流体力学平时的作业题

1、第一章绪论1-6 .图示为一水平方向运动的木板,其速度为1%,平板浮在油面上,油深 6= 1mm,油的R=0.09807Pa|Js,求作用于平板单位面积上的阻力？t =Ndu =0.09807 父 =98.07Pa-dy0.0011-7,温度为20 c的空气,在直径为2.5cm管中流动,距管壁上1mm处的空气速度为3cm/s o求作用于单位长度管壁上的粘滞切应力为多少？du32235 .解:f=A0.0183 102.5 10 二 1 3 10 /10 =4.3 10 N/mdy1-8 . 一底面积为40M45cm,高为1cm的木板,质量为 5kg ,沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动,v=1%

2、, 6 =1mm,求润滑油的动力黏度？T -GSina =0一5525所以T = GSin - G =5 g _ =g1313 13=A型=0.40 0.45 二180 dy0.001所以,25 9,807=0.105Pa s13 180第二章流体静力学2-6 .封闭容器水面的绝对压强Po =107.7 k%2 ,当地大气压强 Pa =98.07 KN/2,试求1水深h =0.8m的A点的绝对压强和相对压强？ 2假设容器水面距基准面高度 Z=5m, 求A点的测压管高度和测压管水头.并图示容器内液体各点的测压管水头线；3压力表M和酒精7 =7.944 KN/2测压计h的读数值?M_i "

3、; 一Po二 hh1一 A>1 1 pA = p0+外1=107.7 +9.807 父0.8= 115.55X42Pa = pA - Pa =115.55 -98.07 = 17.48 KN心小翁mmHn =ZA h2 =5 1.78 = 6.78m3 Pm = P0 - Pa =107.7 -98.07 =9.63K%29.637.944-1.21m=5.6m2-16.水箱真空表M的读数为 0.98kPa ,水箱与油箱的液面差H=1.5m,水银柱差h2 =0.2m, % =800kg/m3,求 h1为多少米?解：取等压面1-1 ,那么Pa -P + PgH 十几十 h2 = Pa +

4、P 油 gh,十 pHgg%,Hgghz p - g h h2年二二;c 一 ,油 g133280 0.2 980 -9800 1.5 0.21000-800 9.82-20.图为倾斜水管上测定压差的装置, z=20cm,压差计液面之差 h=12cm,求当 31 R =920kg/m解：1取等压面1-12同题1可得Pb - Pa = Rgh ：gZ - ；gh= 920 9.8 0.12 9800 (0.2 - 0.12) = 1865.92PaPa - 5 = Pb - ：gZPb - Pa = ：?gZ - ：gh = 9800 (0.2-0.12) = 784Pa2-36.有一圆滚门,长

5、度l= 10m,直径D =4m,上游水深H1=4m,下游水深H2=2m,求水作用于圆滚门上的水平和铅直分压力-122邨Px=Pix P2x=3 4Hi 山122=9.807 10 (4 -2 ) =590KN2Pz = V = *Al = W 二 R2l43- 9.807 4 10 = 920KN 42-44. 一洒水车以等加速度 a=0.98m/s2在平地上行驶,水车静止时,B点位置x1二1.5m, h=1m,求运动后该点的静水压强.az 二 一x解：由自由放面万程可得g0.98X9.8hh z =1 0.15故B点的静水压强为1.15mH 2O=1.15m2-47在D=30cm,高H=50

6、cm的圆柱形容器中盛水,时,求使水恰好上升到 H时的转数.解：.点的位置 z'=(H h ) + z = 0.2 + z =2 _42 _ 2二 2R4 c22r2二二R z z 二4g4g解得=2.97rad/sz' =0.2m2 con =2-9Ho-1.5 = 0.15m iqh=30cm,当容器绕中央轴等角速2R22g , 2 R2z' = 2z = = 0.4m2g60=178rad/m【结论】未转动时的水位在转动时最高水位与最低水位的正中间第三章一元流体动力学根底3-1.直径为150mm勺给水管道,输水量为 980.7kN/h ,试求断面平均流速.解：由流量

7、公式 Q = PvA 注意：(kN/hT kg/sn Q = PvA)v =得. v =1.57m/s二A33-2.断面为300mm< 400mmi勺矩形风道,风量为2700m/h,求平均流速.如风道出口处断面收缩为150mm< 400mm求该断面的平均流速解：由流量公式 Q =vA 得：v =QA由连续性方程知 v1A =v2A2得：v2 = 12.5m/s3-3.水从水箱流经直径 d10cm,d2=5cm,d3=2.5cm的管道流入大气中.当出口流速10m/时,求(1)容积流量及质量流量；(2) d1及d2管段的流速3解：(1)由 Q =v3A3 =0.0049m /s 质量流

8、量 PQ=4.9kg/s(2)由连续性方程：v1A1 = v3A3,v2A2 = v3A3 得：v1 = 0.625m/s,v2 = 2.5m/s3-15.水由管中铅直流出,求流量及测压计读数.水流无损失解：设水容重为 为 ,水银容重为 P1g由连续性方程 vaAa -vbAbAa = (0.05)4Ab 二寞di '二翼 x 0.6 0.001mm22由能量方程知3 2=0 02g2g3解得：Q = vaAa = 0.00815 m3/s列管口到水银测压计出口的方程:2% (3+1.5) + % = P1gh得：h=395mmHg2g11盘直径0.3m水银3-17.一压缩空气罐与文丘

9、里式的引射管连接di,d2,h均为,问气罐压强Po多大方才能将B池水抽空出.ghPl = Pgh V1A1 =v2A2得： P0 >弓一%-1 d13-18.如图,闸门关闭时的压力表读数为49 kPa,闸门翻开后,压力表读数为 0.98 kPa,由管进口到闸门的水头损失为 1 m,求管中的平均流速.2解：由能量方程得：匕=匚+旦+儿/又h1/=1m得：v = 8.74m/s：g 2g ：gu 1A-A断面压强为3-29.直径为d700mm的管道在支承水平面上分支为d2=500mm的两支管,3 ,70kPa,管道流量Q=0.6m /s,两支管流量相等：1不计水头损失,求支墩受水平推力.2水

10、头损失为支管流速水头的5倍,求支墩受水平推力.不考虑螺栓连接的作用.解：设受水平推力为 R管道流速和支管流速分别为v1, v2 ,压强为p1,p2(1) p1A 十七1Vl =2(P2A2 +PQ2V2) cos30° +RAi二 di42= 0.385m ,2A2 = 0.196m2ViAi=1.56m/s, v2 =i.53m/s22VVo能量万程 pi + P,= p2 + V 得:p2 =70.05kPa 22代入得：R=3.294kN_' _ _由牛顿第三定律知R =3.294 kN一 一 一 ,'- 一 、 一一 © 一(2) r A + PQ1

11、Vl =2( p2 A2 + PQ2V2)cos30 +R 222pi V p p2 V 5 上222得：p2' = 64.i9Kpa代入得：R -5.30ikN . ,由牛顿第三定律知R =5.30ikN第四章流动阻力和能量损失4-3.有一圆形风道,管径为300mm,输送的空气温度 20C,求气流保持层流时的最大质量流量.假设输送的空气量为 200kg/h ,气流是层流还是紊流？解：20c时,空气的运动粘滞系数 v =i5.7Mi01m'/s二二i.205kg m3vdRe=t=2000vv2000 i5.7 i0上03= 0.i05m sQm = ：vA =i.205 0.

12、i050.32 = 8.9 1 0 kgs = 32kg h4由于层流的最大流量为32Kg/h 所以200Kg/h为紊流.4-7.有一圆管,在管内通过 u = 0.013cm2/s的水,测得通过的流量为35cm3/s,在管长15m长的管段上测得水头损失为 解：假设为层流2cm ,求该圆管内径 doq=Av ,入=64 , Re也Re.12L vhf = =2cmd 2g代入数据得：d = 19.4mm校核：Re=vd,将d = 19.4mm代入,Re<2000,计算成立 v4-12.有一 d =250mm圆管,内壁涂有 K = 0.5mm的砂粒,如水温为10cle ,问流动要保持为粗糙区

13、的最小流量为多少?解：.=1.308 10-6 m2 sk-=0.002 dk由查尼古拉兹图,得：Re=6x105dRev =.d2：；-2 Re3： Q =-d2v=-d2 -0.154m3. s4-24.为测定90°弯头的局部损失系数 ,可米用图所小的装置, AB段管长l =10m,管径d =50mm,九=0.03,实测数据为1 AB两断面测压管水头差 hf = 0.629m.23经2分钟流入量水箱的水量为 0.329m.求弯头的局部损失系数悌Q =0.329120=0.0274m3s普急= 1.396 mshfl v2d 2g210 1.396-0.03 = 0.596m0.0

14、5 2ghm2 v = 0.629-0.596 = 0.033= 一2g0. 033 八=0. 330.0994h=1.5m , V2 =3m/s,试确定4-28.一直立的忽然扩大水管,d=150mm,d2 =300mm,水银比压计中的水银液面哪一侧较高？差值为多少?解：设右侧高v1Al =v2 A2 得:2V1=16vf=隹-12A1Pf能量方程：p12- v1,一 二P22u断面压强：p1Pgh P'g ：h = p2得：P2 P1 = Pgh +加P' Pg,代入能量方程得:h: -：二2g 2g22丫2丫2=6一2g 2gh =0.219mH 0 g(1)(2)(3)解

15、：1当错误！未找到引用源.,时出流恒定(2)由于错误！未找到引用源.h A V；2g(H1 -H2) = &A2+；'2g(H 2J+ 0.1)(3)5-16.求：1 1)(3)查表得 & =0.6 , & =0.82 ,解得：H 2=1.85m解得 Q1 =3.58如图水泵抽水系统,吸水管及压水管的 求水泵所需水头. 绘制总水头线.解：1SH1 =SH2 =x 10-3 m3/s管长、管径单位为 m t给于图中,流量S数.d124d1 gQ=40X10-3mi/s ,入=0.03 .2=118.69s2-2,4二 d1 g=2106.1s 2 /m52 2)

16、H =h + ( Shh2)2Q = 23.56m (其中 h = 17+3 = 20m)3略22 .如下图管路,设其中的流量 求A、D两点间的水头损失.QA=0.6m3/s ,入=0.02 ,不计局部损失,其它条件如图,解:Q :Q :Q =.=恒:世23 34, S2, S3, S4, L2. L32185:1743:3375Q2Q3Q4 =QaS2 = 346.8 s2.m5Q221852185 1743 3375Qa = 0.18m3, s2一= S2Q2 =11.15mS1 5_8_ 4工)g d； d；Hi 5=S1 5Q2 = 13m第五章 孔口管嘴管路流动d1=40mm的薄壁孔

17、口,如题 5-33. 一隔板将水箱分为A、B两格,隔板上有直径为图,B箱底部有一直径为 d2=30mm勺圆柱形管嘴,管嘴长 l=0.1m, A箱水深H=3m恒定不变.分析出流恒定性条件H不变的条件. 在恒定出流时,B箱中水深H等于多少? 水箱流量Q为何值？=11.15 13=24.15m第六章气体射流 /1 L5OU(m)/tlOOO(rn) /zlJf6O0(niiri j/jX乩40.用m6-1圆射流以Q0=0.55m3/s,从d0=0.3m管嘴流出.试求 2.1m处射流半宽度 R,轴心速度Vm,断面平均流速Vi ,质量平均V2 ,并进行比拟.解：查表知:a=0.08 由 Sn =0.67

18、2r0 =1.26m <2.1m a在主体段R =3.40as 0.294r0R=3.40.150.08 2.1 - +0.294 i>0.15=0.72mQ0V0=-A00.55=7.78m/s0.3240.48ViV0V2V0as 0.147d00.095差 0.147d00.23as0.147d0解得:解得:解得:Vm = 5.29m/sv1 = 1.05m/sv2 = 2.5m/s6-2某体育馆的圆柱形送风口,d0=0.6m,风口至比赛区为 60m,要求比赛区风速质量平均风速不得超过0.3m/s,求送风口送风量应不超过多少m3s?解：查表知：a=0.08 由r0Sn =0.

19、672-0 =2.52m ： 60mav20.23在主体段上=V0至 0.147d0(其中 v2 = 0.3m /s, s = 60m)解得：Q0 =d0V0 = 3m3 /s4第八章绕流运动8-2在以下流速场中,哪些流动是无旋流动, 旋转角速度的表达式是什么？哪些流动是有旋流动.如果是有旋流动,它的(a)Ux=4,U y =3(b)ux =4,Uy =3x (c) Ux =4y , Uy =0(d)Ux二4yUy =3(e)Ux =4yUy - -3x(f) Ux=4y , Uy =4x(g)二4yUy =Yx (h)Ux =4 , Uy =0 Ux =4 ,Uy = -4x(j)UxUy =0 (k)Ux =4xy , Uy =0 (l)cUr 二一,