三、流體動(dòng)力基礎(chǔ)

1、流體動(dòng)力基礎(chǔ)3- 1已知流場(chǎng)的速度分布為2 :x yi3yjc_22z k ,試確定（1）屬于幾維流動(dòng)？ （ 2）求(3, 1,2）點(diǎn)的加速度。三維流動(dòng);ax27ay 9 az 64 ， 32已知流場(chǎng)的速度分布為3）點(diǎn)的加速度。二維流動(dòng);33已知流場(chǎng)的速度分布為幾維流動(dòng)?(2)求(2, 2, 3)34已知流場(chǎng)中速度分布為2 1x yi1 33yxyk1）屬于幾維流動(dòng)？ （ 2）ax16ay32萬,az16(4x32yxy)i(3xz)j,試確定（1）屬于點(diǎn)的加速度。三維流動(dòng);ax 2004ay108x yz3 y xz 3 z xy。問：（1）該流動(dòng)是否定常流動(dòng)？ （ 2）求t=0時(shí)點(diǎn)（1,1

2、,1）上流體微團(tuán)的加速度。屬非定常流動(dòng)；ax 3 , ay 1 ,az2 3-5不可壓縮流體定常流過一噴嘴，噴嘴截面積A （x）是沿流動(dòng)方向x變化的，若噴嘴中qv dA(x)的體積流量為qv,按一維流動(dòng)求噴嘴中流體流動(dòng)的加速度。 A2(x) dx 3-6已知平面流動(dòng)的速度分布規(guī)律為2 (x2數(shù)，求流線的方程并畫出幾條流線。3-7一輸油管道，在內(nèi)徑x2+y2=常數(shù)30cm的截面上的流速為質(zhì)量流量。3已知油的密度為850 kg/m18m/s； 120.13-8已知一流場(chǎng)內(nèi)速度分布為:4x2x為圓心的同心圓的流量都相等（z方向取單位長(zhǎng)度）39兩水平y(tǒng)2)ix :2/、, 2、, 2 )2(x y )

3、，式中為常2m/s,求另一 10cm的截面上的流速和kg/s4y-22 jx y ,求證通過任意一個(gè)以原點(diǎn)提示：將流場(chǎng)速度以極坐標(biāo)表示。的平行平板相距am ,其間流體流動(dòng)的速度為x 10- ay20-(1a-) a坐標(biāo)系原點(diǎn)選在下平板上，y軸和平板垂直。試確定平板間的體積流量和平均流速。-5m3/s； 3 m/s310不可壓縮流體在直徑 20mm的管叉中流動(dòng)，一支管的直徑為10mm,另一支管的直徑為15mm,若10mm管內(nèi)的流動(dòng)速度為 0.3m/s, 15mm管內(nèi)的流動(dòng)速度為 0.6m/s ,試計(jì)算總管 內(nèi)流體的流動(dòng)速度和體積流量。0.413m/s ; 129.7 X 10 6m3/s3-11

4、水龍頭和壓力水箱相連接，若水龍頭的入流速度不計(jì)，計(jì)示壓強(qiáng)為1.7X10 N/m2,水龍頭向大氣中噴水，設(shè)水柱成單根流線，t十算水流能夠到達(dá)的最大高度。17.3m3-12比體積 =0.3816m3/kg的汽輪機(jī)廢氣沿一直經(jīng)d=100mm的輸氣管進(jìn)入主管，質(zhì)量流量為2000kg/h ,然后沿主管上的另兩支管輸送給用戶，如圖 328所示。已知d1上的用戶需 用量為500kg/h, d2上的用戶需用量為1500 kg/h ,管內(nèi)流速為25m/s,求輸氣管中蒸汽的平均流速和兩支管的直徑。27m/s； 0.25m； 0.09m圖 3-29313如圖329所示，一噴管直徑D=0.5m,收縮段長(zhǎng)l=0.4m

5、,=30,若進(jìn)口平均流速 1 = 0.3m/s,求出 口速度 2。51.6m/s3-14圖3 30為一文特里管和壓強(qiáng)計(jì)，試推導(dǎo)體積流量和壓強(qiáng)計(jì)讀數(shù)之間的關(guān)系式。2gH( m/ ) 1qv444 , (1/d4) (1/d：) 315圖331中倒置U形管中液體相對(duì) 4c水的相對(duì)密度為0.8,水管直徑d=30cm ,求所給條件下水流的流速。1.085m/s圖 3-30圖 3-31316如圖332所示一變截面管路，各段的尺寸分別為：di=100mm , d2=150mm ,d3=125mm , d4=75mm ,自由液面上表壓p0=147150N/m 2, H=5m ,若不計(jì)阻力損失，求通過管路的水

6、流流量，并繪制測(cè)壓管水頭線。0.087m 3/s； 13.67; 18.75 m H2O; 17.41 m H 2O317在內(nèi)彳全為20cm的輸油管道截面上流速=2m/s,求輸油管道上另一內(nèi)徑為5cm的截面上的流速及管道內(nèi)的質(zhì)量流量。已知油的相對(duì)密度為0.85。32m/s； 53.4kg/s)3 18在一內(nèi)徑為5cm的管道中流動(dòng)的空氣質(zhì)量流量為0.5kg/s ,在某一截面上壓強(qiáng)為5 x105N/m2,溫度為100C,求在該截面上氣流的平均速度。54.5m/s3-19由空氣預(yù)熱器經(jīng)兩條管道送往鍋爐噴燃器的空氣質(zhì)量流量為8000kg/h ,氣溫400C,管道截面尺寸均為 400 x 600mm2,

7、已知標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(0 C , 760mmHg )下空氣的密度 0 = 1.29kg/m 3,求管道中的平均流速。8.85m/s320已知離心式水泵出水量qV =30L/s ,吸水管直徑 d=150mm ,水泵機(jī)軸線離水面高H=7m (圖3-33),不計(jì)損失，求入口處的真空。7.15mH2O3-21如圖334所示，水從井A利用虹吸管引到井 B中，設(shè)已知體積流量 qV =1。m3/h, H=3m , z=6m ,不計(jì)虹吸管中的水頭損失。 試求虹吸管的管徑 d及上端管中的壓強(qiáng)值 p。0.068m , 5.89 X 104 Pa)322有一文特里管，如圖 3-35所示，di=15cm, d2=10cm,水

8、銀差壓計(jì)液面高度差 h=20cm,若不計(jì)損失，求管流流量。62L/S網(wǎng)消圖 3-35323如圖336所示，某一風(fēng)洞試驗(yàn)段，已知 D=1m, d=40cm ,從U形管測(cè)壓計(jì)上量出 h=150mm,空氣的密度為 1.291kg/m3, U形管中酒精的密度為 759.5 kg/m3。不計(jì)損失，試求試 驗(yàn)段的流速。43.26m/s3-24如圖3-37所示，離心式風(fēng)機(jī)通過集流器從大氣中吸取空氣，風(fēng)機(jī)入口直徑d=200mm,在入口段接一玻璃管其下端插入水中，若玻璃管中的液柱高度H=250mm ,空氣的密度為1.29kg/m3,求風(fēng)機(jī)每秒鐘吸取的空氣量qv。1.935 m 3/s3-25如圖338所示，直立

9、圓管直徑 10mm, 一端裝有5mm的噴嘴，噴嘴中心到 1截面 的距離為3.6m,從噴嘴出口排入大氣的水流出口速度為18m/s,不計(jì)摩擦損失，計(jì)算截面1處的計(jì)示壓強(qiáng)。1.87 x 106Pa3-26如圖3-39所示，液面不變的容器內(nèi)水流沿變截面管路向下作定常流動(dòng)，已知 A1=0.04m2, A2=0.1 m2, A3=0.03 m2,液面至各截面的距離分別為：H1=1m, H2=2m , H3=3m ,試求截面Ai和A2處的計(jì)示壓強(qiáng)。 6717.8 Pa； 16966 Pa圖 3-38圖 3-393-27如圖340所示，已知管徑不同的兩段管路，dA=0.25m , pa=7.845 X 104

10、 Pa； dB=0.5m ,流速u B=1.2m/s , ZB=1m,試求 A、B兩斷面間的能量差和水流的運(yùn)動(dòng)方向。3.1m H2O； AfB圖 3-40341328不可壓縮流體流過圓形截面的收縮管，管長(zhǎng) 0.3m,管徑沿管長(zhǎng)線性變化，入口處管1徑0.45m,出口處管徑 0.15m,如果流動(dòng)是定常的，體積流量為0.3m3/s,確定在管長(zhǎng) 2處的加速度。12m/s23-29密度為r的液體定常地流過一水平放置的平板，平板的寬度為b,入口處的速度為h處的 ，如圖3-41所qv=80 L/s ,月臺(tái)頭吸水且分布均勻，出口處的速度分布從板面上的零，線性地增加到矩板面示，試確定流體作用在平板上的力3-30

11、噴水船用泵從船頭吸水，從船尾以高速噴水而運(yùn)動(dòng)。已知流量的相對(duì)速度 1=0.5m/s,船尾噴水的相對(duì)速度2=12 m/s,試確定船的推進(jìn)力。920N331連續(xù)管系中的900漸縮彎管放在水平面上，如圖342所示，入口直徑d=15cm,出口直徑d2=7.5cm ,入口處的平均流速1=2.5 m/s ,計(jì)示壓強(qiáng) p1 =6.86 x 104Pa,若不計(jì)阻力損失,試求支撐彎管所需的水平力。1427N ;= 220國(guó)372國(guó) 3433-32水由水箱1經(jīng)圓滑無摩擦的孔口水平射出沖擊到一塊平板上，平板剛能蓋著另一水箱的孔口，如圖 3 43所示，兩孔口中心線重合，且di2d2O當(dāng)已知水箱1中的水位高度一ihih

12、i時(shí)，求水箱 2中水位圖度 h2。h2= 2 di=15mm ,出口直徑 do=7mm , 260 N3-33如圖344所示消防水槍水平工作，水槍進(jìn)口直徑 水槍工作水量qv=l60L/min ,試確定水槍對(duì)消防隊(duì)員的后坐力。3-34如圖345所示，直徑D=80mm的油缸端部有 d=20mm的小孔，若油的粘度 p =800 kg/m3,試求活塞上的作用力F=3000 N ,油從小孔出流時(shí)，油缸將受多大的作用力。（忽略活塞的重量和能量損失）2647N335如圖346所示，用實(shí)驗(yàn)的方法確定流體作用在圓柱體上的力，將一個(gè)長(zhǎng)為L(zhǎng)、直徑為D的圓柱體浸入速度為的定常、均勻流動(dòng)的不可壓縮流體中，實(shí)際測(cè)得圓柱體

13、前后兩個(gè)截面上的壓強(qiáng)是同樣的，而圓柱體后的速度如圖所示，試確定流體作用于圓柱體上的力。22一 LD33-36如圖347所示，相對(duì)密度為0.83的油水平射向直立的平板，已知射流直徑d=5cm,0 =20m/s,求支撐平板所需的力。652N3-37如圖348所示，直徑d=10cm、流速 =20m/s的射流水柱經(jīng)導(dǎo)板后折轉(zhuǎn)90,若水柱不散，試求導(dǎo)板對(duì)射流水柱的反作用力的大小和方向。4440N ; 450三三三三三三j一圖 3-46圖 3-47338如圖349所示，一射流初速為 0,流量為qV,平板向著射流以等速運(yùn)動(dòng)，試導(dǎo)出使平板運(yùn)動(dòng)所需功率的表達(dá)式oqV2.2-(0) sin03-39具有對(duì)稱臂的灑水器如圖350所示，總流量為 5.6X 10 -4m3/s,每個(gè)噴嘴的面積為8.52 1/s ; 0.3 Nm0.93cm2,不計(jì)損失，求其轉(zhuǎn)速，如不讓它轉(zhuǎn)動(dòng)需加多大的力矩。聞了一旦340 內(nèi)徑di=12.5cm、外徑d2=30cm的風(fēng)機(jī)葉輪如圖 3 51所示，若葉片寬度 b=2.5cm,轉(zhuǎn)速n=1725 r/min ,體積流量qV =372m3/h ,空氣在葉片入口徑向流入，絕對(duì)壓強(qiáng)p1=9.7X104 Pa,