1、画图题（绘出AB曲面上的压力体 ） 实压力体EEA 虚压力体EEDD 实压力体DDBB 2、计算题 如右图，直径为的圆柱，固定不动。内径为的圆筒，同心地套在圆柱之外。二者的长度均为。柱面与筒内壁之间的空隙充以甘油，转动外筒，转速为=100r/min，测得转矩为。求甘油的动力粘性系数。解： ； 3、计算题 如右图所示，已知，水的流量，。(1)如果A、B之间的水头损失表示为，试求值。(2)求出水银差压计中的读数。解：（1）以B 为基准，取A、B 断面列伯努利方程 又， 代入数值，=3.4 （2）设B断面到水银测压计左支管水银交界面的垂直距离为b ，从开始，用逐段加减的方法推演到，可得 由，得 4、计算题 如图所示，计算圆管突然扩大的局部损失。解：取水平基准面0-0，过水断面的压强、速度及位置高度如图由于、两过水断面上流线已接近平行，即属于缓变流，因此可写出两断面的伯努利方程（设） （1） 由于在dt时间内从断面到的流速由变为，根据动量定理得整理得 （2） 由（1） 和（2）得 由连续性方程 代入上式得 其中 5、计算题 如图有一并联管路，已知=100mm， =80m，=0.021；=75mm，=50m， =0.025；Q=30，求、。解：由； 则，代入数值得 则 所以解出 6如图，在两块相距20mm的平板间充满动力粘度为0.065（N·s）/m2的油，如果以1m/s速度拉动距上平板5mm，面积为0.5m2的薄板（不计厚度），求需要的拉力 。解 平板上侧摩擦切应力：（N/m2） 平板下侧摩擦切应力：（N/m2） 拉力：（N） 7. 如图所示，有一直径12cm的圆柱体，其质量5kg，在力100N的作用下，当淹深0.5m时，处于静止状态，求测压管中水柱的高度。 解 圆柱体底面上各点所受的表压力为：（Pa） 由测压管可得： 则：（m） 8有一水平喷嘴，如图所示，=200mm和=100mm，喷嘴进口水的绝对压强为345kPa，出口为大气，=103.4kPa，出口水速为22m/s。求固定喷嘴法兰螺栓上所受的力为多少？假定为不可压缩定常流动，忽略摩擦损失。 解 螺栓上所受的力等于水对喷嘴的作用力,与喷嘴对水的作用力大小相等方向相反.设喷嘴对水的作用力为 取喷嘴入口、出口和喷嘴壁面为控制面，列控制体内水的动量方程： （a） 又由连续性方程： （b） 解（a）、（b）可得：-7171.76（N） 则，螺栓上所受得力为7171.76 N9不可压缩流体无旋流动的速度分布为，若此流场满足连续性方程，试导出、所需满足的条件。（不计重力影响）解 根据连续性方程 根据无旋流动条件： 、所满足得条件为：； 10.水流过一段转弯变径管,如图所示,已知小管径200mm，截面压力kPa，大管径400mm，压力kPa，流速=1m/s。两截面中心高度差1m，求管中流量及水流方向。 解 (m3/s) （m/s） 取截面1为基准面，截面1机械能：（m） 截面2机械能：（m） 水流方向为由1截面到2截面。 11 计算题1 有一并联管道，如图所示。若已知qv=300m3/h，d1=150，L1=40m，d2=50，L2=30m，d3=100，L3=50m，1=2=3=0.02。试求各支管中的流量qv1、qv2、qv3及并联管道中的水头损失。解：依并联管道的特性：（1）hw1=hw2= hw3l1×=l2×=l3×（1）（2）qv=qv1+qv2+ qv3： A1V1+ A2V2+ A3V3= qv （2）由（1）得：V2= V1 A2= A1， qv2= A2×V2= A1V1=0.074 qv1V3= V1= 0.73 V1，A3=0.444 A1；qv3= A3V3=0.324 qv1则：qv1+0.074 qv1+0.324 qv1=300qv1=214.6 m3/h qv2=15.88 m3/h qv3=69.52 m3/h又：V1=（4×214.6）÷（3.14×0.15×0.15×3600）=3.375 m/shw1=hw2= hw3=（0.02×40×3.375×3.375）÷（0.15×2×9.806）=3.1mH2O12 、水平输送管道各部分尺寸如图示，已知水箱水位H=5m，水箱上压强表的读数pe=892.24Kpa,调节门局部阻力系数x门=4.0,喷嘴局部阻力系数x嘴=0.06,管道的沿程阻力系数l=0.025,求通过管道的流量。已知：d1=100，L1=10m；d2=200，L2=40m，d3=80。解：解题要点 1）求流量，必须求速度。因为：qv=A·V 2）求速度，必须用伯努利方程，则选有效截面：0-0，1-1，2-2-，3-3Z0+= Z3+hw式中： Z0- Z3=H=5，P0=Pe+Pa ； P3=PaV0=0hw=×+4+×+=1+2+3=0.5+4+0.5625=5.0625；4=0.06式中3=（1-）2=0.5625=（0.025×10）÷0.1=2.5，=（0.025×40）÷0.2=5=0.4096×=0.0256×hw=5.0625×0.4096×+0.06×+2.5×0.4096×+5×0.0256× =3.2856（1+3.2856）=Z0- Z3 + =5+=96；96÷4.2856=22.4=21m/sqv=A3·V3=（3.14×0.08×0.08×21）÷4=0.1m3/s13、画图题1绘出AB壁面上的相对压强分布图 2绘出AB曲面上的压力体（4分） 2 (a) 虚压力体 (b)虚压力体 14、计算题 输油管直径，流量，油的运动粘度，求每公里管长的沿程水头损失。解： ，属于层流 =0.685m油柱 15、计算题 由一高位水池引出一条供水管路AB，如图所示。已知：流量管路的直径；压力表的读数；高度，试计算水流在AB 段的水头损失。解：取OO为水平基准面，对过水断面11和过水断面22列出伯努利方程 由于m，m， 将以上各量之值代入伯努利方程，得所以 m 16、计算题（15分）如右图所示为一内径的水平弯管，弯管内水流的速度，进出口处的相对压强，求流体作用在弯管上的力的大小和方向（不计损失）。解： ， 则 弯管对流体的作用力： 方向为： 因此，流体对弯管的作用力与大小相等，方向相反。 17、计算题一段直径的管路长。其中有两个900的弯管（900 = 0.294），管段的沿程阻力系数= 0.037。如拆除这两个弯管而管段长度不变，作用于管段两端的总水头也维持不变，问管段中的流量能增加百分之几？解：在拆除弯管之前，在一定流量下的水头损失为式中为该流量下的圆管断面流速。拆除弯管后的沿程水头损失为 式中为拆除弯管后该流量下的圆管断面流速。若两端的总水头差不变，则得 因而 流量，不变，所以，即流量增加7.7% 。 19 、绘图题（对同一种液体绘出AB壁面上的相对压强分布图 ）18、计算题如右图，求作用在直径 ，长的圆柱上的总压力在水平及垂直方向的分力和压力中心。解： 1）水平分力 其压力中心m 2）垂直分力（方向向上） 其压力中心 20、计算题 由两根不同直径的管子与一渐变连接管组成的管路如右图所示，已知：，；m，流速m/s，。试判断流动方向，并计算A、B两断面之间的水头损失。 解：设液流由AB，基准水平面为OO，取A、B两断面，列总流的伯努利方程 （5分）根据连续性方程得代入上式 (8分)代入数据得水柱。因为,所以所设方向正确。即AB 21、计算题 某供水系统中一水平供水管道，直径m，拐弯处的弯角，管中断面11处的平均流速，压强为，如右图所示，若不计弯管内的水头损失，求水流对弯管的作用力。解：过水断面11和22的断面积、平均流速和压强分别用、 和、表示，建立如图坐标系。 （2分）断面11和断面22所受压力分别为和，管壁对流体的作用力为。可沿、轴分解为、，由于弯管是水平放置的，重力在x轴和y轴的投影等于零。总流的动量方程在x轴和y轴的投影为 即 （10分）根据题意可知 则 （13分）由连续性方程可知，m/s，同时，又由于弯管水平放置，且不计水头损失，则由总流的伯努利方程得到 （16分）于是 又 将上述这些数值代入前面二式，可求出、，得水流对弯管的作用力与大小相等，方向相反，即；最后得 （20分）22、计算题 做沿程水头损失实验的管道，直径，测量段长度，。试求：(1)当流量时，管中的流态? (2)此时的沿程水头损失系数=？ 解：（1）所以管中流态为层流。 （2） -第 15 页-