流體力學(xué)計算題練習(xí)

1、練習(xí)題1.如右圖所示，在一密閉容器中，上部裝有密度1 = X103kg/m 3的油)下部為密度 2=103 kg/m 3的水)已知hi=0.4m) h2=0.2m。測壓管中水銀柱的讀數(shù) h=0.5m ,水銀的密度為1 33。求密閉容器中油液面上的壓強P0=x 10 kg/m。2 .圖示為一水暖系統(tǒng)，為了防止水溫升高時體積膨脹將水管脹裂，在系統(tǒng)頂部設(shè)一膨脹水箱，使水有膨脹的余地。若系統(tǒng)內(nèi)水的總體積為8m3,加溫前后溫差為50C,在其溫度范圍內(nèi) 水的膨脹系數(shù)為 6T= 9X104 1/ C,求膨脹水箱的最小容 積。3 .當溫度不變，壓強從 MPa增加到10 MPa時，某種液體的體積減小 ,求該液

2、體的體積模量。4 .兩個充滿空氣的封閉容器互相隔開，左邊壓力表M的讀數(shù)為100kPa ,右邊真空計 V的讀數(shù)為，試求連接兩容器的水銀壓差計中h的讀值。Vxxy 2)v y 1 y 35 .已知流體運動的速度場為：3 ,試求t=2 時過點(X, y, z) (3, 1, 2)處的流線方程。6 .如圖所示，水在壓強作用下從密封的下水箱沿豎直管道流入上水箱中，已知 h = 50cm, H = 3m,管道直徑 D = 25mm,入=, 各局部阻力系數(shù)分別為 (1 =,<2=,工3=，求：為維持穩(wěn)定 的管中流速V=1m/s,下水箱的液面壓強應(yīng)保持在多少 Pa7 .右圖為畢托管示意圖。液體自左向右流

3、動，直 管和直角彎管直接插入管道內(nèi)的液體中，彎管開 口迎著流動方向。測得 A點的液柱高度為hA =170 mm, B點的液柱高度為hB = 230 mm ,已知液體的密度為 二990 kg/m3 ,忽略阻力損失，試計算管內(nèi)液體的流速uA。8 .如右圖所示為一壁厚可以忽略的大容器，在其下部開一直徑為d =12mm的小孔口，水自孔口流出后進入另一液面比大容器 液面低H =1.2m的容器中，兩容器內(nèi)的水位始終保持不變。試計 算水的出流流量和孔口處的流速。9 .如圖所示為一壁厚可以忽略的大容器，為了便于出流，在容器 壁上開一圓孔并在外面焊接一段等徑圓管，容器自由液面及孔口出口皆與大氣相通，而且可以保證

4、容器內(nèi)的水位不變。已知孔 口直徑為d =12mm ,焊接的圓管長度l = 40mm。容器自由液 面相對于孔口中心線的高度為 H =1.2m ,試計算水的出流流量和 出口流速。10 .用長l =300m、內(nèi)徑d =200mm 的鑄鐵管輸送密度=880 kg/m3的油液，測得質(zhì)量流量qm = X 104 kg/h 。設(shè)冬季油液的運動粘度1=x10-6m2/s ,夏季運動粘度2= x 10-6m2/s，試確定冬、夏季輸油管路以油柱高度表示的水頭損失h注：若流動狀態(tài)為湍流，可取=11、一恒定有壓均勻管流，已知管徑d=20 mm ,管長l=20m ,管中水流流速u=0.12m/s ,水溫t=10C時水的

5、運動粘度n=x 10-6m2/s ,求沿程阻力損失12、如圖，已知壓力表測得密閉容器內(nèi)的壓力讀數(shù)為5千帕，其他數(shù)據(jù)如圖中所示，求未知液體的密度（已知水和水銀的密度分別為 1噸/立方米和噸/立方米）。13.液體由水箱經(jīng)中間有收縮截面（截面積為Ai ）的管子定常出流，A2為出口面積，h2是出口在水箱液面下的深度，問要吸上深為h1的同種液體，A1 / A2應(yīng)為多少 （不計損失）Vxxy2)v y 1 y3314.已知流體運動的速度場為:,試求 t=2時過點（x, y, z）（3，1，2）處的流線方程。15 . 一壓縮空氣罐與文丘里式的引射管連接，d1,d2,h均為已知， 問氣罐壓力 po多大2水方才

6、能將B池水抽出。16 .用水銀壓差計測量水管中的點速度u,如讀數(shù) h= 60mm ,求該點流速。17 .如圖所示輸水管經(jīng)三通管分流。已知管徑分別為 d1=200mm、d2=100mm 和 d3=150mm,斷面平均流速分別是 v1=2m/s和v2=s ,試求lOUOniJi - 250iiun 0.025L 產(chǎn) 5<K)ni出=200mm= 0.0260-25 LA斷面平均流速v3.18 .圖示一串聯(lián)管路，管徑、管長、沿程水力摩阻系數(shù)和流量分別標于圖中，試按長管計算所需的水頭H為多少19 .如圖所示，用真空計 B測得封閉水箱液面上 的真空度為，若敞口油箱的液面低于水箱液面的高度 H=,油

7、柱高 h1=,水銀柱高 h2=,求 油的密度。1.解：以水銀柱下面為等壓面，列平衡方程:po1ghi2 gh2則：po3 ghghpa1 1101325 136009.810.5 1000 9.810.4800 9.81 0.2162539 Pa2.解:已知V=8m3, t =50 C, B T=9X 10 4 1/Co(1)由(1 11)式dVV dT ,得膨脹水箱的最小容積為T 8 9 10 4 500.36dV3.解：因：VV故：等溫壓縮系數(shù):0.0049T dV / Vdp0.00495.0 10 10 Pa -1(10 0.2) 10 6則體積模量:4.解： 已知根據(jù)題意可知p1p1

8、5.解：MV-dV15 10102 109 Papm1=100kPa ) pv2=。pa ,pm1p2 pv2pa100 10%3 3.5 981013.6 98101.0 mHgdMVddV 0p dV d 0.015% 3.75 10 9 m2 / NVdp dp 4 1046.解：以下水箱液面為基準面，列兩液面的伯努利方程:hw ( H h) h 沿程h局部P0pa(H h) g g沿程水頭損失:L v 2h沿程 hf ：一：d 2g(3 0.15)120.020.025 2 9.810.143m局部水頭損失:h局部hj (3 )d2g(1.0 5.0 0.5)A 0.332m9.81總

9、水頭損失:hwhfhj0.143 0.3320.475m所以，得:P0g(Hhw ) ps 389957 .解：以管道中心線為零勢能面，列伯努利方程:92p A UA2g 2gPBg又知:PA代入得:ghAu A2hB2gPBhAghB則：UA2g( h bhA )72 9.81 ( 0.23 0.17 ) 1.08 m/s8 .解：顯然是薄壁小孔口淹沒出流。其流量:qV ACr對于厚壁孔口， Cr =（取皆可）代入數(shù)據(jù)，得:qv 0.012 2 0.602 9.81 1.2 3.293 10 4 m 3 /s4于是，孔口流速為：qv 3.293 104v 2.91 m/sA 0.012 2

10、/ 49.解：本題中l(wèi)/d = 40 / 12- 可知該孔口為厚壁孔口孔口出流流量計算公式為：qv ACr . 2gH對于厚壁孔口， Cr =代入數(shù)據(jù)，得：qV 0.012 2 0.82 2 9.81 1.2 4.5 10 4 m 3 /s 4于是，出口流速為：qV 4.5 10 4v 3.98 m/sA 0.012 2 / 410.解：判斷流態(tài)：流量：qV = qm/ =X/880/3600104 = 0.0278 m3/s流速：u = qV/A= X 4)= 0.884 m/s冬季雷諾數(shù)：Re1= ud/1 = xx 10-6)=1619<2320 (層流)夏季雷諾數(shù)：Re2= ud

11、/2 = XX 10-6) = 4980>2320 (湍流)水頭損失（以油柱高度表示）冬季：h1 =1 (l/d) (u2/2g) = (64/Re1) (l/d) (u2/2g) = 2.366 m(油柱)夏季：h2 =2 (l/d) (u2/2g) = 2.390 m(油柱)2320ud0.12 0.020Re11.解：雷諾藪1.306 10 61837.67沿程阻力損失系數(shù):沿程阻力損失:12.13.得:64Red 2g解：如圖)設(shè)大氣壓為P2pop 表(hi h2P3P2P4P2 h3h3 2gP0 g 2640.03481837.67200.12 2O0.0348 0.0256

12、mH 20.022 9.81p0,以圖中2點為基點，則:h3)igp0 p3 h g3 2p 表(h1p0 h2 3因此，解得:h2 3gh2 g解:(1)h2Poh2 gp 表(h1 hh1h2h3h2根據(jù)連續(xù)性方程同時在p0U223 gh2 3 gh3)1gh) 1gh3 2gh3h250005.61 9.817.315.611000 -02 136005.61A1u1=A2u21點和2點列出伯努力方程h2g(b)(2)水箱高位與點之間列伯努力方程得p p01h2gg2g(c)(3) 1點要吸上深度為 h1的液體，則必須:p p0 p1gh1(d)AlU2解上述3個式子,從（a）得：AP根

13、據(jù)（b）得：o從（c）得:P1gP0h2g(u122 g u122 gU22 )2g(u2 1) 1 U 2 ( 21)U2222 A1gh，代入（b）得:U22 2gh2gh21)ghi因此：A1口口 Ah即：2 1A1 h2A2A1h2h2dx14.解：根據(jù)流線方程Vxdyvy )dx因此得：xy2_dy313y3 ,即:dxdy3x上述方程解得：3x/ y由t=2時過點（x' y'Cz)(3, 1，2) , c=9.則流線方程為:3x/ y 915.解:已知d1，d2.依題意，列吸水管的靜力學(xué)方程，得列1、2兩截面間的伯努利方程和連續(xù)性方程P1水hd2 2d 2U1 1或

14、寫成U1U2 ()代入伯努利方程，得d2 4 L)列氣罐至噴口的伯努利方程，得d1P0水h(d2 ) 4 1d12u17.解:所以，氣罐壓力p0必須大于或等于 水h /（ 5： ）4 1才能將B池中的水抽出。di16.解： 已知 h=60mm。工 Q50L / s 0.05m s18.解：1Q225L / s 0.025m3 / s4Q24 0.025V20.8m / sd2 23.14 0.22根據(jù)題意，由流體靜力學(xué)方程，得,2( p0 p)h2 (13.6 1) 9.81 10 3 0.06，2（汞 ）gP0 p (汞 )h (汞 ）g h列伯努利方程，基準面取在管軸線上，得p 1 u24Q14 0.05V1 1.02m / s1033.85 m/sd1 23.14 0.252HL 產(chǎn) 500raIJ2 SOOmittI,工工0-。26|4 »25L/»Lj - IQWmdf 25Ch】imhf 1hf 2L 1