工程流體力學(xué)基礎(chǔ)作業(yè)答案解析

..工程流體力學(xué)基礎(chǔ)作業(yè)1-9已知椎體高為,錐頂角為,錐體與錐腔之間的間隙為,間隙內(nèi)潤滑油的動力黏度為,錐體在錐腔內(nèi)以的角速度旋轉(zhuǎn),試求旋轉(zhuǎn)所需力矩的表達(dá)式。解：以錐頂為原點(diǎn),建立向上的坐標(biāo)1-10已知動力潤滑軸承內(nèi)軸的直徑m,軸承寬度m,間隙mm,間隙內(nèi)潤滑油的動力黏度Pa·s,消耗的功率kW,試求軸的轉(zhuǎn)速為多少？解：力矩角速度轉(zhuǎn)速r/min2-10如果兩容器的壓強(qiáng)差很大,超過一個U形管的測壓計的量程,此時可以將兩個或兩個以上的U形管串聯(lián)起來進(jìn)行測量。若已知cm,cm,油的密度kg/m3,水銀的密度kg/m3。試求A、B兩點(diǎn)的壓強(qiáng)差為多少？解：2-22一矩形閘門AB可繞其頂端A點(diǎn)旋轉(zhuǎn),由固定在G點(diǎn)的重物控制閘門的開閉。已知閘門寬120cm,長90cm,閘門和重物共重10000N,重心在G點(diǎn)處,G和A點(diǎn)的水平距離為30cm,閘門和水平面的夾角。試確定水深多少時閘門正好打開？解：力矩Nm慣性矩m4面積m2mm2-31汽油箱底部有一錐形閥,mm,mm,mm,mm,mm,汽油密度為830kg/m3,若略去閥芯的自重和運(yùn)動時的摩擦力不計,試確定：〔1當(dāng)測壓表讀數(shù)Pa時,提起閥芯所需的最小的力F；〔2時的計示壓強(qiáng)。解：〔1相當(dāng)自由液面高m上面壓力體m3下面壓力體m3N〔2mPa3-4已知流場中速度分布為,,。問：〔1該流動是否定常流動？〔2求時點(diǎn)〔1,1,1上流體微團(tuán)的加速度。解：〔1非定常〔23-13一噴管直徑m,收縮段長m,,若進(jìn)口平均速度m/s,求出口速度。解：mm3-14圖示文杜里管和壓強(qiáng)計,試推導(dǎo)體積流量和壓強(qiáng)計讀數(shù)之間的關(guān)系式。解：由連續(xù)方程伯努利方程等壓關(guān)系高度關(guān)系3-25直立圓管直徑10mm,一端裝有5mm的噴管,噴管中心到1截面的距離為3.6m,從噴管出口排入大氣的水流出口速度為18m/s,不計摩擦損失,計算截面1處的計示壓強(qiáng)。解：mm,mm,m/s,m,kg/m3由連續(xù)方程m/s由伯努利方程Pa3-33消防水槍水平工作,水槍進(jìn)口直徑mm,出口直徑mm,水槍工作水量L/min,試確定水槍對消防隊員的后坐力。解：m3/sm2m2m/sm/s由伯努利方程Pa由動量方程噴管對水的作用力水對噴管的作用力為,方向向右?？紤]管內(nèi)靜壓對后端的作用力,合力為N,方向向左。5-1用管徑mm的圓管輸送石油,質(zhì)量流量kg/h,密度kg/m3,石油冬季時的運(yùn)動黏度為m2/s；在夏季時,m2/s,試求冬、夏季石油流動的流態(tài)。解：速度m/s層流湍流5-5輸油管的直徑mm,長m,出口端比進(jìn)口端高m,輸送油的質(zhì)量流量kg/h,油的密度kg/m3,進(jìn)口端的油壓Pa,沿程損失系數(shù),求出口端的油壓。解：面積m2平均速度m/s沿程損失m伯努利方程Pa5-9內(nèi)徑為6mm的細(xì)管,連接封閉容器A及開口容器B,容器中有液體,其密度為kg/m3,動力黏度Pa·s,容器A上部空氣計示壓強(qiáng)為kPa。不計進(jìn)口及彎頭損失。試問液體流向及流量。解：勢能水頭mm故A→B假設(shè)為層流哈根-泊肅葉公式m3/s檢驗(yàn)m/s故不是層流按湍流光滑管計算m/sm3/s5-11在管徑mm、管長m的圓管中流動著℃的水,其雷諾數(shù)。試求當(dāng)管內(nèi)壁為mm的均勻沙粒的人工粗糙管時,其沿程能量損失。解：故在湍流粗糙管過渡區(qū)黏度Pa·s平均速度m/s沿程損失mH2O5-28在分支管道系統(tǒng)中,已知m,m,m,m；m,m,m,m；m,m,m,m；m2/s。水泵的特性數(shù)據(jù)為,當(dāng)流量為0、1m3/s、2m3/s、3m3/s時,對應(yīng)的壓頭為42m、40m、35m、25m,試求分支管道中的流量、、。解：相對粗糙度,,。擬合水泵特性曲線水泵吸入端靜水頭水泵壓出端靜水頭設(shè)節(jié)點(diǎn)靜壓頭節(jié)點(diǎn)總壓頭各段壓頭損失查λ檢驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處的連續(xù)性。試取水泵流量.5m3/sqV11.51.561.59v11.909861.986252.02445hs4.8144.7994.871Hp3837.69837.541hp42.81442.49742.412Re11.90986E61.98625E62.02445E6λ10.01420.01420.0142hf12.6412.8562.967hj40.17339.64139.445hjT40.35939.84239.654hf210.3599.8429.654λ20.0150.01430.01430.0143v23.35968Re21.67984E6qV20.675620.658550.65223hf315.35914.84214.654λ30.0190.01920.01920.0192v33.44834Re32.06901E6qV30.969910.953440.94738qV2+qV31.6461.6121.6005-29由兩個環(huán)路組成的簡單管網(wǎng),已知m,m,m；m,m,m；m,m,m；m,m,m；m,m,m；管網(wǎng)進(jìn)口A和出口B處水的流量為1m3/s。忽略局部損失,并假定全部流動處于湍流粗糙區(qū),試求經(jīng)各管道的流量。解：相對粗糙度,。沿程損失系數(shù),。試取流量值,且滿足m3/s計算各管道損失其中,,,,。檢驗(yàn)每個環(huán)路是否滿足不滿足則修正流量。qV10.60.650.64qV20.40.350.36qV30.10.150.15qV40.70.80.79qV50.30.20.21hf111.42613.41013.001hf215.49811.86512.553hf30.0970.2180.218hf415.55320.31419.809hf539.79817.68819.5016-3空氣[γ=1.4,R=287J/<kg·K>]在400K條件下以聲速流動,試確定：①氣流速度。②對應(yīng)的滯止聲速。③對應(yīng)的最大可能速度。解：m/sm/sm/sm/s6-6空氣管流[γ=1.4,R=287.43J/<kg·K>]在管道進(jìn)口處K,Pa,m/s,cm2,在管道出口處K,Pa,m/s,試求進(jìn)出口處氣流的各種狀態(tài)參數(shù)：T0,p0,ρ0,Tcr,pcr,ρcr,λ,vmax。解：進(jìn)口處：m/skg/m3KPakg/m3KPakg/m3m/sm/s出口處：m/skg/m3cm2KPakg/m3KPakg/m3m/sm/s6-11空氣氣流在收縮噴管截面1上的參數(shù)為Pa,K,m/s,mm,在出口截面2上馬赫數(shù)為,試求出口的壓強(qiáng)、溫度和直徑。解：m/sKPamm或kg/m3kg/m3m/smm9-1空氣穩(wěn)定地流過一等截面管,在某截面處,氣流的參數(shù)Pa,K,m/s,求發(fā)生在狀態(tài)1處的正激波波后的壓強(qiáng)、溫度和速度。解：J/<kg·K>m/sPaKm/s9-2氣體在管道中作絕熱流動并產(chǎn)生一個正激波。已知在激波上游截面處,K,m/s,kPa；激波下游截面處,K。試求激波下游截面處的、、,并與上游截面處的值進(jìn)行比較。解：設(shè)由解得m/sJ/<kg·K>m/skPak