2022年流体力学龙天渝课后答案第三章一元流体动力学基础.pdf

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1、流体力学龙天渝课后答案第三章一元流体动力学基础第三章一元流体动力学基础1、直径为 150mm 的给水管道 ,输水量为hkN /7.980,试求断面平均流速。解:由流量公式vAQ注意 :vAQskghkN/AQv得:smv/57. 12、断面为 300mm400mm 的矩形风道 ,风量为 2700m3/h,求平均流速、如风道出口处断面收缩为 150mm400mm,求该断面的平均流速解:由流量公式vAQ得:AQv由连续性方程知2211AvAv得:smv/5 .1223、水从水箱流经直径d1=10cm,d2=5cm,d3=2、 5cm 的管道流入大气中、当出口流速10m/ 时,求(1)容积流量及质量

2、流量;(2)1d及2d管段的流速解:(1)由smAvQ/0049.0333质量流量skgQ/9.4(2) 由连续性方程 : 33223311,AvAvAvAv得:smvsmv/5.2,/625.0214、 设计输水量为hkg /294210的给水管道 ,流速限制在9. 0sm/4.1之间。试确定管道直径,根据所选直径求流速。直径应就是mm50的倍数。解:vAQ将9.0vsm/4.1代入得343.0dm275. 0直径就是mm50的倍数 ,所以取md3 .0代入vAQ得mv18. 15、圆形风道 ,流量就是 10000m3/h,流速不超过20 m/s。试设计直径 ,根据所定直径求流速。直径规定为

3、50 mm 的倍数。解:vAQ将smv/20代入得 :mmd5.420取mmd450代入vAQ得:smv/5 .176、在直径为 d圆形风道断面上,用下法选定五个点,以测局部风速。 设想用与管轴同心但不同半径的圆周 ,将全部断面分为中间就是圆,其她就是圆环的五个面积相等的部分。测点即位于等分此部分面积的圆周上,这样测得的流速代表相应断面的平均流速。(1)试计算各测点到管心 的 距 离 , 表 为 直 径 的 倍 数 。 (2) 若 各 点 流 速 为54321uuuuu，,空气密度为,求质量流量G。解:(1)由题设得测点到管心的距离依次为1r5r精品资料 - - - 欢迎下载 - - - -

4、- - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 流体力学龙天渝课后答案第三章一元流体动力学基础103102221SrSr42dSdrdr102310221 f 同理dr10253dr10274dr10295(2)）（512514uudvSG7、某蒸汽管干管的始端蒸汽流速为25 m/s,密度为 2、62 kg/ m3、干管前段直径为50 mm,接出直径 40 mm 支管后 ,干管后段直径改为45 mm。如果支管末端密度降为2、 30 kg/m3,干管后段末端密度降为2、24 kg/m3,但两管

5、质量流量相同,求两管终端流速。解:由题意可得支干终干始支干）（）（）（vAvAvAQQ21得:smvsmv/2 .22/18支干终8、空气流速由超音速过渡到亚超音速时,要经过冲击波。如果在冲击波前,风道中流速为v660 m/s,密度为1 kg/m3。冲击波后速度降至v250 m/s。求冲击波后的密度。解:2211QQ又面积相等32112/64.2mkgvv9、管道由不同直径的两管前后相连接组成,小管直径Ad=0、2 m , 大管直径Bd=0、 4 m。水在管中流动时 ,A 点压强Ap=70kpa,B 点压强Bp=40kpa。B 点流速Bv=1 m/s。试判断水在管中流动方向。并计算水流经过两断

6、面间的水头损失。解:设水流方向BA由连续性方程知:BBAAAvAv得:smvA/4由能量方程知 : 12222220hZgvgpgvgpBBAA得:0824. 212mh水流方向BA10、油沿管线流动,A 断面流速为2 m/s,不记损失 ,求开口 C 管中的液面高度。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 流体力学龙天渝课后答案第三章一元流体动力学基础解:由连续性方程知:2211AvAv得:smv/5.42由能量方程得 : gvgpgv

7、gp2022.1222211其中 :mgp5 .11代入数据解得 :mgp86.1211、水沿管线下流,若压力计的读数相同,求需要的小管直径0d,不计损失。解:由连续性方程 :0011AvAv由能量方程得gv221+3=gv220得面积mdA12.00012、用水银比压计量测管中水流,过流断面中点流速u。如图 ,测得A 点的比压计读数h=60mm 汞柱。(1)求该点的流速u,(2)若管中流体密度为0、8g/cm3的油 ,h不变 ,该点流速为若干 ,不计损失。解:设水银容重为g(1)1u=gh2=3、85m/s (2)2u=gh222=4、31m/s 13、水由图中喷嘴流出,管嘴出口d=75 m

8、m,不考虑损失 ,计算 H 值以 m 计,p 值2/ mkN计。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 流体力学龙天渝课后答案第三章一元流体动力学基础解:gHv23由连续性方程得:332211AvAvAv由 12 断面列能量方程:gvgPgvgPZ22222211由断面压强公式:22211175.0)175.0(gZgPZZgP水汞水列水箱水面至喷口处方程:gvH223得:mH8.11列压力表至喷口处方程:gvgvgP2223222得k

9、PaP7914、计算管线流量,管出口 d=50mm,求出 A,B,C,D 各点的压强 ,不计水头损失解:对出口 D,4222ghgvd由连续性方程知cbavvv又ddaaAvAv得:advv9由 AD 列能量方程gvgvgpdaa2032022得:kPapa68同理可得:kPapb48.0kPapc1.200dp15、水由管中铅直流出,求流量及测压计读数、水流无损失解:设水容重为g,水银容重为g1精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 15 页 - - - - - - - - - -

10、流体力学龙天渝课后答案第三章一元流体动力学基础由连续性方程bbaaAvAv205. 04）（aA001.06.0dAb由能量方程知gvgvba2002322解得 :QsmAvaa/00815.03列管口到水银测压计出口的方程: ghgvgga1225.13）（得:mmh395汞柱16、同一水箱上下两孔口出流,求证 :在射流交点处, h1y1=h2y2解:1h =gv221,gvh222221121gty,22221gty2211tvtv2211yhyh17、一压缩空气罐与文丘里式的引射管连接hdd，21均为已知 ,问气罐压强0p多大方才能将 B 池水抽空出。解:设水的密度为,2220vpgvg

11、vgp2222211ghp12211AvAv得: 14120ddghp精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 流体力学龙天渝课后答案第三章一元流体动力学基础18、如图 ,闸门关闭时的压力表读数为49 kPa,闸门打开后 ,压力表读数为0、 98 kPa,由管进口到闸门的水头损失为1 m,求管中的平均流速。解:由能量方程得21122hgpgvgp：又mh121得:smv/74.819、由断面为0、2m2与 0、1 m2的两根管子所组成的水

12、平输水管系从水箱流入大气中:(1)若不计损失 (A) 求断面流速v1与 v2、(B) 绘总水头线及测压管水头线;(C)求进口 A 点的压强。(2)计算损失 :第一段为 4gv221,第二段为 3gv222、(A) 求断面流速v1与 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。解:(1)smgHv/85. 822,又1122vAvA得:smv/43.41mgvmgv42,122221由能量方程gvgpA2004021得:KPapA4.29(2)由能量方程gvgvgv232424222122,212vv得:smv/96.32,smv/98.11精品资料

13、- - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 流体力学龙天渝课后答案第三章一元流体动力学基础mgvmgv8.024,2.022121mgvmgv4.223,8.022222由图 ,p 就是梯形中位线kPapmp2 .334 .338.32111）（2p就是三角形中位线KPapmp76.112 .14 .2212220、高层楼房煤气立管B,C 两个供气点各供应Q=0、02m3/s 的煤气量。假设煤气的密度为0、6kg/ m3,管径为 50mm,压强损失A

14、B 段为3221v计算 ,BC 段为 4222v计算 ,假定 C 点保持余压为Pa300,求 A 点酒精 (3m/806kg酒)液面应有的高度(空气密度为1、2 kg/m3) 解:列CA断面方程242322222121221vvvpZZggvpccA）（）（空气即: gvvvgvgh246 .0236 .026 .03000606.02.126.022212221）（）（酒224vdQ1242vdQ得:mmh7.4421、锅炉省煤器的进口处测得烟气负压h1=10、5mmOH2,出口负压 h2=20mmOH2。如炉外空气密度1、2kg/m3,烟气得平均密度=0、6kg/m3,两测压断面高差H=5

15、m, 试求烟气通过省煤器的压强损失。解:损）（）（pvpZZgvpa22221221即:损水水）（）（pghggh2150精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 流体力学龙天渝课后答案第三章一元流体动力学基础app68.63损22、烟囱直径d=1m。通过烟气量hmQv/263,烟气密度0、7kg/m3,周围气体的密度a1、2kg/m3,烟囱压强损失用1p=0、035dvH22计算 ,要保证底部 (1 断面 )负压不小于Pa98,烟囱高度

16、至少为多少？求2H高度上的压强 ,绘烟囱全高程1-M -2 的压强分布。计算时1-1断面流速很低 ,忽略不计。解:AvQv得:smv/102 .93由能量方程得 : dHvvgHpA2035.020)(0221即035.027.027.0)0()7.02.1 (9822dHvvHg得:mH20又断面 11 至 M 断面的能量方程得: dHvvpgHpmA22035.02)(210221即:)035.027 .0(2127.0)02()7.02.1(9822dHvvpHgm得:ampp49apgH98)7.02.1(总能量 =ap098980动压f 图如此mp三角形中位线 (负值)ap49009

17、821）（23、图为矿井竖井与横向坑道相连,竖井高为200m,坑道长为300m,坑道与竖洞内保持恒温t15,密度1、18 kg/m3,坑外气温在清晨为5,密度0=1、29kg/m3,中午为 20,密度精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 流体力学龙天渝课后答案第三章一元流体动力学基础1、16kg/m3,问早午空气的气流流向及气流流速v的大小。假定总损失9gv22。解:在清晨时0,气体从矿井流出由能量方程292220vvhg）（200h

18、18. 129. 10得:smv/03.6中午时0,气体由外向内注入292220vvhg）（200h18. 116. 10得:smv/58. 224、 图为一水平风管,空气自断面 1-1 流向断面 2-2,已知断面 1-1 的压强1p1、 47kPa,v1=15m/s,断面 2-2 的压强2p1、37kPa,v2=10m/s,空气密度1、29kg/m3,求两断面的压强损失。解:损pvpvp22222211解得 :Pap5.178损25、图为开式试验段风洞,射流喷口直径d=1m,若在直径D=4m 的进风口壁侧装测压管,其水柱差为h=64mm,空气密度1、29kg/m3,不计损失 ,求喷口风速。解

19、:设进口出口风速分别为21vv ，连续性方程2211AvAv得:21161vv由能量方程 :2222211vvp又ghp1得:smv/31226、定性绘制图中管路系统的总水头线与测压管水头线。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 流体力学龙天渝课后答案第三章一元流体动力学基础27、利用 20 题的数据绘制煤气立管ABC 的各种压强线。解:由题总压 :831606. 02.124.206.07.449.7221221gZZgvpaA）（

20、）（）（精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 流体力学龙天渝课后答案第三章一元流体动力学基础位压 :35312ZZga全压 :478221vpA初动压 :85.124221v末动压 :2.31222v28、高压管末端的喷嘴如图,出口直径 d=10cm,管端直径D=40cm,流量 Q=0、4m3/s ,喷嘴与管以法兰盘连接 ,共用 12 个螺栓 ,不计水与管嘴的重量,求每个螺栓受力多少？解:由连续性方程 :2211AvAvQ得:smv

21、smv/96.50/17.321，由能量方程得 :2222211vvp得:aMpp29.11由动量定理得 :1211vvQFAp得:kNF34.143根据牛顿第三定律,螺栓受力为F所以每个螺栓受力为kNF95.111229、直径为d1=700mm 的管道在支承水平面上分支为d2=500mm 的两支管 ,A-A 断面压强为kPa70,管道流量smQ/6.03,两支管流量相等:(1)不计水头损失,求支墩受水平推力。(2)水头损失为支管流速水头的5 倍,求支墩受水平推力。不考虑螺栓连接的作用。解:设受水平推力为R,管道流速与支管流速分别为21vv ，,压强为21pp ，(1)RvQApvQAp022

22、22111130cos2）（2211385.04mdA,22196. 0mAsmAQv/56.111,smv/53. 12精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 流体力学龙天渝课后答案第三章一元流体动力学基础能量方程22222211vpvp得:kPap05.702代入得 :kNR294.3由牛顿第三定律知kNR294.3(2)RvQApvQAp30cos222221111）（252222222211vvpvp得:aKpp19.642代

23、入得 :kNR301. 5由牛顿第三定律知kNR301.530、水流经180弯管自喷嘴流出,如管径 D=75mm, 喷嘴直径d=25mm,管道前端测压表读数为 60kPa,求法兰盘接头A 处,上、下螺栓的受力情况。假定螺栓上下前后共安装四个,上下螺栓中心距离为150mm,弯管喷嘴与水的总质量为10、2kg,作用位置如图。解:控制体就是水 , 螺栓力不可列到控制体上由图 :RQvQvAp2111gvgvp23.02222112211AvAv解NR5 .334NRFF25.1672下上方向与 R 相反取管与水为研究对象,0M30075753002QvFFG下上NFF8.149下上精品资料 - -

24、- 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 流体力学龙天渝课后答案第三章一元流体动力学基础由解 :NFNF5.158,7.8下上31、下部水箱的质量为22、9kg, ,其中盛水的质量为91、5kg,如果此箱放在秤台上,受如图的恒定流作用。问秤的读数就是多少？解: 从上部出口及下部出口知: 8. 121gv到达下部水面 : ）（68.122gvQ=smdgAv3211187. 048 .12下落冲力21QvF从下部出口冲力12QvF1221vvQFFFN11

25、98读数N2319119889722432、求水流对1m 宽的挑流坎AB 作用的水平分力与铅直分力。假定A、 B 两断面间水的质量为 274kg,而且断面 B 流出的流动可以认为就是自由射流。解:由连续性方程知: 1100hvhv(其中mh1.20) 01:gvhgvh22211200(其中mh6 .01) smv66.51smhvQ2114.3同理 12: gvhgvh22222211 ( 其中mh9. 02) 解得 :smv11. 52动量方程 : 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13

26、 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 流体力学龙天渝课后答案第三章一元流体动力学基础x:121vvQFPxxy:02 yyVQGF其中 :6.026. 01gAghPc45cos22vvx,45sin22vvyKNFx7.8,KNFy98.1433、水流垂直于底面的宽度为1、2m,求它对建筑物的水平作用力。解:gvhgvh22222211其中 :mh5.11,mh9. 02由连续性方程2211hvhv得: smv572.21,smv287. 422.12222hvAvQ由压力体压强知2 .12111hhgP,2.12222hhgP由动量方程 :1221vvQRPP解得NR

27、23. 534、喷嘴直径25mm,每个喷嘴流量为sL7,若涡轮以min100r旋转 ,计算它的功率。解:由22AvQ得:smv268.142smvrvv82601006. 0222NMrQvM4.134042WMN14052601004 .13435、已知平面流动的速度分量为:222yxyux,222yxxuy,式中为常数 ,求流线方程并画出若干条流线。解:由题意得yxudyudx0ydyxdx精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 15 页 - - - - - - - - - -

28、流体力学龙天渝课后答案第三章一元流体动力学基础积分 :cyx22流线为同心圆36、已知平面流动的速度分量为:2txux,2tyuy,试求 :t=0 与 t=1 时,过 M(1,1) 点的流线方程。解:由题意得yxudyudx即:22tydytxdx积分得 ;)ln()ln(22ctytx)(ln(22ctytxctytx22当1110cyxt，1xy当0111cyxt，011yx即:011 yx精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 15 页，共 15 页 - - - - - - - - - -