流體動(dòng)力學(xué)習(xí)題

1、1工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)(流體動(dòng)力學(xué)習(xí)題流體動(dòng)力學(xué)習(xí)題)哈 爾 濱 工 程 大 學(xué)動(dòng)力與能源工程學(xué)院工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【4-1】直徑】直徑d=100mm的虹吸管，位置如圖所示。求的虹吸管，位置如圖所示。求水流水流流量和流量和2、3點(diǎn)的壓力（不計(jì)水頭損失）。點(diǎn)的壓力（不計(jì)水頭損失）。第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題2工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【解】【解】以過以過1點(diǎn)的水平面為基準(zhǔn)面，分別點(diǎn)的水平面為基準(zhǔn)面，分別列列1、2、3、4點(diǎn)所在斷面的伯努利方點(diǎn)所在斷面的伯努利方程。程。由于由于故

2、有故有因此取因此取可解得可解得第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題3222320000205222ppvvvggggg2222331122441234 +z = +z = +z = +z2222pvpvpvpvgggggggg1412341234002m5m0ppzzzzvvvvv （表壓力），23239.9m/s0.078m /s449kPa68.6kPadvQvpp ，239.8m/s1000kg/mg，工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【4-2】一個(gè)倒置的】一個(gè)倒置的U形測(cè)壓管，上部為相對(duì)密度形測(cè)壓管，上部為相對(duì)密度0.8的油，用來的油，用來測(cè)定水管

3、中點(diǎn)的速度。若讀數(shù)測(cè)定水管中點(diǎn)的速度。若讀數(shù)h=200mm，求管中流速，求管中流速u=?第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題4工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【解解】選取如圖所示選取如圖所示1-1、2-2斷面列伯努利方程，以水管軸線為基準(zhǔn)線。斷面列伯努利方程，以水管軸線為基準(zhǔn)線。其中：其中：p1和和p2分別為分別為1-1、2-2斷面軸線上的壓力。斷面軸線上的壓力。設(shè)設(shè)U形測(cè)壓管中油水分界面的低液面到軸線的距離為形測(cè)壓管中油水分界面的低液面到軸線的距離為x，則可列出，則可列出U形測(cè)壓形測(cè)壓管中油水分界面的高液面的等壓面條件管中油水分界面的高液面的等壓面條件

4、解上述方程可得解上述方程可得第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題5212 0002wwppuggg1wo2w21wo()()pgxg hpg xhppg h o21ww 22(1)20.29.80.20.885m/sppug h工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【4-3】圖示為一文丘里管和壓力計(jì)，試推導(dǎo)體積流量和壓力計(jì)】圖示為一文丘里管和壓力計(jì)，試推導(dǎo)體積流量和壓力計(jì)讀數(shù)之間的關(guān)系式。當(dāng)讀數(shù)之間的關(guān)系式。當(dāng) = 1000kg/m3， H = 13.6103kg/m3， d1=500mm，d2=50mm，H=0.4m時(shí)，求時(shí)，求 Q =？第4章 流體動(dòng)力學(xué)基

5、本原理習(xí)題6工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【解解】列列1-1、2-2斷面的伯努利方程。斷面的伯努利方程。其中：其中：p1和和p2分別為分別為1-1、2-2斷面軸線上的壓力。斷面軸線上的壓力。設(shè)過設(shè)過1-1斷面中心點(diǎn)的水平線到壓力計(jì)中水銀與水分界面的低液面的距離斷面中心點(diǎn)的水平線到壓力計(jì)中水銀與水分界面的低液面的距離為為x，則可列出，則可列出U形測(cè)壓管中水銀與水分界面的低液面的等壓面條件形測(cè)壓管中水銀與水分界面的低液面的等壓面條件由上述方程可得由上述方程可得代入代入解得解得第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題712H121ppHzzg221212,44d

6、dvQvQ3H442111210.0195m /s4QgHdd2221H12vvHg工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【4-4】管路閥門關(guān)閉時(shí)，壓力表讀數(shù)為】管路閥門關(guān)閉時(shí)，壓力表讀數(shù)為49.8kPa，閥門打開后，閥門打開后，讀數(shù)降為讀數(shù)降為9.8kPa。設(shè)從管路進(jìn)口至裝表處的水頭損失為流速水頭。設(shè)從管路進(jìn)口至裝表處的水頭損失為流速水頭的的2倍，求管路中的平均流速。倍，求管路中的平均流速。第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題8工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【解解】當(dāng)管路閥門關(guān)閉時(shí)，由壓力表度數(shù)可確定管路軸線到

7、自由液面的高當(dāng)管路閥門關(guān)閉時(shí)，由壓力表度數(shù)可確定管路軸線到自由液面的高度度H當(dāng)管路打開時(shí)，列當(dāng)管路打開時(shí)，列1-1和和2-2斷面的伯努利方程，則斷面的伯努利方程，則得得第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題93349.8 105.082m1 109.8pHg22222000222pvvHggg22235.08214.082m2vpHgg 229.84.0825.164m/s3v 工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【4-5】為了在直徑】為了在直徑D=160mm的管線上自動(dòng)摻入另一種油品，安的管線上自動(dòng)摻入另一種油品，安裝了如下裝置：自錐管喉道處引出一個(gè)小支管通

8、入油池內(nèi)。若壓裝了如下裝置：自錐管喉道處引出一個(gè)小支管通入油池內(nèi)。若壓力表讀數(shù)為力表讀數(shù)為2.3105Pa，喉道直徑，喉道直徑d=40mm，T管流量管流量Q=30L/s，油品的相對(duì)密度為油品的相對(duì)密度為0.9。欲摻入的油品的相對(duì)密度為。欲摻入的油品的相對(duì)密度為0.8，油池油，油池油面距喉道高度面距喉道高度H=1.5m，如果摻入油量約為原輸量的，如果摻入油量約為原輸量的10%左右，左右，B管水頭損失設(shè)為管水頭損失設(shè)為0.5m，試確定，試確定B管的管徑。管的管徑。第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題10工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【解解】列列1-1和和2

9、-2斷面的伯努利方程，則斷面的伯努利方程，則其中其中故故列列4-4自由液面和自由液面和3-3斷面的伯努利方程，以斷面的伯努利方程，以4-4自由液面為基準(zhǔn)面，則自由液面為基準(zhǔn)面，則其中其中 p3=p2第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題11221122110022pvpvgggg12240.031.493m/s13.140.164QvD22240.0323.885m/s13.140.044Qvd22225122111.49323.8852.3 1090025719Pa22 vvpp233w4 320002pvHhgg工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics則則解得

10、解得第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題123222BBB0.140.1 0.030.003813.144Qvddd2233w4 32B20.0038()2 ()25718.919.6(1.50.5)8009.8pvgHhdg B0.028md 工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【4-6】一變直徑的管段】一變直徑的管段AB，直徑，直徑dA=0.2m，dB=0.4m，高差，高差 h=1.0m，用壓力表測(cè)得，用壓力表測(cè)得pA=70kPa，pB=40kPa，用流量計(jì)測(cè)得流，用流量計(jì)測(cè)得流量量Q=0.2m3/s。試判斷水在管段中流動(dòng)的方向。試判斷水在管段中流動(dòng)的方

11、向。第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題13工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【解解】列列A點(diǎn)和點(diǎn)和B點(diǎn)所在斷面的伯努利方程點(diǎn)所在斷面的伯努利方程故流動(dòng)方向?yàn)楣柿鲃?dòng)方向?yàn)锳 B。第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題1422AABBwA B022pvpvhhgggg A22A40.26.37m/s13.140.24QvdB22B40.21.59m/s13.140.44Qvd22ABABwA B3322270 1040 106.371.59110009.829.84m0ppvvhhgg 工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【

12、4-7】泄水管路如附圖所示，已知直徑】泄水管路如附圖所示，已知直徑d1=125mm，d2=100mm，d3=75mm，汞比壓力計(jì)讀數(shù)，汞比壓力計(jì)讀數(shù) h=175mm，不計(jì)阻力，求流量和壓，不計(jì)阻力，求流量和壓力表讀數(shù)。力表讀數(shù)。第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題15工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【解解】設(shè)設(shè)2-2斷面中心點(diǎn)到壓力計(jì)中水銀最高液面的距離為斷面中心點(diǎn)到壓力計(jì)中水銀最高液面的距離為x，列，列1-1、2-2斷面斷面的伯努利方程，以過的伯努利方程，以過2-2斷面中心點(diǎn)的水平面為基準(zhǔn)面，則斷面中心點(diǎn)的水平面為基準(zhǔn)面，則選取壓力計(jì)中水銀最低液面為等

13、壓面，則選取壓力計(jì)中水銀最低液面為等壓面，則由連續(xù)性方程可知由連續(xù)性方程可知代入伯努利方程中，可得代入伯努利方程中，可得列壓力表所在斷面和出口斷面的伯努利方程列壓力表所在斷面和出口斷面的伯努利方程可得壓力表度數(shù)可得壓力表度數(shù)第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題16221122022pvpvHgggg12H()pg Hxhpgxg h 1212.612.60.175 pphHHg222112233v dv dv d2221230.1250.10.075vvv223M200022vpvggg222232M15.2118.556100079.085kPa22vvp3238.556m/s15.211m/s0

14、.067m /svvQ，工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【4-8】如圖所示，敞開水池中的水沿變截面管路排出的質(zhì)量流】如圖所示，敞開水池中的水沿變截面管路排出的質(zhì)量流量量Qm=14kg/s，若，若d1=100mm，d2=75mm，d3=50mm，不計(jì)損失，不計(jì)損失，求所需的水頭求所需的水頭H，以及第二段管段中央，以及第二段管段中央M點(diǎn)的壓力，并繪制測(cè)壓點(diǎn)的壓力，并繪制測(cè)壓管水頭線。管水頭線。第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題17工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【解解】列列1-1和和3-3斷面的伯努利方程，則斷

15、面的伯努利方程，則列列M點(diǎn)所在斷面點(diǎn)所在斷面2-2和和3-3斷面的伯努利方程，則斷面的伯努利方程，則第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題182300002vHgm22224 143.171m/s110003.140.0754Qvdm32234 147.134m/s110003.140.054Qvd2237.1342.6m229.8vHg22223227.1343.171100020.42kPa22vvp工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【4-9】由斷面為】由斷面為0.2m2和和0.1m2的兩根管子組成的水平輸水管系從的兩根管子組成的水平輸水管系從水箱流入大

16、氣中：（水箱流入大氣中：（1）若不計(jì)損失，求斷面流速）若不計(jì)損失，求斷面流速v1及及v2；繪；繪總水頭線及測(cè)壓管水頭線；求進(jìn)口總水頭線及測(cè)壓管水頭線；求進(jìn)口A點(diǎn)的壓力。（點(diǎn)的壓力。（2）計(jì)入損失：）計(jì)入損失：第一段的水頭損失為流速水頭的第一段的水頭損失為流速水頭的4倍，第二段為倍，第二段為3倍，求斷面流倍，求斷面流速速v1及及v2；繪制總水頭線及測(cè)壓管水頭線；根據(jù)所繪制水頭；繪制總水頭線及測(cè)壓管水頭線；根據(jù)所繪制水頭線求各管段中間點(diǎn)的壓力。線求各管段中間點(diǎn)的壓力。第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題19工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【解解】（1）列自由

17、液面和管子出口斷面的伯努利方程）列自由液面和管子出口斷面的伯努利方程則則由連續(xù)方程由連續(xù)方程得得列列A點(diǎn)所在斷面和管子出口斷面的伯努利方程點(diǎn)所在斷面和管子出口斷面的伯努利方程則則第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題202200002vHg222 9.848.854m/svgH1 122AvA v14.427m/sv2211200022pvvggg22222118.8544.427100029.398kPa22vvp工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics（2）列自由液面和管子出口斷面的伯努利方程，則）列自由液面和管子出口斷面的伯努利方程，則由由得得細(xì)管段中點(diǎn)的壓

18、力為細(xì)管段中點(diǎn)的壓力為粗管段中點(diǎn)的壓力為粗管段中點(diǎn)的壓力為第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題2122221243222vvvHggg1 122AvA v23.96m/sv 11.98m/sv 2221310003.96311.76kPa2222v 22221241000 1.98( 1)(13)2 1000 3.9633.32kPa2222vv 工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【4-10】用】用73.5kW的水泵抽水，泵的效率為的水泵抽水，泵的效率為90，管徑為，管徑為0.3m，全管路的水頭損失為全管路的水頭損失為1m，吸水管水頭損失為，吸水管水頭損失

19、為0.2m，試求抽水量、，試求抽水量、管內(nèi)流速及泵前真空表的讀數(shù)。管內(nèi)流速及泵前真空表的讀數(shù)。第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題22工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【解解】列兩自由液面的伯努利方程，則列兩自由液面的伯努利方程，則得得列最低自由液面和真空表所在斷面的伯努利方程，則列最低自由液面和真空表所在斷面的伯努利方程，則故真空表的讀數(shù)為故真空表的讀數(shù)為26.632kPa。第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題2300029001HNNgQH泵軸373.50.90.225m /s9.8 30NQgH軸2240.2253.185m/s13.140.34Qvd20

20、0020.22pvgg223.185(2.2)(2.2)980026.632kPa229.8 vpgg工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【4-11】圖示一管路系統(tǒng)，欲維持其出口流速為】圖示一管路系統(tǒng)，欲維持其出口流速為20m/s，問水泵，問水泵的功率為多少？設(shè)全管路的水頭損失為的功率為多少？設(shè)全管路的水頭損失為2m，泵的效率為，泵的效率為80，壓水管路的水頭損失為壓水管路的水頭損失為1.7m，則壓力表上的讀數(shù)為若干？，則壓力表上的讀數(shù)為若干？第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題24工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanic

21、s【解解】列自由液面和出口斷面的伯努利方程，有列自由液面和出口斷面的伯努利方程，有列壓力表所在斷面和出口斷面的伯努利方程，則列壓力表所在斷面和出口斷面的伯努利方程，則第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題252100002022vHg2202242.41m29.8H21121419800203.140.0142.4140.816kW0.8gvD HNN泵軸222100191.722Mpvvggg221212220.01205m/s0.02DvvD222212205(20.7)(20.7)9800390.36kPa22 9.8Mvvpgg工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mec

22、hanics【4-12】圖示離心泵以】圖示離心泵以20m3/h的流量將相對(duì)密度為的流量將相對(duì)密度為0.8的油品從地的油品從地下罐送到山上洞庫油罐。地下油罐油面壓力為下罐送到山上洞庫油罐。地下油罐油面壓力為2104Pa，洞庫油，洞庫油罐油面壓力為罐油面壓力為3104Pa。設(shè)泵的效率為。設(shè)泵的效率為0.8，電動(dòng)機(jī)效率為，電動(dòng)機(jī)效率為0.9，兩罐液面差為兩罐液面差為40m，全管路水頭損失設(shè)為，全管路水頭損失設(shè)為5m。求泵及電動(dòng)機(jī)的額。求泵及電動(dòng)機(jī)的額定功率（即輸入功率）應(yīng)為若干？定功率（即輸入功率）應(yīng)為若干？第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題26工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid

23、 Mechanics【解解】列兩油罐液面的伯努利方程，則列兩油罐液面的伯努利方程，則第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題2712000405ooppHgg44213 102 10454546.28m0.8 10009.8oppHg30.8 109.82046.282.52kW36000.8oNgQHN泵軸2.522.8kW0.9NN軸電電工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【4-13】輸油管線上水平】輸油管線上水平90轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎彎處，設(shè)固定支座。所輸油品處，設(shè)固定支座。所輸油品=0.8，管徑，管徑d=300mm，通過流量，通過流量Q=100L/s，斷面，斷面1處

24、壓力為處壓力為2.23105Pa，斷面，斷面2處壓力為處壓力為2.11105Pa。求支座受壓力的大小和方向。求支座受壓力的大小和方向。第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題28工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【解解】選取選取1-1和和2-2斷面及管壁圍成的空間為控制體，建立如圖所示坐標(biāo)系，斷面及管壁圍成的空間為控制體，建立如圖所示坐標(biāo)系，設(shè)彎管處管壁對(duì)流體的力為設(shè)彎管處管壁對(duì)流體的力為R。 列列x方向動(dòng)量方程方向動(dòng)量方程 列列y方向動(dòng)量方程方向動(dòng)量方程支座受壓力支座受壓力F的大小為的大小為21.84kN，方向與，方向與R方向相反。方向相反。第4章 流體動(dòng)力

25、學(xué)基本原理習(xí)題291o0 xPQvR25211112.23 103.140.315.75kN44Ppd120.1 15.750.80.115.86kN13.140.34xoRPQv2yoRPQv25222112.11 103.140.314.91kN44Ppd220.114.910.80.115.02kN13.140.34yoRPQv222215.8615.0221.84kNxyRRR15.02arctanarctan4315.86yxRR工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【4-14】水流經(jīng)過】水流經(jīng)過60漸細(xì)彎頭漸細(xì)彎頭AB，已知，已知A處管徑處管

26、徑dA=0.5m，B處處管徑管徑dB=0.25m，通過的流量為，通過的流量為0.1m3/s，B處壓力處壓力pB=1.8105Pa。設(shè)彎頭在同一水平面上摩擦力不計(jì)，求彎頭所受推力。設(shè)彎頭在同一水平面上摩擦力不計(jì)，求彎頭所受推力。第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題30工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【解解】選取選取A和和B斷面及管壁圍成的空間為控制體，建立如圖所示坐標(biāo)系。斷面及管壁圍成的空間為控制體，建立如圖所示坐標(biāo)系。列列A斷面和斷面和B斷面的伯努利方程，得（因彎頭為水平放置，即斷面的伯努利方程，得（因彎頭為水平放置，即z1=z2=0）其中其中第4章 流

27、體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題31222252.040.511.8 101000181950.75Pa22BAABvvpp220.10.51m/s113.140.544AAQvd220.12.04m/s113.140.2544BBQvd2243.140.5181950.7535707.8N4AAAdPp22543.140.251.8 108831.25N4BBBdPp工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics 列列x方向動(dòng)量方程方向動(dòng)量方程可知，與設(shè)的方向相反?？芍?，與設(shè)的方向相反。 列列y方向動(dòng)量方程方向動(dòng)量方程第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題32cos60cos60

28、 xABBARPPQvQvoocos60cos608831.2510000.1 2.0410000.1 0.51 cos6035707.8cos608844.15NxBBAARPQvQvP oooosin600sin60AyAPRQvoosin60sin6010000.1 0.51 sin6035707.8 sin6030968.03NyAARQvPoooo228844.1530968.0332206.2N FR工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【4-15】消防隊(duì)員利用消火唧筒熄滅火焰，消火唧筒出口直徑】消防隊(duì)員利用消火唧筒熄滅火焰，消火唧筒出口直徑d=1cm，入口直徑，入口直徑D=5cm，從消火唧筒射出的流速，從消火唧筒射出的流速v=20m/s。求消。求消防隊(duì)員手握住消火唧筒所需要的力？（設(shè)唧筒水頭損失為防隊(duì)員手握住消火唧筒所需要的力？（設(shè)唧筒水頭損失為1m）第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題33工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)Engineering Fluid Mechanics【解解】選取消火唧筒的出口斷面和入口斷面與管壁圍成的空間為控制體，建選取消火唧筒的出口斷面和入口斷面與管壁圍成的空間為控制體，建立如圖所示坐