流體力學(xué)復(fù)習(xí)題教學(xué)文案

1、第一章流體流動(dòng)2. 有一液位恒定的高位槽通過管路向水池供水（見附圖），高位槽內(nèi)液面高度 hi為1m,供水總高度h2為10m，輸水管內(nèi)徑50mm，總長度100m （包括所有局部阻力的當(dāng)量長度），0.025。試求：、供水量為多少m3/h ？(1)P1其中:P1度范圍內(nèi)不會(huì)從小孔向外流水,1，輸水管出口外側(cè)、若此時(shí)在管垂直部分某處出現(xiàn)一直徑為1mm的小孔，有人說因虹吸現(xiàn)象,而還有人認(rèn)為水將從小孔流出。試推導(dǎo)證明哪種正確。取高位槽上液面為截面2P2 U1 Z2gWf1 2為截面2，在1-1'和2-2'間列柏努利方程，可得:P20（表壓），5 u2將阻力公式代入Wf1 2，整理得:h?g

2、u2所以h2g2d 0.5109.8070.050.5供水量d2u43.14(2)仍取高位槽上液面為截面1，2P1 U120.025 1001.98m/s103m3/s314.0m /h再取垂直管處任意一點(diǎn)為截面3, 在 1-1'和3-3'間列柏努利方程，可得:P32U32Z3gWf1將阻力公式代入，整理得:P3 P1Z3)g2u32乙 Z 31 u3d20丐)P3 Pa(Z1Z3)(g2U32u3 (1.52=(乙Z3)(9.8070.025 1.9822 0.05 )2罟(1.5 °-0250.05)=(乙Z3)8.8269 1.9602顯然，此式為單調(diào)增函數(shù)，且

3、在 （乙 Z3） 1m處時(shí),P3 Pa6.86670所以在（Zi Z3）19m時(shí)（即垂直管段任意高度處）Pa0，即p3pa，表示管內(nèi)靜壓高于大氣壓力，故不會(huì)出現(xiàn)虹吸現(xiàn)象，水將從小孔流出。討論：判斷水是否流出的依據(jù)是孔處壓力的大小，若該處壓力大于大氣壓力，則水從小孔流出；否則，水不會(huì)流出。4.用泵輸送密度為710kg/m3的油品，如附圖所示，從貯槽經(jīng)泵出口后分為 兩路：一路送到A塔頂部，最大流量為10800kg/h，塔內(nèi)表壓強(qiáng)為98.07 x 104Pao 另一路送到B塔中部，最大流量為6400kg/h，塔內(nèi)表壓強(qiáng)為118x 104Pa°貯槽C 內(nèi)液面維持恒定，液面上方的表壓強(qiáng)為49x

4、 103Pao現(xiàn)已估算出當(dāng)管路上的閥門全開，且流量達(dá)到規(guī)定的最大值時(shí)油品流經(jīng)各段管路的阻力損失是：由截面 1 1至2 2為201J/kg;由截面2 2至3-3為 60J/kg ;由截面2-2至4 4為50J/kg。油品在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的動(dòng)能很小，可以忽 略。各截面離地面的垂直距離見本題附圖。已知泵的效率為60%，求此情況下泵的軸功率。答：在1 1與2 2截面間列柏努利方程，以地面為基準(zhǔn)水平面。P12U12WegZ2P22U2T式中 Z1=5m p1=49 x 103Pa U1 0Z2、p2、u2 均未知，工 hf1- 2=20J/kg設(shè)E為任一截面上三項(xiàng)機(jī)械能之和，則截面WeE2 20 5 9.8

5、149 1037102 2上的E2=gZ2+p2/ p +u 22/2代入柏努利方程得:98.06(a)由上式可知，需找出分支 2 2處的E2，才能求出 Weo根據(jù)分支管路的流動(dòng)規(guī)律E2可由E3或E4算出。但每千克油品從截面22到截面33與自截面2-2到截面44所需的能量不一定相等。為了保證同時(shí)完成兩支管的輸送任 務(wù)，泵所提供的能量應(yīng)同時(shí)滿足兩支管所需的能量。因此，應(yīng)分別計(jì)算出兩支管所需能量，選取能量要求較大的支管 來決定E2的值。仍以地面為基準(zhǔn)水平面，各截面的壓強(qiáng)均以表壓計(jì)，且忽略動(dòng)能，列截面2-2與3- 3的柏努利方程，求 E20E2gZ3p3379.81498.07 1071060=18

6、04J/kg列截面2-2與4 4之間的柏努利方程求E2E2 gZ4P430 9.81118 10471050 =2006J/kg比較結(jié)果，當(dāng)E2=2006 J/kg時(shí)才能保證輸送任務(wù)。將E2值代入式（a）,得：We=2006 - 98.06=1908 J/kg通過泵的質(zhì)量流量為：ws 10800 6400 4.78kg/s3600泵的有效功率為 ：Ne=Wews=1908 x 4.78=9120W=9.12kW 泵的軸功率為：n也91215 2kW0.6最后須指出，由于泵的軸功率是按所需能量較大的支管來計(jì)算的，當(dāng)油品從截面22到44的流量正好達(dá)到6400kg/h的要求時(shí)，油品從截面22到33的

7、流量在管路閥全開時(shí)便大于10800kg/h。所以操作時(shí)要把泵到3- 3截面的支管的調(diào)節(jié)閥關(guān)小到某一程度，以提高這一支管的能量損失，使流量降到所要求的數(shù)值。第二章流體輸送機(jī)械1什么是泵的氣蝕現(xiàn)象？有何表現(xiàn)和危害？怎樣防止發(fā)生氣蝕現(xiàn)象？答：離心泵能吸上液體是靠大氣壓和泵進(jìn)口處真空度的壓差作用。離心泵工作時(shí)，在葉輪中心區(qū)域產(chǎn)生真空形成低壓 而將液體吸上。如果形成的低壓很低，則離心泵的吸上能力越強(qiáng)，表現(xiàn)為吸上高度越高。但是，真空區(qū)壓強(qiáng)太低，以 致于低于體的飽和蒸汽壓，則被吸上的液體在真空區(qū)發(fā)生大量汽化產(chǎn)生氣泡。含氣泡的液體擠入高壓區(qū)后急劇凝結(jié)或 破裂。因氣泡的消失產(chǎn)生局部真空，周圍的液體就以極高的速度

8、流向氣泡中心，瞬間產(chǎn)生了極大的局部沖擊力，造成 對葉輪和泵殼的沖擊，使材料受到破壞。把泵內(nèi)氣泡的形成和破裂而使葉輪材料受到破壞的過程，稱為氣蝕。氣蝕是離心泵操作的不正?，F(xiàn)象，表現(xiàn)為泵內(nèi)噪聲與振動(dòng)增加，輸送量明顯減少，嚴(yán)重時(shí)吸不上液體。氣蝕會(huì)縮 短泵的壽命，操作時(shí)應(yīng)嚴(yán)格避免，其方法是使泵的安裝高度不超過某一定值。第三四章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化3. 用板框過濾機(jī)在恒壓下過濾懸浮液。若濾餅不可壓縮，且過濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)。（1 ）當(dāng)其它條件不變，過濾面積加倍，則獲得的濾液量為原來的多少倍？（2 ）當(dāng)其它條件不變，過濾時(shí)間減半，則獲得的濾液量為原來的多少倍？（3 ）當(dāng)其它條件不變，過濾壓強(qiáng)差加倍，則

9、獲得的濾液量為原來的多少倍？解: (1)過濾介質(zhì)阻力忽略不計(jì)，則恒壓過濾方程可變?yōu)?2 2V2 KA2 ,曰V'疋一V(2)V''10.707(3)由于濾餅不可壓縮，壓縮性指數(shù)s 0,因此壓強(qiáng)增加濾餅比阻不變，由過濾常的定義K 2衛(wèi)可知,rcK'P'P于是V',21.41434. 石英和方鉛礦的混合球形顆粒在如圖所示的水力分級器中進(jìn)行分離。兩者的密度分別為2650kg/m3和7500kg/m3 ,且粒度范圍均為20 100 m。水溫為20 C。假設(shè)顆粒在分級器中均作自由沉降。試計(jì)算能夠得到純石英和純方鉛礦的 粒度范圍及三個(gè)分級器中的水流速度。（2

10、0C水的密度998.2kg*m-3，粘度為1.005X 10-3Pa*s）IIIII1、2、3號分級器直徑逐漸增大而三者中上升水流量均相同，所以水在三者中流速逐漸減小。水在1號中的速度最大，可將密度小的石英顆粒全部帶走，于是1號底部可得到純方鉛礦。但是，也有部分小顆粒的方鉛礦隨同全部石英被帶走。在2號分級器，控制水流速度，將全部方鉛礦全部沉降下來，但也有部分大顆粒石英會(huì)沉降下來。在3號分級器，控制水流速度，可將全部小石英粒子全部沉降下來。綜上所述，1號分級器的作用在于要帶走大所有石英粒子（最大為100 m ），因此1號的水流速應(yīng)該等于 100 m石英的沉降速度；2號的作用在于截下全部方鉛礦（最

11、小為20 m ）,因此2號的水流速應(yīng)該等于 20 m方鉛礦的沉降速度；3號的作用在于截下全部石英粒子（最小為20 m ）,因此3號水流速應(yīng)該等20 m石英的沉降速度。1號分級器中的水流速:u1d2石g18100 10 6 2 2650998.29.818.96 10 3 m/ s18 1.00510校核：Re118 1.005 10100 10 6 8.96 10 998.20.89，近似認(rèn)為處于層流區(qū)。1/2在1號中能夠被分離出來的方鉛礦的最小直徑為:dimind1/22650998.2dmin1007500998.250.4 m （該值也可由水流速度反算）所以，在1號分級器中得到純方鉛礦的

12、粒度范圍為：50.4 100 m2號分級器中的水流速:U1.2d 方 g1820 10 6 2 7500998.29.8131.41 10 m/s18 1.00510在該速度下能被在2號中被沉降下來的最小石英粒子:1/2dmin1/27500 998.22650 998.22039.7因此,2號中,方鉛礦20 50.4 m ;石英 39.7 100u3d2石6 220 10 62650998.29.811818 1.005 10 33.58310 3m/s在3號中能被截下的是20 39.7 m的石英。概念思考題第一章1、靜力學(xué)基本方程應(yīng)用條件是什么？等壓面應(yīng)如何選擇？2、如何原則選擇U形壓差計(jì)

13、中的指示劑？3、 采用U形壓差計(jì)測某閥門前后的壓力差，問壓差計(jì)的讀數(shù)與U形壓差計(jì)安裝的位置有關(guān)嗎？4、試說明粘度的單位及物理意義，并分析溫度與壓力對流體粘度的影響。5、試說明牛頓粘性定律的內(nèi)容及適用條件。6、壓強(qiáng)與剪應(yīng)力的方向及作用面有何不同？7、柏努利方程有幾種表達(dá)方式？式中每項(xiàng)的單位及物理意義是什么？&流體流動(dòng)有幾種類型？判斷依據(jù)是什么？10、雷諾準(zhǔn)數(shù)的物理意義是什么？11、流體在圓形直管中流動(dòng)，若管徑一定而將流量增大一倍，則層流時(shí)能量損失是原來的多少倍？完全湍流時(shí)能量損失又是原來的多少倍？21 圓形直管中，流量一定，設(shè)計(jì)時(shí)若將管徑增加一倍，則層流時(shí)能量損失是原來的多少倍？完全湍流時(shí)能量損失又是原來的多少倍？（忽略.d變化）第二章1 簡述離心泵的結(jié)構(gòu)和工作原理。2.什么是離心泵的特性曲線？它與泵的轉(zhuǎn)速有什么關(guān)系？3 什么是泵的汽蝕現(xiàn)象和汽蝕余量？4.什么是泵的氣縛現(xiàn)象？它是怎樣產(chǎn)生的？如何避免？5 .汽蝕余量在離心泵的安裝與使用中起什么作用？6 什么是離心泵的運(yùn)行工作點(diǎn)？7 離心運(yùn)行工作點(diǎn)調(diào)節(jié)常用哪些方法？第三四章1 何謂自由沉降速度？試推導(dǎo)其計(jì)算式。2寫出計(jì)算自由沉降速度的斯托克斯公式，說明此公式的應(yīng)用條件，簡述計(jì)算沉降速度要用試差法的理由