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流体力学答案1-6当空气温度从增加至时,值增加,容重减少,问此时值增加多少?1-7图示为一水平方向运动的木板,其速度为,平板浮在油面上,油深,油的,求作用于平板单位面积上的阻力? 1-9一底面积为,高为的木板,质量为,沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动,已知,求润滑油的动力粘滞系数? 1-10一个圆锥体绕其铅直中心轴等速旋转,锥体与固定壁的间距为1mm,全部为润滑油充满,0.1Pa.s ,当旋转角速度16s1,锥体底部半径R0.3m,高H0.5m时,求:作用于圆锥的阻力矩。解: 取微元体, 微元面积: 阻力矩为: 阻力: 阻力矩1-14图示为一采暖系统图,由于水温升高引起水的体积膨胀,为了防止管道及暖气片胀裂,特在顶部设置一膨胀水箱,使水的体积有自由膨胀的余地,若系统内水的总体积,加热前后温度差,水的热胀系数,求膨胀水箱的最小容积?因为 所以 锅炉散热片膨胀水箱2-2在封闭管端完全真空的情况下,水银柱差,求盛水容器液面绝对压强及测压管中水面高度?2-6封闭容器水面的绝对压强,当地大气压强,试求(1)水深的A点的绝对压强和相对压强?(2)若容器水面距基准面高度,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()测压计的读数值?(1)(2)(3)2-8已知水深,水银柱高度,大气压强水银柱,连接橡皮软管中全部都是空气,求封闭水箱水面的绝对压强及真空度?将1.2m的水柱高度换算为水银柱高度为:则水面的绝对压强为:2-14.封闭不水箱各测压管的液面高程为:,问为多少? 2-19在水管的吸入管1和压出管2中装水银压差计,测得,问水经过水泵后,压强增加多少?若为风管,则水泵换为风机,压强增加为多少?(1)(2)2-23一直立煤气管,在底层测压管中测得水柱差,在高处的测压管中测得水柱差,管处空气容重,求管中静止煤气的空重?煤气H2-30密闭方形柱体容器中盛水,底部侧面开的矩形孔,水面绝对压强,当地大气压强,求作用于闸门的水静压力及作用点?2-34. 封闭容器水面的绝对压强,容器左侧开一2*2米的方形孔,复以盖板AB,当大气压时,求作用于此盖板的水静压力及其作用点?解: 2-36.有一圆滚门,长度,直径,上游水深,下游水深,求水作用于圆滚门上的水平和铅直分压力? 3-4. 设计输水量为的给水管道,流速限制在之间。试确定管道直径,根据所选的直径求流速,直径规定为的倍数。:因为流速限制在之间,故A的范围为:,即之间,则d取300mm此时,实际流速为3-8空气流速由超音流速过渡到亚音速时,要经过冲击波。如果在冲击波前,风道中流速,密度,冲击波后,速度降低至,求冲击波后的密度?3-9管路由不同直径的两管前后相接所成,小管位直径,大管直径。水在管中流动时,A点的压强,B点的压强,B点的流速。试判断水在管中流动方向,并计算水流经两断面间的水头损失。以A断面的管轴为基准面计算各断面的单位能量。 由A流向B 3-10油沿管线流动,A断面流速为,不计算损失,求开口C管中的液面高度?通过B断面中心作基准面,写A、B两断面的能量方程。3-12用水银比压计量测管中水流,过断面中点流速如图,测得A点的比压计读数水银柱(1)求该点的流速;(2)若管中流体是密度的油,仍不变,该点流速为若干?不计损失。当管中通过水时当管中通油时,3-17一压缩空气罐与文丘里式引射管联接,为已知,问气罐压强多大才能将将B池水抽出。写1、2断面的能量方程又写气罐及出口断面的能量方程代入上式所以3-19. 断面为0.2m2和0.1m2的两根管子所组成的水平输水系从水箱流入大气中,(1)若不计损失,(a)求断面流速v1和v2;(b)绘总水头线和测压管水头线,(c)求进口A点的压强。(2)计入损失,第一段为,第二段为,(a)求断面流速v1和v2,(b)绘总水头线及测压管水头线,(c)根据水头线求各段中间的压强,不计局部损失。解:(1)列0-0面和出口的能量方程,则求A的压强,则A处的流速水头为A处的测压管水头为4-1=3m总水头线和测压管水头线如左图示。(2)列0-0面和出口的能量方程,则由连续性方程:1段的中点:代入数据,计算得:2段的中点:代入数据,计算得:各段的损失为:两段的流速水头分别为:在计损失的情况下总水头线和测压管水头线如上图示。3-24. 图为一水平风管,空气自断面流向断面。已知断面的压强水柱,断面的压强水柱,空气密度,求两断面的压强损失。3-28高压管末端的喷嘴如图。出口直径,管端直径,流量,喷嘴和管以法兰盘连接,共用12个螺栓,不计水和管嘴的重量,求每个螺栓受力多少?代入沿轴向写动量方程每个螺栓受力4-3.有一圆形风道,管径为,输送的空气温度为,求气流保持为层流时的最大流量。若输送的空气量为,气流是层流还是紊流?(1)时,空气的(2)故为紊流。4-6. 设圆管直径,管长输送的石油,动动粘滞系数,求沿程损失。 故为层流4-9. 油的流量,流过直径的细管,在长的管段两端接水银压差计,读数,油的密度,求油的和值。设为层流 即验证:故为层流,假设正确。4-17. 某管径的圆管,测得粗糙区的,试分别用图4-14和式4-6-4,求该管道的当量糙粒高度K。(1)由图4-14 由 (2) 4-21. 如管道的长度不变,通过的流量不变,欲使沿程水头损失减少一半,直径需增大百分之几?试分别讨论下列三种情况:(1)管内流动为层流(2)管内流动为光滑区(3)管内流动为粗糙区解:因为且管长和流量都保持不变所以:(1)层流时,(2)光滑区时,(3)粗糙区时,4-24为测定弯头的局部损失系数,可采用图所示的装置,已知AB段管长,管径,实测数据为(1)AB两断面测压管水头差。(2)经2分钟流入量水箱的水量为。求弯头的局部损失系数。4-29. 一水平放置的突然扩大管路,直径由d1=50mm扩大到d2=100mm,在扩大前后断面接出的双液比压计中,上部为水,下部为容重的四氯化碳,当流量时的比压计读数,求突然扩大的局部阻力系数,并与理论计算值进行比较。解:理论值:实际值的计算:从1到2的损失为第八章 绕流运动1.描绘出下列流速场解:流线方程: (a),代入流线方程,积分:直线族(b),代入流线方程,积分:抛物线族(c),代入流线方程,积分:直线族(d),代入流线方程,积分:抛物线族 (e),代入流线方程,积分:椭圆族(f),代入流线方程,积分:双曲线族(g),代入流线方程,积分:同心圆(h),代入流线方程,积分:直线族(i),代入流线方程,积分:抛物线族(j),代入流线方程,积分:直线族(k),代入流线方程,积分:直线族(l),由换算公式:,代入流线方程积分:直线族(m),代入流线方程积分:同心圆2.在上题流速场中,哪些流动是无旋流动,哪些流动是有旋流动。如果是有旋流动,它的旋转角速度的表达式是什么?解:无旋流有:(或)(a),(f),(h),(j),(l),(m)为无旋流动,其余的为有旋流动对有旋流动,旋转角速度:(b) (c) (d) (e)(g) (i) (k)3.在上题流速场中,求出各有势流动的流函数和势函数。解:势函数流函数(a)()(积分;路径可以选择)(d)积分路径可以选(e)取为则积分路线可选其中(g)积分路径可以选(L)积分路径可以选 其中均可以用上图作为积分路径图4.流速场为,时,求半径为和的两流线间流量的表达式。解: 5.流速场的流函数是。它是否是无旋流动?如果不是,计算它的旋转角速度。证明任一点的流速只取决于它对原点的距离。绘流线。解: 是无旋流 即任一点的流速只取决于它对原点的距离流线即用描点法:(图略)6.确定半无限物体的轮廓线,需要哪些量来决定流函数。要改变物体的宽度,需要变动哪些量。以某一水平流动设计的绕流流速场,当水平流动的流速变化时,流函数是否变化?解:需要水平流速,半无限物体的迎来流方向的截面A,由这两个参数可得流量。改变物体宽度,就改变了流量。当水平流速变化时,也变化7.确定朗金椭圆的轮廓线主要取决于哪些量?试根据指定长度,指定宽度,设计朗金椭圆的轮廓线。解:需要水平流速,一对强度相等的源和汇的位置以及流量。驻点在处,由得椭圆轮廓方程:即:8.确定绕圆柱流场的轮廓线,主要取决于哪些量?已知,求流函数和势函数。解:需要流速,柱体半径 9.等强度的两源流,位于距原点为的轴上,求流函数。并确定驻点位置。如果此流速场和流函数为的流速场相叠加,绘出流线,并确定驻点位置。解:叠加前当 驻点位置叠加后流速为零的条件:解得:即驻点坐标:10.强度同为的源流和汇流位于轴,各距原点为。计算坐标原点的流速。计算通过点的流线的流函数值,并求该点流速。解:的流函数:11.为了在点产生10的速度,在坐标原点应加强度多大的偶极矩?过此点的流函数值为何?解:将代入得:将代入得:12.强度为的源流和强度为的环流均位于坐标原点,求流函数和势函数,求的速度分量。解:,将代入得:将代入得:绕流运动(2)18.在管径d=100mm的管道中,试分别计算层流和紊流时的入口段长度(层流按Re=2000计算)。解:层流时,根据=0.028Re,有XE=0.028Red=5.6m紊流时,根据=50可知:入口段长度XE=50d=500.1=5m19.有一宽为2.5m ,长为 30m 的平板在静水中以5m/s 的速度等速拖曳,水温为 20, 求平板的总阻力。解:取 Rexk=5105,则根据 (查表知 t=20C,) Xk=0.1m30m可认为是紊流附面层:Re=1.49108采用,则: =1.96310-3根据D=(其中)平板总阻力:D =3680 N21.光滑平板宽1.
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