流體力學計算題練習

1、練習霞1. 如右圖所示，在一密用容器中，上部裝有密度q=08xDa_目 膨槪水箱103 kg/m3 的抽,下部為密度/%=103 kg/m3 的水,A=0.4m, A=0.2mo澳壓管中水銀柱的讀數(shù)A=0.5m,水杲的密度為 /=13.6x103kg/m3o求密因容器中油飯面上的壓58 Ao2. 圖示為一水暖系統(tǒng).為了肪止水富升髙時休稅協(xié)脹將水敢熱器管脹裂，在系軌頂部按一燼脹水箱，便水有協(xié)脹的余地。假 毀系統(tǒng)水的總體稅為8m3,加富甫后富差為50t,在其富度 圍水的燼脹系數(shù)為BT = 9x10-41/X,求協(xié)脹水箱的最小容積。3. 當溫度不變，壓»JA 0.20 MPa増加到10 M

2、Pa H,某神液休的體積械小0.49%,求該液體的休稅模量。4. 兩個充滿空氣的封團容器互相隔開，左11壓力表M的挾 數(shù)為100kPa,右邊真空廿V的挾數(shù)為35mH20,試求連接 兩容器的水銀壓差廿中h的讀值。213匕=列，Vy =T>?5 流體運動的速度場為：3 ，試求上2時過點幾h、J 3TJHPoh.可修編(兀,，z) = (3, 1, 2)處的浦線方程。6.如下圖，水在壓強作用下從密封的下水箱沿竪直管道浦入上水箱中，h = 50cm, H = 3m,管道直徑 D = 25mm,入=0.02,各周部阻力系數(shù)分別為<1=0.5, <2 = 5.0, <3 = 1.0

3、, 為維持穩(wěn)定的管中流速V = 1m/s,下水箱的叛面壓強應保持在多少Pa?相對于孔口中心線的高度為H =1.2m,試廿算水的出流旳量和岀口潼速。10.用l=300ms徑d=200mm的鑄鐵管輸送密度p=880 kg/m3的曲液，測得質 量流量qm=8.80x104kg/ho按冬季油菠的運動粘度v1=109.2x10-6m2/s,夏季運 動粘gv2=35.5x10-6m2/s,試筒定冬、夏季輸油管路以油柱髙度表示的*頭損 失h入。注：假按浦動狀態(tài)為潸浦，可取20.04.可修編-11x 一恒定有壓均勻管流，管徑d=20mm,管長 l=20m,管中水浦流速u=0.12m/s,水富t=10t 時水的

4、拯動粘度n=1.306x10'mVs,求沿程IB力 損失12、如圖，壓力表割得密03容器的壓力挾數(shù)為5 干軸，其他數(shù)據(jù)如圖中所示，求未知液休的密度水和水銀的密度分別為1噸/立方米和13.6噸/立方米。13. 液體由水箱經中間有收編截面截面積為人的 管子定常出浦，A為出口面積， 2是出口在水箱叛面 下的深度.間要吸上深為也的同種液體，兒/仏應為多 少不廿損失？匕=妒,vy=l/14. Stt運動的速度場為：3試求上2時過點3 y，z）=（3, i, 2）處的流線方程。15. 壓編空氣St與文丘里式的引射管連 接，dbd2,h ft為,問氣耀壓力P。多大方才 能將B池水抽出。=60mm,或

5、該點流速。17.如下圖輸水管經三通管分浦。管徑16. 用水鎮(zhèn)壓差it需量水管中的點速度U,如瀆數(shù)3分別為 d1=200mm. d2=100mm 和 d3=150mm,斷面平均浦速分別是 v1 =2m/s和v2=1.5m/s,試求斷面平 均流速v3L( 1000m di = 250mmAj =0.025HQ = 500m“2 = 200mm18.圖示一串聯(lián)管路，管徑、管長、入 2 = 0.026* 丄Q = 255沿程水力摩阻系數(shù)和滝量分別標于中，試按長管廿算所需的水頭H為多少?19.如下圖，用真空廿BJI得封因水箱液面上的 真空度為098kPa,假設啟口油箱的液面低于水 箱叛面的髙度H=1.5

6、m,油柱高h1=5.6m,水銀 柱髙h2=0.2m,求油的密度。1.解：以水銀柱下面為等壓面，列平衡方程：水aPo+Qg 人 +P28h2 = Pa +0302那么：PQ = Pa 七 P3gh Pgh 一二 -1000 =162539 Pa2.解： V = 8m3, At = 50X,盯= 9x10-41/to0T二丄空(1)由(1-1DS； v dT ,得膨脹水箱的最小容積為zlV=VrJT = 8x9xl0_4x50=0.36m3dV = AV3解：因:=-0.0049故：等富壓編系數(shù):= _ -0-0049OxlQ-dp"（10-0.2）x106E = = =2xl09 Pa

7、弼么體積模量：叼5x10-4.解：pm1=100kPa, pv2=3.5mH20o根據(jù)題意可知0 = PnU + Pa P2=PaPv29,pp° pmX +100x10+3.5x9810_ 7汞 _7汞"13.6x9810= 1.0mHg5. 解：M =小、推得：clM = Vdp + pdV = 0L=_p_ clV dp齡翁需ZE樸幾fl' © 3TjHPoJh6. 解：以下水箱液面為基準面，列兩液面的伯努利方程:仏2k =（H + /7）+久, = （/ + ） +如程+力局部沿程*頭損失:力 =/? = A- = 0.02x r + °

8、J'）xl二043加 心 f 局部水頭損失：v2I2局部=何=（5 + 55）y =（1 。+5.0 + 0.5） x 2x9 81= 03 3 加總水頭損失.忙hj + hj = 0.143 + 0.332 = 0.475m 所以 得 “0 =+h + hj + Ps = 38995i-10100= 0.49MPa7. 解:以管道中心線為零勢能面，列伯努利方程:Pg 2g pgQ 知：Pa = PSa f Pb=Mb-A-那么.“4 = J2g(嘰一乞丿=72x9.81x(0.23-0.17) = 1.08 m/s&解：顯於是轉璧小孔口淹設出滝。其流量:對于岸壁孔口，Cr =

9、0.60取皆可代入數(shù)據(jù)，W：qv =八 % ° °' x0.60x 72x9.8 lx 1.2 = 3.293x 10-4 in 7s于是，孔口流速為：qv 3.293x10-,v =；=2.91 m/sA x0.012V49.解:此題中I/d = 40/12=3.33,可知該孔口為厚壁孔口?？卓诔鰹碁沉控ニ愎聻椋篞v = A52gHqv =兀 % °° 1 才 x0.82x 72x9.81x1.2 =4.5x1 O'4 n?/s于是.岀口浦速為:v = iL= 4.5x10-=398m/sA x0.0122/410解：判斷潼態(tài)：流量：

10、qV= qm/p=8.80x104/880/3600=0.0278 m3/s流速:u = qV/A= 0.0278/(3.14x0.202/4)= 0.884 m/s冬季雷培數(shù)：Re1 =ud/v1 =0.884x0.2/(109.2x10-6)=1619<2320 (層流夏季雷諾數(shù):Re2=ud/v2 =0.884x0.2/(35.5x10-6)=4980>2320 )水頭換失以油柱高度表示：冬季：hXl =X1 (l/d) (u2/2o) = (64/Re1) (l/d) (u2/2g) = 2.366 m油柱夏季:hX2 =X2 (l/d)(u2/2o)=2.39O m油柱&

11、lt; 2320,nd02 x 0.020"解：番培數(shù) 一 =一 1.306x10" =1837.67沿程失系數(shù):64 _64Re _ 1837.67=0.0348hA = A= 0.0348x x- =0.0256nH,0沿程IB力損失:(1 2g0.02 2x9.81-12解：如圖，按大氣圧為P0,以圖中2點為基點，弼么:P2 二 Pq + P 表+山+仏+人)p3 = p2h3P4 = Po = P3 h2p3S% =_勺嚀=幾+也&P2二 Po + P 袈 +*+/+®xpg=h P g + Po+h?p£Bitt,解得:二 P表 + (

12、A + % + 人)xpg -%p2g滋+ 上口丄L + 3><1000竺 X13600h.g h2 1 h2 J 5.61x9.81 5.615.61Pg Pg 2g(C)31點要吸上深度為hi的液體.那么必須:W = Po_PAph(d)A = !k解上述3個式子，從(a)f：舛5Po - Pi =怒中_導)=+加根據(jù)(b)得：2g 2g 2_1) = »応(扌1)二加2 A1A_£l = /7 -HL從c得a 2 2g,代入(切得：j / A> 1、 j A。、"1 + 厶0”2(亍_1)'。"亍二 Slit： A , A

13、A<_即：仏h + h2dx _ dyvdx dy=3 14.解：根據(jù)流線方程人匕，因此得：”>-5,即:上述方程解得：3x/y=cdx _ dy3x _ V由上2 時 11 點(”， z) = (3, 1, 2), C=9| |j 久浦找方程為：3x/y=915.解：di, d2, h0依題意，列吸水管的靜力學方程，得列1、2兩截面同的伯努利方程和連續(xù)牲方-7rdUA = 2W2 或耳成U二弘2（扌）代入伯努利方程，得嚴12 川列氣權至虞口的伯努刊方程，得P產寸（才-1所以，氣81壓力P。必須大于或等于M（才）4-1才能中的水抽出。根據(jù)題意，由流體靜力學方程，得16解：hMOmm

14、。P°P =（廠汞-刃如=（。汞-P）g4h列伯努利方程，基準面取在管輛線上，得1 2Po 二 p + ：puf（“-p）二2（°汞_。）g4h = 2><（13.6-1驅9.81><100.06 二3 毗17.U：Q =。2+。3v3 = 2.89m/s4x0.058 解.Q =50厶/$ = 0.05/77、/s 7ud1.02/7?/53.14x0.25'Q2 - 25L/s - 0.0257?3 / 5如XL/ 2g2 2g警=4x0.0竺=°&譏 加 234 x0.22hf =Ahf20.025x122?0.250.026X 詈H hfi