流体力学大题及答案

1、四、计算题 (50 分 )30. (6 分)飞机在 10000m 高空 (T=223.15K,p=0.264bar) 以速度 800km/h 飞行，燃烧室的进口 扩压通道朝向前方，设空气在扩压通道中可逆压缩，试确定相对于扩压通道的来流马赫 数和出口压力。 (空气的比热容为 Cp=1006J/(kg K) ，等熵指数为 k=1.4，空气的气体常 数 R为 287J/(kgK)31. (6 分 )一截面为圆形风道，风量为 10000m3/h，最大允许平均流速为 20m/s，求： (1)此时风道内径为多少 ?(2)若设计内径应取 50mm 的整倍数，这时设计内径为多少 ?(3)核算在设计内径时平均风

2、速为多少 ?32. (7 分 )离心式风机可采用如图所示的集流器来测量流量，已知风机入口侧管道直径d=400mm,U 形管读数 h=100mmH 2O ，水与空气的密度分别为水=1000kg/m 3， 空=1.2kg/m 3，忽略流动的能量损失，求空气的体积流量qv。33. (7 分 )要为某容器底部设计一个带水封的疏水管，结构如图示：容器内部的压强值，最高 时是表压强 pe=1500Pa,最低时是真空值 pv=1200Pa,要求疏水管最高水位应低于容器底部 联接法兰下 a=0.1m，最低水位应在疏水管口上 b=0.2m(水密度 =1000kg/m 3，重力加速 度 g=9.8m/s2)求：

3、(1)疏水管长度 L。(2) 水封水面到疏水管口的深度 H。34. (12 分 )有一水平放置的90渐缩弯管，管内径d1=15cm,d 2=7.5cm, 入口处平均流速v1=2.5m/s,表压强 p1=6.86 104Pa，若不计阻力损失，求水流对弯管的作用力。水的密度 =1000kg/m 3 。35. (12 分)用虹吸管输水，如图所示，已知：水位差H=2m, 管顶高出上游水位 h=1m ，虹吸管内径 d=200mm ，管长为 L AB =3m,L BC=5m,L CD=4m,管路沿程损失系数 =0.026，局部损失系数有： 管路进口滤网 (带底阀 )一个， 滤网=12,B 、C 两处 90

4、圆弯两个， 每个 弯头=0.5， 管路出口 出口=1.0，水的密度 =1000kg/m 3。试求：(1) 虹吸管的流量 qv。(2)虹吸管中压强最低点的位置及其真空值。 四、计算题 (共 50 分)230T0=T+v2 /2Cp223.15 (3800 1033600)2 /(2 1006)=247.69K3(800 103/ 3600)0.741.4 287 223.15kP 0=p 1k 1M2 k 121.41.4 1 2 1.4 1=0.264 1 1.4 1 0.742 1.4 1 0.38bar231. 依连续方程( =C) v1A1=v 2A2=qv21 d )v 110000

5、43600 20=0.42m=420mm(2) 设计内径应取 450mm为 50mm的 9 倍，且风速低于允许的 20m/s(3) 在设计内径 450mm时，风速为v2qvd2244 1000023600 0.4517.46m / s32.由伯努利方程0+0+0= p +0+ g2 v 2g得 v= 2 p由静力学方程 p+水gh=0 p=-水gh 代入得 v= 2gh 水 2 9.807 0.1 1000 =40.43m/s2 2 3 qv=v? d2 40.43(0.4)2 5.08m 3 /s4433.根据流体静力学基本方程表压强 pe= gh 或 h= peg在最高压强时，管内水面应低于 O-O 面h1=pe1500g 10009.80.153m在最低压强时，管内水面应高于0-0 面01. 22 mpv 1200 h2=2 g 1000 9.8故疏水管长度L=a+h 2+h1+b=0.1+0.122+0.152+0.2=0.574m 水封水面到疏水管口深度H=h1+b=0.153+0.2=0.353m答：疏水管长度应为 0.574m，水封水面到疏水管口深度为0.353m。34.35（ 1）求虹吸管的流量：列进、出口水池水面的伯努利方程：H=hw (LAB LBC LCD) v2) 2g把已知参数代入：求得 v=1.59m/s 所以 qv=vA=0.05m 3/s （