流体力学复习题教学文案

1、第一章流体流动2. 有一液位恒定的高位槽通过管路向水池供水（见附图），高位槽内液面高度 hi为1m,供水总高度h2为10m，输水管内径50mm，总长度100m （包括所有局部阻力的当量长度），0.025。试求：、供水量为多少m3/h ？(1)P1其中:P1度范围内不会从小孔向外流水,1，输水管出口外侧、若此时在管垂直部分某处出现一直径为1mm的小孔，有人说因虹吸现象,而还有人认为水将从小孔流出。试推导证明哪种正确。取高位槽上液面为截面2P2 U1 Z2gWf1 2为截面2，在1-1'和2-2'间列柏努利方程，可得:P20（表压），5 u2将阻力公式代入Wf1 2，整理得:h?g

2、u2所以h2g2d 0.5109.8070.050.5供水量d2u43.14(2)仍取高位槽上液面为截面1，2P1 U120.025 1001.98m/s103m3/s314.0m /h再取垂直管处任意一点为截面3, 在 1-1'和3-3'间列柏努利方程，可得:P32U32Z3gWf1将阻力公式代入，整理得:P3 P1Z3)g2u32乙 Z 31 u3d20丐)P3 Pa(Z1Z3)(g2U32u3 (1.52=(乙Z3)(9.8070.025 1.9822 0.05 )2罟(1.5 °-0250.05)=(乙Z3)8.8269 1.9602显然，此式为单调增函数，且

3、在 （乙 Z3） 1m处时,P3 Pa6.86670所以在（Zi Z3）19m时（即垂直管段任意高度处）Pa0，即p3pa，表示管内静压高于大气压力，故不会出现虹吸现象，水将从小孔流出。讨论：判断水是否流出的依据是孔处压力的大小，若该处压力大于大气压力，则水从小孔流出；否则，水不会流出。4.用泵输送密度为710kg/m3的油品，如附图所示，从贮槽经泵出口后分为 两路：一路送到A塔顶部，最大流量为10800kg/h，塔内表压强为98.07 x 104Pao 另一路送到B塔中部，最大流量为6400kg/h，塔内表压强为118x 104Pa°贮槽C 内液面维持恒定，液面上方的表压强为49x

4、 103Pao现已估算出当管路上的阀门全开，且流量达到规定的最大值时油品流经各段管路的阻力损失是：由截面 1 1至2 2为201J/kg;由截面2 2至3-3为 60J/kg ;由截面2-2至4 4为50J/kg。油品在管内流动时的动能很小，可以忽 略。各截面离地面的垂直距离见本题附图。已知泵的效率为60%，求此情况下泵的轴功率。答：在1 1与2 2截面间列柏努利方程，以地面为基准水平面。P12U12WegZ2P22U2T式中 Z1=5m p1=49 x 103Pa U1 0Z2、p2、u2 均未知，工 hf1- 2=20J/kg设E为任一截面上三项机械能之和，则截面WeE2 20 5 9.8

5、149 1037102 2上的E2=gZ2+p2/ p +u 22/2代入柏努利方程得:98.06(a)由上式可知，需找出分支 2 2处的E2，才能求出 Weo根据分支管路的流动规律E2可由E3或E4算出。但每千克油品从截面22到截面33与自截面2-2到截面44所需的能量不一定相等。为了保证同时完成两支管的输送任 务，泵所提供的能量应同时满足两支管所需的能量。因此，应分别计算出两支管所需能量，选取能量要求较大的支管 来决定E2的值。仍以地面为基准水平面，各截面的压强均以表压计，且忽略动能，列截面2-2与3- 3的柏努利方程，求 E20E2gZ3p3379.81498.07 1071060=18

6、04J/kg列截面2-2与4 4之间的柏努利方程求E2E2 gZ4P430 9.81118 10471050 =2006J/kg比较结果，当E2=2006 J/kg时才能保证输送任务。将E2值代入式（a）,得：We=2006 - 98.06=1908 J/kg通过泵的质量流量为：ws 10800 6400 4.78kg/s3600泵的有效功率为 ：Ne=Wews=1908 x 4.78=9120W=9.12kW 泵的轴功率为：n也91215 2kW0.6最后须指出，由于泵的轴功率是按所需能量较大的支管来计算的，当油品从截面22到44的流量正好达到6400kg/h的要求时，油品从截面22到33的

7、流量在管路阀全开时便大于10800kg/h。所以操作时要把泵到3- 3截面的支管的调节阀关小到某一程度，以提高这一支管的能量损失，使流量降到所要求的数值。第二章流体输送机械1什么是泵的气蚀现象？有何表现和危害？怎样防止发生气蚀现象？答：离心泵能吸上液体是靠大气压和泵进口处真空度的压差作用。离心泵工作时，在叶轮中心区域产生真空形成低压 而将液体吸上。如果形成的低压很低，则离心泵的吸上能力越强，表现为吸上高度越高。但是，真空区压强太低，以 致于低于体的饱和蒸汽压，则被吸上的液体在真空区发生大量汽化产生气泡。含气泡的液体挤入高压区后急剧凝结或 破裂。因气泡的消失产生局部真空，周围的液体就以极高的速度

8、流向气泡中心，瞬间产生了极大的局部冲击力，造成 对叶轮和泵壳的冲击，使材料受到破坏。把泵内气泡的形成和破裂而使叶轮材料受到破坏的过程，称为气蚀。气蚀是离心泵操作的不正常现象，表现为泵内噪声与振动增加，输送量明显减少，严重时吸不上液体。气蚀会缩 短泵的寿命，操作时应严格避免，其方法是使泵的安装高度不超过某一定值。第三四章 机械分离与固体流态化3. 用板框过滤机在恒压下过滤悬浮液。若滤饼不可压缩，且过滤介质阻力可忽略不计。（1 ）当其它条件不变，过滤面积加倍，则获得的滤液量为原来的多少倍？（2 ）当其它条件不变，过滤时间减半，则获得的滤液量为原来的多少倍？（3 ）当其它条件不变，过滤压强差加倍，则

9、获得的滤液量为原来的多少倍？解: (1)过滤介质阻力忽略不计，则恒压过滤方程可变为:2 2V2 KA2 ,曰V'疋一V(2)V''10.707(3)由于滤饼不可压缩，压缩性指数s 0,因此压强增加滤饼比阻不变，由过滤常的定义K 2卫可知,rcK'P'P于是V',21.41434. 石英和方铅矿的混合球形颗粒在如图所示的水力分级器中进行分离。两者的密度分别为2650kg/m3和7500kg/m3 ,且粒度范围均为20 100 m。水温为20 C。假设颗粒在分级器中均作自由沉降。试计算能够得到纯石英和纯方铅矿的 粒度范围及三个分级器中的水流速度。（2

10、0C水的密度998.2kg*m-3，粘度为1.005X 10-3Pa*s）IIIII1、2、3号分级器直径逐渐增大而三者中上升水流量均相同，所以水在三者中流速逐渐减小。水在1号中的速度最大，可将密度小的石英颗粒全部带走，于是1号底部可得到纯方铅矿。但是，也有部分小颗粒的方铅矿随同全部石英被带走。在2号分级器，控制水流速度，将全部方铅矿全部沉降下来，但也有部分大颗粒石英会沉降下来。在3号分级器，控制水流速度，可将全部小石英粒子全部沉降下来。综上所述，1号分级器的作用在于要带走大所有石英粒子（最大为100 m ），因此1号的水流速应该等于 100 m石英的沉降速度；2号的作用在于截下全部方铅矿（最

11、小为20 m ）,因此2号的水流速应该等于 20 m方铅矿的沉降速度；3号的作用在于截下全部石英粒子（最小为20 m ）,因此3号水流速应该等20 m石英的沉降速度。1号分级器中的水流速:u1d2石g18100 10 6 2 2650998.29.818.96 10 3 m/ s18 1.00510校核：Re118 1.005 10100 10 6 8.96 10 998.20.89，近似认为处于层流区。1/2在1号中能够被分离出来的方铅矿的最小直径为:dimind1/22650998.2dmin1007500998.250.4 m （该值也可由水流速度反算）所以，在1号分级器中得到纯方铅矿的

12、粒度范围为：50.4 100 m2号分级器中的水流速:U1.2d 方 g1820 10 6 2 7500998.29.8131.41 10 m/s18 1.00510在该速度下能被在2号中被沉降下来的最小石英粒子:1/2dmin1/27500 998.22650 998.22039.7因此,2号中,方铅矿20 50.4 m ;石英 39.7 100u3d2石6 220 10 62650998.29.811818 1.005 10 33.58310 3m/s在3号中能被截下的是20 39.7 m的石英。概念思考题第一章1、静力学基本方程应用条件是什么？等压面应如何选择？2、如何原则选择U形压差计

13、中的指示剂？3、 采用U形压差计测某阀门前后的压力差，问压差计的读数与U形压差计安装的位置有关吗？4、试说明粘度的单位及物理意义，并分析温度与压力对流体粘度的影响。5、试说明牛顿粘性定律的内容及适用条件。6、压强与剪应力的方向及作用面有何不同？7、柏努利方程有几种表达方式？式中每项的单位及物理意义是什么？&流体流动有几种类型？判断依据是什么？10、雷诺准数的物理意义是什么？11、流体在圆形直管中流动，若管径一定而将流量增大一倍，则层流时能量损失是原来的多少倍？完全湍流时能量损失又是原来的多少倍？21 圆形直管中，流量一定，设计时若将管径增加一倍，则层流时能量损失是原来的多少倍？完全湍流时能量损失又是原来的多少倍？（忽略.d变化）第二章1 简述离心泵的结构和工作原理。2.什么是离心泵的特性曲线？它与泵的转速有什么关系？3 什么是泵的汽蚀现象和汽蚀余量？4.什么是泵的气缚现象？它是怎样产生的？如何避免？5 .汽蚀余量在离心泵的安装与使用中起什么作用？6 什么是离心泵的运行工作点？7 离心运行工作点调节常用哪些方法？第三四章1 何谓自由沉降速度？试推导其计算式。2写出计算自由沉降速度的斯托克斯公式，说明此公式的应用条件，简述计算沉降速度要用试差法的理由