冶金傳輸原理作業(yè)匯總

1、冶金傳輸原理作業(yè) (c).注意希臘符號的書寫;(d)注意單位的檢查;(e).用同一種顏色的筆書寫.1. 名詞解釋1 流體的粘度與運動粘度2 理想流體與實際流體3 牛頓流體與非牛頓流體4 質(zhì)量力和表面力5 流線與跡線2.簡答題1 什么是流體連續(xù)介質(zhì)模型？說明研究流體力學引入連續(xù)介質(zhì)概念的必要性和可能性2 簡單表述流體粘性產(chǎn)生的機理。溫度對液體和氣體的粘性的影響有何不同。為什么會有這種不同?3 研究流休運動的Lagrange法和Euler法有什么區(qū)別和聯(lián)系系？沿江河設置的水文觀測站和陸地設置的氣象觀測站，前者觀剛洪水的傳播，后者收集天氣預報數(shù)據(jù)，問它們屬于拉格朗日法還走歐拉法？1. 怎樣理解層流和

2、紊流剪應力的產(chǎn)生和變化規(guī)律不同，而均勻流動方程式?2. 紊流的瞬時流速、時均流速、脈動流速、斷面平均流速有何聯(lián)系和區(qū)別?3. 紊流不同阻力區(qū)(光滑區(qū)、過渡區(qū)、粗糙區(qū))沿程摩阻系數(shù)的影響因素有何不同?4. 什么是當量粗糙, 當量粗糙高度是怎樣得到的?5. 試比較圓管層流和紊流水力特點(剪應力、流速分布、沿程水頭損失、沿程摩阻系數(shù))的差異?1怎樣判別粘性流體的兩種流態(tài)層流和湍流2為何不能直接用臨界流速作為判別流態(tài)(層流和湍流)的標準?3常溫下，水和空氣在相同直徑的管道中以相同的速度流動，哪種流體易為湍流?為什么？1. Euler 運動微分方程各項的單位是什么？2. 歸納伯努利方程，a)適用的范圍；

3、b).各項比能的單位。(1)造成局部壓力損失的主要原因是什么?(2)什么是邊界層?提出邊界層概念對流體力學研究有何意義?計算題1.設有溫度為0的空氣，以4m/s，的速度在直徑為100mm的管中流動,試確定其流動形態(tài).若管中的流體先后換成水和油，它們的流速均為0.5m/h水的運動粘度，油的運動粘 度，試問水和油在管中各何種流動形態(tài)?2如圖所示，試說明流體以流率q沿長L的圓錐形漸變管流動時雷諾數(shù)Re的變化規(guī)律。題 2 圖3 通過流率的輸水管道中，接入一漸縮圓錐管，其長度L40cm，d18cm，d22cm，已知水的運動粘度(a)試判別在該錐管段中能否發(fā)生流態(tài)的轉(zhuǎn)變.(b)試求發(fā)生臨界雷諾斷面的位置。

4、4.如圖所示，U形水銀壓差計連接于直角彎管，巳知d1300mm，d2：100mm。當管中流量Q100Ls時，試問壓差計讀數(shù)h等于多少?(不計摩擦損失)5.有一壓力噴水裝置（如圖所示)，已知活塞簡立徑為D20cm，噴水管直徑d5cm，活塞筒中心至噴水管出口的高差H=5m . ，當噴水高度h20m時，求作用于活塞上的力(不計摩擦損失)6. 水流經(jīng)噴嘴流入大氣，巳知管道直徑為150mm，噴嘴出口直徑為75mm，U型管水銀差壓汁的讀數(shù)h1.27m，如圖所示。試求在管道上壓力表的讀數(shù)。7.試推導流體在兩垂直平行板間流動的公式。平板間距離為2：假定是完全發(fā)展的流動，求出、(d)速度分布方程；(b)體積流率

5、。8.設流體在決兩平板間流動，該兩平行板與重力方向的夾角為。 試求：(e)速度分布方程，(b)體積流率。9.水管直徑d10cm，管中流速v1ms，水溫為10 0C，試判別流態(tài)。又流速等于多少時流態(tài)將發(fā)生變化?10. 通風管道直徑為250mm，輸送的空氣溫度為20 0C試求保持層流的最大流量；若輸送空氣的質(zhì)量流量為200kgh，其流態(tài)是層流還是湍流?11.有一矩形斷面的小排水溝， 水深15cm，底寬20cm，流速0.15ms，水溫10，試判別流態(tài)12.粘度=3.92Pa.S 的粘性流體沿壁面流動， 距離壁面y處的流速為 試求壁面的切應力。解:由牛頓內(nèi)摩擦定律,壁面的切應力為:13.在相距1mm的

6、兩平行平板之間充有某種粘性液體，當其中一板以1.2m/s 的速度相對于另一板作等速移動時，作用于板上的切應力為3500Pa。 試求該液體的粘度。解: 由可得,14.設流體質(zhì)點的軌跡方程為其中C1，C2，C3 為常數(shù)，試求：(1) t=0時位于處的流體質(zhì)點的軌跡方程；（2）任意流體質(zhì)點的速度；（3）用Euler法表示上面流動的速度場；（4）用Euler法直接求加速度場和用Lagrange 法求得質(zhì)點的加速度后，再換算成Euler 法的加速度場，兩者結(jié)果是否相同？解:以代入軌跡方程,得,故得,當時,位于流體質(zhì)點的軌跡方程為, (a)(2)求任意質(zhì)點的速度 (b)若用Euler法表示該速度場，則由(

7、a)式解出a,b,c，即： (c)將(a) 式對t 求導, 并將(c) 代入得, (d)用Euler法求加速度場：由(a)式，用Lagrange法求加速度場，得 (e)將(c) 代入(e)，得可見兩種結(jié)果完全相同.15.已知流場中的速度分布為試問此流動是否恒定？求流體質(zhì)點在通過場中（1，1，1）點時的加速度。解:(1)由于速度場與時間t有關,該流動為非恒定流動. (2)將代入上式,得16. 一流動的速度場為試確定在t=1時，通過（2，1）點的跡線方程和流線方程解:跡線的微分方程為即:將以上兩式積分,得,將兩式相減,得即:將代入,得C=1故過(2,1)點的軌跡方程為: 流線的微分方程為:即消去t

8、,兩邊積分,得或以x=2,y=1代入,得到積分常數(shù), C=1故在t=1時,通過(2,1)點的流線方程為17.如圖1所示，設一個虹吸管a=2m,h=6m,d=15cm。試求：1)管內(nèi)的流量；2)管內(nèi)最高點S的壓強；3)如果h不變（即a 增大，而上端管口始終浸入水中內(nèi)），問使虹吸管內(nèi)的水不能連續(xù)流動的a 值為多大。(注：常溫下，水的汽化壓強為1697Pa（絕對壓強）)。計算題1圖3 計算題1粘度=3.92Pa.S 的粘性流體沿壁面流動， 距離壁面y處的流速為 試求壁面的切應力。 2在相距1mm的兩平行平板之間充有某種粘性液體，當其中一板以1.2m/s 的速度相對于另一板作等速移動時，作用于板上的切

9、應力為3500Pa。 試求該液體的粘度。 3設流體質(zhì)點的軌跡方程為其中C1，C2，C3 為常數(shù)，試求： (1) t=0時位于處的流體質(zhì)點的軌跡方程；（2）任意流體質(zhì)點的速度；（3）用Euler法表示上面流動的速度場；（4）用Euler法直接求加速度場和用Lagrange 法求得質(zhì)點的加速度后，再換算成Euler 法的加速度場，兩者結(jié)果是否相同？ 4已知流場中的速度分布為（1） 試問此流動是否恒定？（2） 求流體質(zhì)點在通過場中（1，1，1）點時的加速度。 5 一流動的速度場為試確定在t=1時，通過（2，1）點的跡線方程和流線方程計算題(1)一平板順流放置于均流中。今若將平板的長度增加一倍，試問：

10、平板所受的摩擦阻力將增加幾倍?(設平板邊界層內(nèi)的流動為層流)(2) 油液流過一順流放置的2.5m長的薄板流速為4ms，油液的運動粘度為，密度，試確定：離板前緣分別為0.5m，1m，1.5m和2m處附面層厚度和壁面切應力(3)設平板層流附面層內(nèi)的速度分布為試求附面層厚度, 摩擦阻力系數(shù)和的關系.例1-5 關于能頭轉(zhuǎn)化如圖1-25所示，一高位槽中液面高度為H，高位槽下接一管路。在管路上2、3、4處各接兩個垂直細管，一個是直的，用來測靜壓；一個有彎頭，用來測動壓頭與靜壓頭之和，因為流體流到彎頭前時，速度變?yōu)榱?，動能全部轉(zhuǎn)化為靜壓能，使得靜壓頭增大為（p/rg+u2/2g）。假設流體是理想的，高位槽液

11、面高度一直保持不變，2點處直的細管內(nèi)液柱高度如圖所示；2、3處為等徑管。試定性畫出其余各細管內(nèi)的液柱高度。解 如圖1-25所示，選取控制面1-1面、2-2面、3-3面和4-4面。對1-1面和2-2面間的控制體而言，根據(jù)理想流體的柏努利方程得：可見，3點處有彎頭的細管中的液柱高度也與槽中液面等高，又因為2、3處等徑，故u2= u3，而z3>z2=0，故由式1、式2對比可知，p3/rg< p2/rg，靜壓頭高度見圖1-26。在1-1面和4-4面間列柏努利方程有：解 取河面為1-1面，噴嘴上方管截面為2-2面，洗滌塔底部水面為3-3面，廢水池水面為4-4截面。河水經(jīng)整個輸送系統(tǒng)流至廢水池的過程中并不是都連續(xù)的，在2-2面和3-3面之間是間斷的，因此，機械能衡算方程只能在1-2、3-4之間成立。在1-1面和2-2面間列機械能衡算方程：例1-7 如圖1-34所示，將敞口高位槽中密度870kg/m3、粘度0.810-3Pa×s的溶液送入某一設備B中。設B中壓力為10kPa（表壓），輸送管道為f382.5無縫鋼管，其直管段部分總長為10m，管路上有一個90°標準彎頭、一個球心閥（全開）。為使溶液能以4m3/h的流量流入設備中，問高位槽應高出設備多少米即z為多少米？解 選取高位槽液面為1-1面、管