流體力學(xué)考試復(fù)習(xí)資料

1、一、填 空 題1.流體力學(xué)中三個(gè)主要力學(xué)模型是(1連續(xù)介質(zhì)模型(2不可壓縮流體力學(xué)模型(3無粘性流體力學(xué)模型。2.在現(xiàn)實(shí)生活中可視為牛頓流體的有水 和空氣 等。3.流體靜壓力和流體靜壓強(qiáng)都是壓力的一種量度。它們的區(qū)別在于:前者是作用在某一面積上的總壓力;而后者是作用在某一面積上的平均壓強(qiáng)或某一點(diǎn)的壓強(qiáng)。4.均勻流過流斷面上壓強(qiáng)分布服從于水靜力學(xué)規(guī)律。5.和液體相比,固體存在著抗拉、抗壓和抗切三方面的能力。6.空氣在溫度為290K ,壓強(qiáng)為760mmHg 時(shí)的密度和容重分別為 1.2a = kg/m 3和11.77a =N/m 3。7.流體受壓,體積縮小,密度增大 的性質(zhì),稱為流體的壓縮性 ;流

2、體受熱,體積膨脹,密度減少 的性質(zhì),稱為流體的熱脹性 。8.壓縮系數(shù)的倒數(shù)稱為流體的彈性模量 ,以E 來表示9.1工程大氣壓等于98.07千帕,等于10m 水柱高,等于735.6毫米汞柱高。10.靜止流體任一邊界上壓強(qiáng)的變化,將等值地傳到其他各點(diǎn)(只要靜止不被破壞,這就是水靜壓強(qiáng)等值傳遞的帕斯卡定律。11.流體靜壓強(qiáng)的方向必然是沿著作用面的內(nèi)法線方向。12.液體靜壓強(qiáng)分布規(guī)律只適用于靜止、同種、連續(xù)液體。13.靜止非均質(zhì)流體的水平面是等壓面,等密面和等溫面。14.測壓管是一根玻璃直管或U 形管,一端連接在需要測定的容器孔口上,另一端開口,直接和大氣相通。15.在微壓計(jì)測量氣體壓強(qiáng)時(shí),其傾角為=

3、30,測得20l =cm 則h=10cm 。16.作用于曲面上的水靜壓力P 的鉛直分力z P 等于其壓力體內(nèi)的水重。17.通過描述物理量在空間的分布來研究流體運(yùn)動(dòng)的方法稱為歐拉法。18. 流線不能相交(駐點(diǎn)處除外,也不能是折線,因?yàn)榱鲌鰞?nèi)任一固定點(diǎn)在同一瞬間只能有一個(gè)速度向量,流線只能是一條光滑的曲線或直線。19.靜壓、動(dòng)壓和位壓之和以z p 表示,稱為總壓。20.液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是極不規(guī)則的,各部分流體相互劇烈摻混,這種流動(dòng)狀態(tài)稱為紊流。21.由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯呐R界流速k v 小于 由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鞯呐R界流速k v ',其中k v '稱為上臨界速度,k v 稱為下臨界速度。22

4、.對(duì)圓管來說,臨界雷諾數(shù)值=k Re 2000。23.圓管層流的沿程阻力系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān),且成反比,而和管壁粗糙無關(guān)。24.根據(jù)繁榮變化特征,尼古拉茲實(shí)驗(yàn)曲線可分為五個(gè)阻力區(qū),分別是層流區(qū);臨界區(qū);紊流光滑區(qū);紊流過渡區(qū)和紊流粗糙區(qū)。25.紊流過渡區(qū)的阿里特蘇里公式為25.0Re 68(11.0+=d k 。26.速度的大小、方向或分布發(fā)生變化而引起的能量損失,稱為局部損失。27.正方形形斷面管道(邊長為a,其水力半徑R 等于4aR =,當(dāng)量直徑de 等于a d e =。28.正三角形斷面管道(邊長為a,其水力半徑R 等于a x AR 123=,當(dāng)量直徑de 等于a R 334=。29.濕周

5、是指過流斷面上流體和固體壁面接觸的周界。30.層流運(yùn)動(dòng)時(shí),沿程阻力系數(shù)與(Ref 有關(guān),紊流運(yùn)動(dòng)沿程阻力系數(shù)在光滑管區(qū)與(Ref 有關(guān),在過渡區(qū)與(Re,d K f 有關(guān),在粗糙區(qū)與(d K f 有關(guān)。31.串聯(lián)管路總的綜合阻力系數(shù)S 等于各管段的阻抗疊加。32.并聯(lián)管路總的綜合阻力系數(shù)S 與各分支管綜合阻力系數(shù)的關(guān)系為3211111s s s s +=。管嘴與孔口比較,如果水頭H 和直徑d 相同,其流速比V 孔口/V 管嘴等于82.097.0,流量比Q 孔口/Q 管嘴等于82.060.0。33.不可壓縮流體的空間三維的連續(xù)性微分方程是0=+z u y u x u zy x。34.1=M 即氣

6、流速度與當(dāng)?shù)匾羲傧嗟?此時(shí)稱氣體處于臨界狀態(tài)。35.淹沒出流是指液體通過孔口出流到另一個(gè)充滿液體的空間 時(shí)的流動(dòng)。36.氣體自孔口、管路或條縫向外噴射 所形成的流動(dòng),稱為氣體淹沒射流。37.有旋流動(dòng)是指流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度在流場內(nèi)不完全為零 的流動(dòng)。38.幾何相似是指流動(dòng)空間幾何相似。即形成此空間任意相應(yīng)兩線段夾角相同,任意相應(yīng)線段長度保持一定的比例 。39.因次是指物理量的性質(zhì)和類別。因次分析法就是通過對(duì)現(xiàn)象中物理量的因次以及因次之間相互聯(lián)系的各種性質(zhì)的分析來研究現(xiàn)象相似性的方法。他是一方程式的因次和諧性為基礎(chǔ)的。40.容積泵與風(fēng)機(jī)又可分為往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式。41.根據(jù)流體的流動(dòng)情況,可將泵和風(fēng)

7、機(jī)分為以下四種類別:離心式泵與風(fēng)機(jī);軸流式泵與風(fēng)機(jī);混流式泵與風(fēng)機(jī)和貫流式泵與風(fēng)機(jī)。42.風(fēng)機(jī)的壓頭(全壓p 是指單位體積氣體通過風(fēng)機(jī)所獲的的能量增量。43.單位時(shí)間內(nèi)泵或風(fēng)機(jī)所輸送的流體量稱為流量。風(fēng)機(jī)的容積流量,特指風(fēng)機(jī)進(jìn)口處的容積流量。44.泵或風(fēng)機(jī)所提供的流量與設(shè)備本身效率之間的關(guān)系,用(3Q f =來表示。45.泵或風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)是泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線 與管路的性能曲線 的交點(diǎn)。46.泵的揚(yáng)程H 的定義是:泵所輸送的單位重量流量的流體從進(jìn)口至出口的能量 增值。47.安裝角是指葉片進(jìn)、出口處的切線 與圓周速度反方向 之間的交角。48.泵和風(fēng)機(jī)的全效率等于容積效率 ,水力效率 及機(jī)械效率 的

8、乘積。49.當(dāng)泵的揚(yáng)程一定時(shí),增加葉輪轉(zhuǎn)速可以相應(yīng)的減少 輪徑。50.附面層的分離發(fā)生在減速增壓 區(qū)。附面層外主流區(qū)的流動(dòng)屬于有勢(shì) 流動(dòng)。附面層內(nèi)的流動(dòng)屬于有旋 流動(dòng)。二、判 斷 題1.當(dāng)平面水平放置時(shí),壓力中心與平面形心重合。 對(duì)2.一個(gè)工程大氣壓等于98kPa,相當(dāng)于10m 水柱的壓強(qiáng)。對(duì)3.靜止液體自由表面的壓強(qiáng),一定是大氣壓。錯(cuò)4.靜止液體的自由表面是一個(gè)水平面,也是等壓面。對(duì)5.當(dāng)靜止液體受到表面壓強(qiáng)作用后,將毫不改變地傳遞到液體內(nèi)部各點(diǎn)。對(duì)6.當(dāng)相對(duì)壓強(qiáng)為零時(shí),稱為絕對(duì)真空。錯(cuò)7.某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)小于一個(gè)大氣壓強(qiáng)時(shí)即稱該點(diǎn)產(chǎn)生真空。對(duì)8.流場中液體質(zhì)點(diǎn)通過空間點(diǎn)時(shí),所有的運(yùn)動(dòng)要素不隨

9、時(shí)間變化的流體叫恒定流。對(duì)9.恒定流時(shí),流線隨的形狀不隨時(shí)間變化,流線不一定與跡線相重合。錯(cuò)10.漸變流過水?dāng)嗝嫔蟿?dòng)水壓強(qiáng)的分布規(guī)律可近似地看作與靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律相同。對(duì)11.流線是光滑的曲線,不能是折線,流線之間可以相交。錯(cuò)12.一變直徑管段,A 斷面直徑是B 斷面直徑的2倍,則B 斷面的流速是A 斷面流速的4倍。對(duì)13.彎管曲率半徑Rc 與管徑d 之比愈大,則彎管的局部損失系數(shù)愈大。錯(cuò)14.隨流動(dòng)雷諾數(shù)增大,管流壁面粘性底層的厚度也愈大。錯(cuò)15.水泵的揚(yáng)程就是指它的提水高度。錯(cuò)16.管嘴出流的局部水頭損失可有兩部分組成,即孔口的局部水頭損失及收縮斷面出突然縮小產(chǎn)生的局部水頭損失。錯(cuò)17.當(dāng)

10、流速分布比較均勻時(shí),則動(dòng)能修正系數(shù)的值接近于零。錯(cuò)18.流速分布越不均勻,動(dòng)能修正系數(shù)的值越小。錯(cuò)19.在水流過水?dāng)嗝婷娣e相等的前提下,濕周愈大,水力半徑愈小。對(duì)20.圓形管的直徑就是其水力半徑。錯(cuò)21.為了減少摩擦阻力,必須把物體做成流線型。錯(cuò)22.在研究紊流邊界層的阻力特征時(shí),所謂粗糙區(qū)是指粘性底層的實(shí)際厚度小于粗糙高度。對(duì)23.水泵的安裝高度取決于水泵的允許真空值、供水流量和水頭損失。對(duì)24.大孔口與小孔口都可認(rèn)為其斷面上壓強(qiáng)、流速分布均勻,各點(diǎn)作用水頭可以認(rèn)為是一常數(shù)。錯(cuò)三、簡答題1.什么是粘滯性?什么是牛頓內(nèi)摩擦定律?不滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體是牛頓流體還是非牛頓流體?答:粘滯性是當(dāng)

11、流體流動(dòng)時(shí),在流體內(nèi)部顯示出的內(nèi)摩擦力性質(zhì)。牛頓內(nèi)摩擦定律是:duT Ady=;不滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體是非牛頓流體。2.在流體力學(xué)當(dāng)中,三個(gè)主要的力學(xué)模型是指哪三個(gè)?答:(1連續(xù)介質(zhì);(2無粘性流體;(3不可壓縮流體。3.什么是理想流體?答:理想流體即指無粘性流體,是不考慮流體的粘性的理想化的流體。4.什么是實(shí)際流體?答:考慮流體的粘性的流體。5.什么是不可壓縮流體?答:不計(jì)流體的壓縮性和熱脹性的而對(duì)流體物理性質(zhì)的簡化。6.為什么流體靜壓強(qiáng)的方向必垂直作用面的內(nèi)法線?答:由于流體在靜止時(shí),不能承受拉力和切力,所以流體靜壓強(qiáng)的方向必然是沿著作用面的內(nèi)法線方向。7.為什么水平面必是等壓面?答:

12、由于深度相等的點(diǎn),壓強(qiáng)也相同,這些深度相同的點(diǎn)所組成的平面是一個(gè)水平面,可見水平面是壓強(qiáng)處處相等的面,即水平面必是等壓面。8.什么是等壓面?滿足等壓面的三個(gè)條件是什么?答:在同一種液體中,如果各處的壓強(qiáng)均相等由各壓強(qiáng)相等的點(diǎn)組成的面稱為等壓面。滿足等壓面的三個(gè)條件是同種液體連續(xù)液體靜止液體。9.什么是阿基米德原理?答:無論是潛體或浮體的壓力體均為物體的體積,也就是物體排開液體的體積。10.潛體或浮體在重力G和浮力P的作用,會(huì)出現(xiàn)哪三種情況?答:(1重力大于浮力,則物體下沉至底;(2重力等于浮力,則物體可在任一水深處維持平衡;(3重力小于浮力,則物體浮出液體表面,直至液體下部分所排開的液體重量等

13、于物體重量為止。11.等角速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)液體的特征有那些?答:(1等壓面是繞鉛直軸旋轉(zhuǎn)的拋物面簇;(2在同一水平面上的軸心壓強(qiáng)最低,邊緣壓強(qiáng)最高。12.什么是絕對(duì)壓強(qiáng)和相對(duì)壓強(qiáng)?答:絕對(duì)壓強(qiáng):以毫無一點(diǎn)氣體存在的絕對(duì)真空為零點(diǎn)起算的壓強(qiáng)。相對(duì)壓強(qiáng):當(dāng)?shù)赝叱痰拇髿鈮簭?qiáng)p為零點(diǎn)起算的壓強(qiáng)。a13.什么叫自由表面?答:和大氣相通的表面叫自由表面。14.什么是流線?什么是跡線?流線與跡線的區(qū)別是什么?答:流線是某一瞬時(shí)在流場中畫出的一條空間曲線,此瞬時(shí)在曲線上任一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的速度方向重合,這條曲線叫流線。區(qū)別:跡線是流場中流體質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間過程中所走過的軌跡線。流線是由無究多個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成的,它是表

14、示這無究多個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)在某一固定瞬間運(yùn)動(dòng)方向的曲線。而跡線則是在時(shí)間過程中表示同一流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的曲線。15.什么是流場?答:我們把流體流動(dòng)占據(jù)的空間稱為流場,流體力學(xué)的主要任務(wù)就是研究流場中的流動(dòng)。16.什么是歐拉法?答:通過描述物理量在空間的分布來研究流體運(yùn)動(dòng)的方法稱為歐拉法。17.什么是拉格朗日法?答:通過描述每一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)達(dá)到了解流體運(yùn)動(dòng)的方法。18.什么是恒定流動(dòng)?什么是非恒定流動(dòng)?答:動(dòng)平衡的流動(dòng),各點(diǎn)流速不隨時(shí)間變化,由流速?zèng)Q定的壓強(qiáng)、粘性力也不隨時(shí)間變化,這種流動(dòng)稱之為恒定流動(dòng)反之為非恒定流動(dòng)。19.什么是沿程損失?答:在沿程不變的管段上,流動(dòng)阻力沿程也基本不變,稱這類阻力為沿程阻

15、力,克服沿程阻力引起的能量損失為沿程損失。20.什么是局部損失?答:在邊壁急劇變化的區(qū)域,阻力主要地集中在該區(qū)域中及其附近,這種集中分布的阻力稱為局部阻力?？朔植孔枇Φ哪芰繐p失為局部損失。 21.什么叫孔口自由出流和淹沒出流?答: 在容器側(cè)壁或底壁上開一孔口,容器中的液體自孔口出流到大氣中,稱為孔口自由出流。如出流到充滿液體的空間,則稱為淹沒出流。 22.什么是有旋流動(dòng)?什么是無旋流動(dòng)?答: 流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度不完全為零的流動(dòng)稱為有旋流動(dòng),流場中各點(diǎn)旋轉(zhuǎn)角速度等于零的運(yùn)動(dòng),成為無旋運(yùn)動(dòng)。23.在流體力學(xué)中,拉格朗曰分析法和歐拉分析法有何區(qū)別?答: 拉格朗曰法著眼于流體中各質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)情況跟蹤

16、每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)觀察與分析該質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)歷程然后綜合足夠多的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況以得到整個(gè)流體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。歐拉法著眼于流體經(jīng)過空間各固定點(diǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況它不過問這些流體運(yùn)動(dòng)情況是哪些流體質(zhì)點(diǎn)表現(xiàn)出來的也不管那些質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)歷程因此拉格朗曰分析法和歐拉分析法是描述流體的運(yùn)動(dòng)形態(tài)和方式的兩種不同的基本方法 。 24.什么叫流管、流束、過流斷面和元流?答:在流場內(nèi),取任意非流線的封閉曲線L ,經(jīng)此曲線上全部點(diǎn)做流線,這些流線組成的管狀流面,稱為流管。流管以內(nèi)的流體,稱為流束。垂直于流束的斷面稱為流束的過流斷面,當(dāng)流束的過流斷面無限小時(shí),這根流束就稱為元流。 25.什么是入口段長度?對(duì)于層流、紊流分別用什么表示?答:從

17、入口到形成充分發(fā)展的管流的長度稱為入口段長度,以E x 表示。對(duì)于層流:Re 028.0=dx E ;對(duì)于紊流:50=dx E 。26.什么是單位壓能? 答:p是斷面壓強(qiáng)作用使流體沿測壓管所能上升的高度,水力學(xué)中稱為壓強(qiáng)水頭,表示壓力作功所能提供給單位重量流體的能量,稱為單位壓能。 27.什么是滯止參數(shù)?答:氣流某斷面的流速,設(shè)想以無摩擦絕熱過程降低至零時(shí),斷面各參數(shù)所達(dá)到的值,稱為氣流在該斷面的滯止參數(shù)。滯止參數(shù)一下標(biāo)“0”表示。 28.氣流速度與斷面的關(guān)系有哪幾種?答:M<1為亞音速流動(dòng),說明速度隨斷面的增大而減慢;隨斷面的減少而加快。M>1為超音速流動(dòng),說明速度隨斷面的增大而

18、加快;隨斷面的減少而減慢。M=1既氣流速度與當(dāng)?shù)匾羲傧嗟?此時(shí)稱氣體處于臨界狀態(tài)。29.什么是幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似?答: 幾何相似是指流動(dòng)空間幾何相似,即形成此空間任意相應(yīng)兩線段交角相同,任意相應(yīng)線段長度保持一定的比例。運(yùn)動(dòng)相似是指兩流動(dòng)的相應(yīng)流線幾何相似,即相應(yīng)點(diǎn)的流速大小成比例,方向相同。 動(dòng)力相似是指要求同名力作用,相應(yīng)的同名力成比例。 30.要保證兩個(gè)流動(dòng)問題的力學(xué)相似所必須具備的條件是什么?答:如果兩個(gè)同一類的物理現(xiàn)象,在對(duì)應(yīng)的時(shí)空點(diǎn)上,各標(biāo)量物理量的大小成比例,各向量物理量除大小成比例外,且方向相同,則稱兩個(gè)現(xiàn)象是相似的。要保證兩個(gè)流動(dòng)問題的力學(xué)相似,必須是兩個(gè)流動(dòng)幾何相似

19、,運(yùn)動(dòng)相似,動(dòng)力相似,以及兩個(gè)流動(dòng)的邊界條件和起始條件相似。四、計(jì) 算 題1. 圖示為一采暖系統(tǒng)圖。由于水溫升高引起水的體積膨脹,為了防止管道及暖氣片脹裂,特在系統(tǒng)頂部設(shè)置一膨脹水箱,使水的體積有自由膨脹的余地。若系統(tǒng)內(nèi)水的總體積8V =m 3,加熱前后溫差50t =o C ,水的膨脹系數(shù)0005.0=,求膨脹水箱的最小容積。 解 由dV V dT=得:0.000585d V V d T = 0.2=m 3故膨脹水箱的最小容積為0.2m 32. 有一矩形底孔閘門,高 3h =m ,寬 2b =m ,上游水深 16h =m 下游水深25h =m 。試用圖解法及解析法求作用于閘門上的水靜壓力及作用

20、點(diǎn)? 解 A h A h P P P c c '-=-=下上5.35.4(6807.9-= 59=kN 作用于閘門中心 圖解h b A h h P =-=(219.807659=kN3. 寬為1m ,長為AB 的矩形閘門,傾角為45,左側(cè)水深 13h =m ,右側(cè)水深 22h =m 。試用圖解法求作用于閘門上的水靜壓力及其作用點(diǎn)?解 壓強(qiáng)分布圖略,根據(jù)圖計(jì)算如下: 22121211sin 45sin 4522P P P h h =-=-119.80739.807222=- 62.327.6534=-=kN1122D P y P y P y =-1122D P y P y y P-=12

21、2262.327.653 245324534.65h h -+=62.327.653 34.65=17691 2.4634.65-=m4.20.4h =m ,閘門可繞C 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。求閘門自動(dòng)打開的水深h 為多少米。解 故 21 111120.1(c b h l J y A h h b h =-mC 點(diǎn)是合力作用點(diǎn)的極限點(diǎn),當(dāng)其高于C 點(diǎn)閘門自動(dòng)打開。2(1.0121121h h h -=21110100.51.3312212h h h =+=+=m即 1.33h m 時(shí),閘門便自動(dòng)打開。5. 有一圓滾門,長度 10l =m ,直徑 4D =m ,上游水深 14H =m ,下游水深22H =m ,

22、求作用于圓滾門上的水平和鉛直分壓力。 解2221211(2x P P P l H H=-=-2219.80710(422=- 590=kN 234z P V A l R l =39.8074104= 920=kN6. 一弧形閘門AB ,寬 4b =m ,圓心角 =45,半徑 2r =m ,閘門轉(zhuǎn)軸恰與水面齊平,求作用于閘門的水靜壓力及作用點(diǎn)。解 2sin =h21449.80739.22x P h b = =kN z P V b =面積(b =-扇形面積三角形面積 2211(9.8074(1822b r h =-=-22.4=kN45.2P =kN 7. 油沿管線流動(dòng),A 斷面流速為2m/s

23、,不計(jì)損失,求開口C 管中的液面高度。 解 21.015.0(22=A BA B v d d v4.5=m/s通過B 斷面中心作基準(zhǔn)面,寫A 、B 兩斷面的能 能量方程: 025.40225.12.122+=+gpg2212.7(2 4.52pg=+-2.70.83=-1.86=m8. 用水銀比壓計(jì)量測管中水流,過流斷面中點(diǎn)流速u 如圖。測得A 點(diǎn)的比壓計(jì)讀數(shù)60h =mm 汞柱。(1求該點(diǎn)的流速u ;(2若管中流體是密度為0.8g/cm 3的油,h 仍不變,該點(diǎn)流速為若干,不計(jì)損失。解ABp g up =+22 h p p guBA-=-=(212當(dāng)管中通水時(shí):h h =-6.1213.85

24、u =m/s 當(dāng)管中通油時(shí):h h =-=-16807.98.0807.98.04.13314.31u =m/s 9. 水由管中鉛直流出,求流量及測壓計(jì)讀數(shù)。水流無損失。 解 寫出管口斷面,圓盤周邊斷面的能量方程: gv gv 2002032221+=+3222122=-gv gv2211v A v A =212112(0.0540.30.001A v v v A =2110.052.10.30.0014v v =所以3221.2(2121=-gv gv882.011.232221=-=gv1 4.15v = =m/s211(0.05 4.150.008154Q A v =m 3/s寫管出口、

25、圓盤測壓管連接處的能量方程:pgv =+2321882.03(+=p由等壓面規(guī)律得:h p =+15.11119.807( 1.5(30.882 1.5 5.3820.395395133.4h p m =+=+=mm10. 直徑為1700d =mm 的管道在支承水平面上分支為2500d =mm 的兩支管,A-A 斷面壓強(qiáng)為70kN/m 2,管道流量0.6Q =m 3/s ,兩支管流量相等:(1不計(jì)水頭損失,求支墩受水平推力。(2水頭損失為支管流速水頭的5倍,求支墩受水平推力。不考慮螺栓連接的作用。解 11210.61.56(0.74Q v A =m/s 22220.31.53(0.54Q v

26、A =m/sgv p gv p 22222211+=+1221222112253.1256.122p ggp gv gv p p -+=-+=2170p p =kN/m 2寫能量方程式:Rx v Q A p v Q A p +=+30cos (222221111+-+=30cos (22222111v Q A p v Q A p Rx 53.13.010007.0(470000356.16.010007.0(47000022+-+=30801393219 3.219N =+=kN當(dāng)記入損失時(shí):gv gv p gv p 252222222211+=+264.15p =kN/m2同理35.24R

27、x =kN11.油在管中以1v =m/s 的速度流動(dòng),油的密度920=kg/m 3,3l =m ,25d =mm 水銀 壓差計(jì)測得9h =cm ,試求(1油在管中的流態(tài)?(2油的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)?(3若保持相同的平均流速反向流動(dòng),壓差計(jì)的讀數(shù)有什何變化? 解 (1若為層流: 22v d l h f =264(2vdl dv g h =-油汞22320.09(136009209.807l vd-=23231920(0.025=2440.09126809.8(2.5100.7910323920-=m 2/s校核是否為層流 3161079.0025.01Re 4=-vd所以為層流。(3若倒流:則下端壓強(qiáng)

28、大于上端壓強(qiáng),h 仍為9cm 。 12.油的流量77Q =cm 3/s ,流過直徑6d =mm 的細(xì)管,在2l =m 長的管段兩端水銀壓差計(jì)讀數(shù)30h =cm ,油的密度900=kg/m 3,求油的和值。 解 設(shè)若為層流 277 2.720.785(0.6v =m/s22f l v p d=2(2vl h g d-=油汞油260.3127009.8(0.0068.610232900 2.72-=m 2/s638.6109007.7510-=Pas驗(yàn)證:62.720.006R e 189720008.610u d-=故為層流。13. 水箱側(cè)壁接出一根由兩段不同的管徑所組成的管道。已知1150d

29、=mm ,275d =mm ,50l =m ,管道的當(dāng)量糙度0.6K =mm ,水溫為20oC 。若管道的出口流速22v =m/s ,求(1水位H 。(2繪出總水頭線和測壓管水頭線。解(12222175(2( 0.5150d v v d =1m/s1160.50.15R e 742571.0110v d -=1 2260.50.15R e 742571.0110v d -=210.6(0.004150K d = 20.6(0.00875Kd = 由葉迪圖可知 0.03=1;0.037=2 221122121222l v l v h d g d g=+f2250(0.55020.030.0370

30、.1520.0752gg=+0.1275 5.03 5.16=+= m0.5= 0.50.375=221油2A 751-(=0.51-(A 15022120.50.3750.006370.080.08622m v v h gg=+=+=220.2 5.160.086 5.442f m v H h h g=+=+=210.012752v g=m ;220.22v g=m (2水頭線略。14. 一隔板將水箱分為A 、B 兩格,隔板上有直徑140d =mm 的薄壁孔口,如題下圖,B 箱底部有一直徑的圓柱形管嘴,管嘴長0.1l =m ,A 箱水深13H =m 恒定不變。(1分析出流恒定條件(2H 不變

31、的條件。(2在恒定出流時(shí),B 箱中水深2H 等于多少?(3水箱流量1Q 為何值?解 (121Q Q =時(shí),2H 恒定不變。(22431.0d m l =,為管嘴出流,1d 為空 孔口出流。取 10.6=112A l =222212220.62(30.822(0.1A g H A g H -=+ 222242222222410.820.820.33(0.1(0.10.59(0.10.60.60.4A H H H H A-=+=+=+2230.059(10.59 1.59H H -=+=2 2.9411.59 1.85H =m(32210.60.040.358104Q A -=m 3/s 15.某

32、誘導(dǎo)器的靜壓箱上裝有圓柱形管嘴,管徑為4mm ,長度100l =mm ,02.0=,從管嘴入口到出口的局部阻力系數(shù)5.0=,求管嘴的流速系數(shù)和流量系數(shù)(見圖5-4圖。 解 34l d 為短管出流。故1110.707= 0.707=16. 如上題,當(dāng)管嘴外空氣壓強(qiáng)為當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)時(shí),要求管嘴出流流速為30m/s 。此時(shí)靜壓箱內(nèi)應(yīng)保持多少壓強(qiáng)?空氣密度為 1.2=kg/m 3。解 v =0000a p p p p p =-=-=。即靜壓箱中相對(duì)壓強(qiáng)為1.08kN/m217. 某恒溫室采用多孔板送風(fēng),風(fēng)道中的靜壓為200Pa ,孔口直徑為20mm ,空氣溫度為20oC ,8.0=。要求通風(fēng)量為1m 3

33、/s 。問需要布置多少孔口?解 在通風(fēng)工程中,對(duì)于多孔板送風(fēng),流量系數(shù)采用0.841Q A 0.8(0.0111.510 4-=m 3/s1Q nQ =;411872(11.510Qn Q -=個(gè)18. 水從A 水箱通過直徑為10cm 的孔口流入B 水箱,流量系數(shù)為0.62。設(shè)上游水箱的水面高程13H =m 保持不變。(1B 水箱中無水時(shí),求通過孔口的流量。(2B 水箱水面高程22H =m 時(shí),求通過孔口的流量。(3A 箱水面壓力為2000Pa ,13H =m 時(shí),而B 水箱水面壓力為0,22H =m 時(shí),求通過孔口的流量。 解(12210.620.1 3.72104Q A -=m 3/s (

34、22210.620.1 2.16104Q A -=m 3/s (32 10.620.14Q A = 20.620.12.36104-=m 3/s 19. 如圖示管路中輸送氣體,采用U 形差壓計(jì)測量壓強(qiáng)差為h m 液體。試推導(dǎo)通過孔板的流量公式。解Q = 式中h 以米計(jì),1為差壓計(jì)用的液體容重。為 流動(dòng)氣體的容重。20. 如上題圖孔板流量計(jì),輸送20o C 空氣,測量100h =mmH 2O 。62.0=,100d =mm ,求Q 。 解Q = .10.6200.24=m 3/s 21. 某供熱系統(tǒng),原流量為0.005m 3/s ,總水頭損失5h =mH 2O ,現(xiàn)在要把流量增加到0.0085m

35、 3/s ,試問水泵應(yīng)供給多大壓頭。解211f h S Q =2222110.0085(5(14.450.0050f f Q h h Q =mH 2O22. 兩水池用虹吸管連通,上下游水位差2H =m ,管長13l =m ,25l =m ,34l =m ,直徑200d =mm ,上游水面至管頂高度1h =m 。已知026.0=,進(jìn)口網(wǎng)5.1=(每個(gè)彎頭,出口0.1=,求: (1虹吸管中的流量;(2管中壓強(qiáng)最底點(diǎn)的位置及其最大負(fù)壓值。 解 寫上、下游水面的能量方程: 2222212(0.02102 1.5115.222220.22l vvvl vvH d g gg dgg=+=+=+=220.1

36、315215.215.2vH g=1.6v =m/s 220.2 1.65104Q A v -=m 3/s壓強(qiáng)最低點(diǎn)在2l 末端,則222120(10 1.5222p l l vv vh gdgg+=+281(12.50.0210.131513.3 2.7520.2p vg=-+=-+=-m23. 如圖水泵抽水系統(tǒng),管長、管徑單位為m ,給于圖中,流量34010Q -=m 3/s ,03.0=。求:(1吸水管及壓水管的S 數(shù)。(2求水泵所需水頭。 (3繪制總水頭線。 解 (1S 數(shù):12424208(8(0.03 3.20.251180.25ld S d g g+= 224242608(8(0

37、.03 1.70.221000.2ld S d gg+= 222321212(2218(4010 3.54h SQ S Q S S Q -=+=+=m 20 3.5423.54H Z h =+=+=m24. 有一簡單并聯(lián)管路如下圖,總流量38010Q -=m 3/s ,02.0=,求各管段的流量及兩節(jié)點(diǎn)間的水頭損失。第一支路1200d =mm ,1600l =m ,第二支路2200d =mm ,2360l =m 。解 =1124251880.0260030900.2l dS d gg=2224251880.0236018600.2l dS d g g = 110.01820.02320.041

38、455.543=+=+=+=215820.0414S =節(jié)點(diǎn)間的水頭損失225820.08 3.72h S Q = m10.0350Q =m 3 /s20.045Q =m 3/s校核 120.08Q Q +=m 3/s26.崗位送風(fēng)所設(shè)風(fēng)口向下,距地面4m 。要求在工作區(qū)(距地1.5m 高范圍造成直徑為1.5m 射流截面,限定軸心速度為2m/s ,求噴嘴直徑及出口流量。 解(10 3.4R r a S =+0 6.8 1.5 6.80.08(4 1.50.14d D a S =-=-=m(200.070.6720.6720.588 2.50.08n r S S a= 為主體段。(3000.08

39、 2.50.2940.2940.072 6.520.9660.966m a sr v v +=m/s 20000.07 6.520.1Q A v =m 3/s27. 已知煤氣管路的直徑為20厘米,長度為3000米,氣體絕對(duì)壓強(qiáng)1980p =kPa ,1300T =K ,0.012=,煤氣的490R =J/kg K , 1.3K =。當(dāng)出口的外界壓力為490kPa 時(shí)求質(zhì)量流量G 。解 流體為等溫流動(dòng),故G = 5.17=kg/s 28. 空氣自01960p =kPa ,溫度293K 的氣罐中流出,沿長度20l =米,2D =厘米的管道流入2293p =kPa 的介質(zhì)中。設(shè)流動(dòng)為等溫過程0.01

40、5=不計(jì)局部阻力,求出口流量。 解G = = = = = 0.552=kg/s34.已知煤粉爐爐膛中上升煙氣流的最小速度為0.5m/s ,煙氣的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)623010-=m 2/s ,問直徑0.1d =mm 的煤粉顆粒是沉降還是被煙氣帶走?已知煙氣的密度0.2m =kg/m 3,煤粉的密度31.310m =kg/m 3。解 360.50.11050Re 0.217123010280u d-=用(8-29式可知:2211(1818m m u d g d g =-=-2361(0.10.3(1.3100.29.818230100.2-=-0.154=m/s氣流速度大于懸浮速度,所以0.1d =m

41、m 的煤粉顆粒將被煙氣帶走。36.有一兩面收縮均勻的矩形孔口,截面為0.052m 2,出口流速010v =m/s 。求距孔口2.0m 處,射流軸心速度m v 、質(zhì)量平均速度2v 及流量Q 。 解 020.050b =;00.025b =; 0.108a = 00.0251.031.030.2380.108n b S a=m 2s =m(10.210104941m v v = =m/s (2201010 2.78v v =m/s (30001.21293.620.05103.6Q Q v = =m 3/s 37.空氣以8m/s 的速度從圓管噴出,00.2d =m ,求距出口1.5m 處的m v

42、、2v 及D 。 解 00.10.6720.6720.8380.08n r S a=m 1.5S =m 為主體段。（1） vm = 0.966 0.966 v0 = ×8 aS 0.08 × 1.5 + 0.294 + 0.294 0.1 r0 （2） （3） 0.966 × 8 = 5.18 m/s 1.494 0.455 v2 = × 8 = 2.43 m/s 1.494 = D = d 0 + 6.808 = 0.2 + 68 × 0.08 × 2 = 1 m 2.4 解： h1 h3 h2 A gh1 gh2 A h1 h2

43、gh1 h h1 A gh1 h2 B (cg(h-h2 A h gh R g(h+R gh3 g(h-h2 B (a B gh2 (b B (d M = M P1M P 2 = 6696.67kN m（逆時(shí)針） 2.16 解： 閘門左側(cè)流體靜壓力： h1 gh12 b 1 P1 = AP1 b = gh1 b= = 22.632kN 2 sin 2 sin 左側(cè)壓力中心距 B 點(diǎn)的距離： e1 = h1 = 0.7698m 3 sin 或：左側(cè)壓力中心 D1 的位置（距水面的距離） ： y D1 = y C1 + I C1x = 1.5396m y C1 A gh22 b 閘門右側(cè)流體靜壓力

44、： P2 = AP b = = 0.905kN 2 sin 2 右側(cè)壓力中心距 B 點(diǎn)的距離： e2 = h2 = 0.1534m 3 sin 或：右側(cè)壓力中心 D2 的位置（距水面的距離） ： y D 2 = yC 2 + IC2x = 0.3079m yC 2 A ： 1 對(duì)鉸鏈 O 列力矩平衡方程（此時(shí) x>e1） P (x e1 = P2 ( x e2 x= = 3 2 P1e1 P2 e2 h13 h2 h 2 + h1 h2 + h2 = = 1 2 P1 P2 3 sin (h12 h2 3 sin (h1 + h2 2 2 + 2 × 0 .4 + 0 .4 2

45、 m0.7955m 3 sin 60°(2 + 0.4 另一種情況（此時(shí) e1> x，e2> x） ： 對(duì)鉸鏈 O 列力矩平衡方程： P (e1 x = P2 (e2 x 1 x= 3.5 解： P1e1 P2 e2 = 0.7955m P1 P2 4 d 32 v 3 = 0 .0785 m 3 s H v1 d1 v2 d2 q1 v3 d3 q2 （1） Q 3 = Q 2 = Q 3 + q 2 = 0 .1 m 3 s Q1 = q1 + Q 2 = 0 .15 m 3 s （2） v = 4 Q1 = 2 .12 m s 1 2 d1 v2 = d 22 4Q 2 = 3 .18 m s 3.17 解： Q 2 = Q Q1 = 24 l s x 方向： Q 0 2 Q2 Q 2 ( 2 v 2 cos Q v = R R = ( Q 2 v 2 cos + Qv = v ( Q 2 cos + Q y 方向： 0 Q1 1 2 y R 1 x