2022年湖北工业大学流体力学作业答案版.pdf

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1、湖北工业大学流体力学作业答案版1、已知油的重度为7800N/m3,求它的密度与比重。试求 0.2m3此种油的质量与重量各为多少？已已知知: 7800N/m3;V0.2m3。解解析析: :(1) 油的密度为3kg/m79581.97800g; 油的比重为795.01000795OH2S(2) 0.2m3的油的质量与重量分别为kg1592.0795VMN15602.07800VG2、体积为5m3的水在温度不变的条件下,压力从1 大气压增加到5 大气压 ,体积减小了1L,求水的体积压缩系数与弹性系数值。已已知知:V5.0m3,p11、0105Pa, p25、0105Pa, V1L。解解析析: :由(

2、19)与(110)式,得水的体积压缩系数及弹性系数值分别为N/m100. 510)0 .10 .5(0. 5100. 1dd21053ppVV2910pm/N100.2100 .511E3、 一块可动平板与另一块不动平板同时浸在某种液体中,它们之间的距离为0.5mm,可动板若以0.25m/s 的速度移动 ,假设板间流体中的速度分布就是线性的,为了维持这个速度需要单位面积上的作用力为2N/m2,求这两块平板间流体的动力黏度。解:板间流体的速度梯度可计算为13duu0.25500sdyy0.5 10由牛顿切应力定律dduy,可得两块平板间流体的动力黏度为3d4 10Pa sdyu4、流场的速度分布

3、为2265375xyzuxyxtuyuxyzt，,求流体在点 (2,1,4)与时间 t =3s 时的速度、加速度。解:代入点( 2, 1, 4)与时间 t =3, 得速度值为精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 湖北工业大学流体力学作业答案版2222z6562 152 34233 137572 15 4 346xyxyxtyxyztuuuxxxxxxxyzyyyyyyxyzzzzzzzxyzduuuuuauuudttxyzduuuuua

4、uuudttxyzduuuuuauuudttxyz22222235x6xy5xt6y5t3y6x7xy5zt05x18xy60 xyt25xt065036750 =18xxxxxxxyzyyyyyyxyzzzzxduuuuuauuudttxyzduuuuuauuudttxyzxyxtyyxyztyduuaudtt22225657314755525zzzyzuuuuuxyzzxyxtyyxyxyzttzzt代入点 ( 2、1、4) 与 t=3 的值 , 得加速度的值856 18880 xxyyzzduadtduadtduadt5、管道直径d=100mm, 输送水的流量为10kg/s,水温为50C

5、,水的运动粘性系数 =1、52 10-6m2/s,试确定管内水流的流态。如用这管道输送同样质量的石油,已知石油的密度 =850kg/m3,运动粘性系数 =1.14cm2/s,试确定石油的流态。解:50C 时, 24Qud水的雷诺数Re为:4ReudQvvd精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 湖北工业大学流体力学作业答案版-6234 10kg/s84000138001.5210 m /s 1000kg/m3.140.01m,紊流石油 :

6、-4234 10kg/sRe1314.623201.1410 m /s850kg/m3.140.01mudv,层流1、 封闭容器中水面的绝对压力为p1105kPa,当地大气压力为pa=98、1kPa,A 点在水面下6m,试求 :(1)A 点的相对压力 ;(2)测压管中水面与容器中水面的高差。已已知知: :p1=105kPa,pa=98、1kPa,h1=6m。解解析析: :(1) 依据题意列静力学方程,得 A 点的相对压力为Pa657606981010) 1.98105(31a1mAhppp(2) 测压管中水面与容器中水面的高差为m7.0981010)1.98105(3a1pph2、倾斜的矩形平

7、板闸门,长为 AB, 宽 b2m,设水深h8m,试求作用在闸门上的静水总压力及其对端点A 的力矩。已已知知:b=2m,h=8m,h0=BE=4m,0l=AE=3m 。解解析析: :依据图意知m0. 54322AB; 闸门面积为2m100.20 .5bABA。闸门所受的总压力为kN6.588109810)4218()21(0cAhhApP压力中心 D 距形心 C 的距离为m278.0100.40.5)4218(0 .50.2121)21(1213003cxccDAhABhhABbAyIyye压力中心 D 距 A 点的距离为m222.2278.05.2eACAD静水总压力对端点A 的力矩为mkN1

8、308222.26.588ADPM3、多管水银测压计用来测水箱中的表面压力。图中高程的单位为m,当地大气压力为105Pa,试求水面的绝对压力p0。已已知知:所有尺寸见附图,当地大气压力为105Pa。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 湖北工业大学流体力学作业答案版解解析析: :左右两侧的U 型管,以及中部的倒U 型管中 1、2、3 点所在的水平面均为等压面,依据题意列静力学方程汞汞1.1)2 .13 .2(aa3ppp第四章 ,第五章

9、作业1、 有一输油管道 ,在内径为 20cm 的截面上流速为2m/s,求另一内径为5cm 截面上的流速以及管道内的质量流量、已知油的密度为850kg/m3。解:已知 d1=20cm=0 、2m U1=2m/s d2=0、05m 根据连续方程 ,有所以 U2=d12*U1/d22=32m/s =850*0 、01*3、 14*2=53 、38kg/s 2.如图所示直立圆管管径为10mm,一端装有直径为5mm 的喷嘴 ,喷嘴中心里圆管截面处的高度为3、6m,从喷嘴排入大气的水流出口速度为18m/s。不计摩擦损失,计算截面处所需的相对压强。解:d1=10mm=0 、01m A1=(0、01/2)2*

10、3、14=7、85e-5 m2、d2=5mm, A2=A1/4=1 、92e-5 m2因为 U2=18m/s,根据连续方程U2*A2=U1*A1U1=18/4=4、5m/s。根据伯努利方程有所以而端压力为空气大气压,相对压强为0。所以(182-4、52)/2+9、8*3 、6*1000=P1=1、87105Pa 3.332 高压水管末端的喷嘴如图,出口直径d10cm,管端直径D40cm,流量Q0.4m3/s,喷嘴与管道以法兰连接,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:(1) 由流量计算式 ,得精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - -

11、 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 湖北工业大学流体力学作业答案版m/s955.501.014.34.044m/s185.34.014.34 .044222221dQuDQu，(2) 列喷嘴进出口的伯努利方程22221m12121puup得2622222122m1N/m10394.1)185.3955.50(100021)(21ppuup(3) 设喷嘴对水流的反作用力为Rx,列动量方程 ,坐标系的方向为流体的流动方向, )(1222x1m1uuQApRApN10551.11 .0414.31001.1)18

12、5.3955.50(4.010004 .0414.310394.1)(5252622121m1xApuuQApR则每个螺栓受力为kN925.12N129251210551.15xnRF4.流量为 0.06m3/s 的水 ,流过如图所示的变直径管段,截面处管径d1250mm,截面处管径d2150mm,、两截面高差为2m,截面压力p1120kN/m2,压头损失不计。试求: (1)如水向下流动 ,截面的压力及水银压差计的读数; (2)如水向上流动 ,截面的压力及水银压差计的读数。解:已知 :Q=0.06m3/s,d1=250mm,d2=150mm,H=2m,p1=120kN/m2。(1) 由连续性方

13、程 ,得m/s223.125.014.306.0442211dQum/s397.315.014.306.0442222dQu(2) 列出、两截面间的伯努利方程,基准面取在截面上;同时列出U 型管的静力精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 湖北工业大学流体力学作业答案版学方程 , gupguHp22222211hpHp)()(21汞得223322222112kN/m6 .134N/m106.13410)397.321223.121281.

14、9120(22guguHppmm6.40m0406.01081.9)16 .13(10)281. 96 .134120()(3321汞Hpph(3) 如果水向上流动,并且不计压头损失,所得结果与上述相同。5.水射流由直径d6cm 的喷嘴垂直向上喷射,离开喷口的速度为15m/s,若能支撑一块重100N 的平板 ,射流喷射的高度Z 为多少？解:(1) /sm1039.421506.014. 3414133212udQ取管嘴出口至平板间的水体为分析对象,建立坐标系 ,方向垂直向上,设射流冲击平板时的速度为 u2,根据动量方程)0(2uQW则m/s36.21039.42100010032QWu(2)

15、列管嘴出口至平板间的伯努利方程,得zgugu222221所以m2 .1181.9236.2152222221guuz第六章作业1、水平放置的毛细管粘度计,内径d=0、5mm,两测点间的管长L=1、 0m,液体的密度=999kg/m3, 当液体的流量qv=880mm3/s 时,两测点间的压降p=1、0MPa,试求该液体的粘度。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 湖北工业大学流体力学作业答案版解 :假定流动为充分发展的层流,由有关公式得=

16、1、74310-3Pa、s 由于=12842300,表明层流的假设就是对的,计算成立。2、 铁皮风管直径d400mm,风量 Q1.2m3/s,空气温度为20 ,试求沿程阻力系数,并指出所在阻力区。解:m/s55.94.014.32.14422dQu561055.210154.014.32.144RedQ而47878a1002.9)33.0400(98.26)(98.26Red585.085. 0b1064.9)33. 02400(4160)2(4160Red因为baReReRe,所以流动处在水力粗糙管区。应用阿尔特索里公式计算沿程阻力系数02.0)1055. 26840033.0(11.0)R

17、e68(11. 025.0525.0d3、 铸铁输水管长l1000m,直径 d300mm,管材的绝对粗糙度 1.2mm,水温 10,通过流量 Q100L/s,试求沿程压头损失。解: m/s415. 13. 014.31010044232dQu561025. 310308.13 .0415.1Redu; 004.03002 .1ed查莫迪图得0287.0OmH76.981.92415.13 .010000287.02222fgudlh精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - - -