大学流体力学期末考试题型和章节复习

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1、第一章 流体的主要物理性质计算题：1 一无限大平板在另一固定平面上作如图所示的平行运动，V二0.3m s，间隙高h = 0.3mm，其中充满比重为-0.88、粘度为=0.65cP的流体，间隙中的流速按线性分布。试求：（1）流体的运动粘度 ； （2）上平板壁面上的切应力.上及其方向；（3）卜平面壁面上的切应力.下及其方向。2管道内流体速度分布为 u=2y-y2,式中u为距管壁y处的速度；试求：（1）管壁处之切应 力；（2）距管壁0.5cm处的切应力；（3）若管道直径d=2cm,在100长度的管壁上其总阻力 为若干？设流体的粘度 卩=0.4Pa s.填空题：1流体力学中的三种主要假设模型是 , 和

2、 。2粘度是衡量流体物理量，动力粘度单位是 。问答题：1作用在流体上的力有哪几种？各如何表示？有何不同？判断题：1作用在流体质点上的力有重力和表面力（错）.2液体一定是不可压缩性流体,气体一定是可压缩性流体（错）.3作用于流体上的重力可作为表面力来处理（错）.第一章流体的主要物理性质计算题:1解：(1) 65 10* 0.88 10=7.4 10J m2/s(2) .上二.二dv dyy 士 V h=65 10 0.3 0.3 10 0.65N m2。x轴方向，即顺y轴的方向看去，上平板壁面为一负平面，故所得的正值应指向负指向左边。(3) 下=W, h =0.65N, m2。下平面为一正平面，

3、故正 应指向x轴的正方向，即指向右边。2解：先求速度梯度dudy=2 _2y(1) 管壁处的切应力为% = 4=0.42 = 0.8 N/m2dy y（2）距管壁0.5cm处的切应力为当 y=0.5cm 时dudy=2-2 0.51s所以4dy= 0.4 1 =0.4 N m2(3) 当d=2cm,l=100m时的总阻力为T = 0二dl =0.8 二 2 10“ 100=5.026 N填空题：1连续介质假设，不可压缩流体假设，理想流体假设2 粘性,Pa S问答题：1答：作用在流体上的力有质量力和表面力二种不同在于:质量力属于非接触产生的力，是力场的作用表面力属于接触产生的力质量力作用在流体的

4、每一个质点上，表面力作用在流体的表面上质量力与流体的质量成正比,（如为均质体，与体积成正比）,表面力与所取的流体的表面积成正比第二章流体静力学计算题：1 有如图所示的容器 A和B用U型测压计来测量它们的压差。容器A中液体的比重是A = 0.85。容器 B 中液体的比重是、b =1.2。zA = 200mm, zB = 240mm,h = 60mm。U型测压计中的介质为汞，问压差是多少？2 推导满装液体的圆柱形容器，在绕垂直轴做等加速度旋转时压强的表达式。（a）容器的顶盖中心处开口；（b）容器的顶盖边缘处开口。3 铸造车轮时，为使铸件致密用离心铸造。已知铸机转速n=600转/分，铁水重度 =88

5、70牛顿/米3,轮缘m点出的半径为450毫米，高铸件开口处顶面的垂直高度为200毫米，求铸造时轮缘m点处的相对压强。4如图所示（a）和（b）为两个尺寸相同的圆柱形水筒，其高度为H，半径为R，顶盖上各开有小孔与大气相通，大气压为 Pa。（a）图中的小孔开在盖的中心，艮卩 r=0处，（b）图中 的孔开在顶盖的边上，即 r=R处，设两个筒中都装满了水，都以等角速度 w旋转。（1）求两种情况下，桶中流体的压力分布。 2(2)已知 R=12cm ,w=30 n /s。求顶盖上A点(r=10cm)处的压强p.a.，两个桶中的p.a有无差别，为什么？5 一离心水泵的体积流量为Q =20m3/h，安装高度hs

6、 =5.5m，吸水管内径 d2=100 mm，吸水管阻力hw =0.25m水柱，水池面积足够大，试求水泵进水口处以mmHg表示的真空度。水6圆柱形容器充满液体，顶盖在温10C此时水的运动粘性系数u如图所示。当液体随同容器以2h=2米，加速度 a=4.9米/秒，角速度w旋转时，分别求 A点，B点压强。-JhB4r11bF4F7图中所示为一等加速向下的运动容器，其中盛水，水深试确定(1 )容器底部的流体静压力 若干？(2 )以多长的加速度运动才能使容器底部为大气压力?(3 )以多大的加速度运动才能使容器底部为完全真空?h1 P填空题：1帕斯卡原理是根据 方程得到的。2皮托管是用来测量 的仪器。3

7、情况下，可采用斜管压力计以提高测量精度。判断题：1静止流体中任意一点流体压强大小与作用面方向有关。(1)2流体的静压强是指在静止流体中，单位面积上的外法线作用力(1 ).3静止流体中任意一点流体压强大小与作用面的方向无关(2 ).4静止流体中任意一点流体压强大小与作用面的空间方向无关，只是该点空间坐标的函数(2) .5在静止的不可压缩均质重力流体中，任意点处单位重量的总势能与该点的高度有关(1 ).6流动流体的动压就是流体速度为零处的压强(1 ).27伯努利方程Pgz二常数，适用于不可压无粘流体的有旋稳定流动(1 ).r 28真空度就是绝对压力小于大气压力时的相对压力。(2 ).9在柏努利方程

8、实验管路中的静压力均为负值，说明气体是倒流的(1 ).10用斜管压力计可以判断来流的正负，但用U型压力计不能判断之气体的绝对压力(1)11气体的绝对压力就是表压力加上当地的大气压力 (2 ).第二章流体静力学计算题：U型计中0-0面上两边压1解：在重力场的作用下，同一液体同一水平面上压力相等。故力相等，从而应有：Pa Wa =Pb Eg Zb - h 二；汞gh所求的压差.中=卩人Pb - /gzB - dgzA - gh尸汞-=1.2 1000 9.81 0.24-0.85 1000 9.81 0.2 9.81 0.06 13.6 1000-1.2 1000= 8456N . m22解：先推

9、导完全开口时的压强表达式。如图所示，根据达朗贝尔原理作用在液体质点上 的质量力除重力外，还要虚加一个离心惯性力。于是，作用在单位质量液体上的质量力在坐 标轴x,y,z方向的分力为2 2fxr co sxfyrsi nyfz 一 -g代入欧拉平衡微分方程式1f g r a d p0写成压差式，即dp 二(fxdx fydy fzdz)22- xdx ，ydy _ gdz)积分得2x22 2 ygz) C2当 r =0, Z =0时 P = Pa 于是C = Pa，就有八22-z).v rP(cg若用相对压强表示，则有r2Pf-z)(a)容器中心处开口的情况容器在旋转时，其内液面应呈抛物面，但受顶

10、盖限制，液面不能形成抛物面。虽这样，挨着顶盖的B液面(见图)上各点的压强，仍然是按抛物线规律分布的。等角速度旋转时的压强一般表达式-z) C2 2 伽灼r pr由边界条件r = 0, z = 0, p二Pa，确定C = pa，于是2g-z)式中（r,z）表示点的位置，在容器中z均为负值。这就是中心开口时的压强分布表达式，从式中可以看出，其绝对压强值为一个大气压。（b）顶盖边缘开口的情况液体借离心力往外甩，显然越离中心远出压强越大，最大压强在边缘处，由于顶盖边缘开口，故边缘处的绝对压强值为pa。可以看出，其他各点处的压强均有真空存在，越近中心真空度就越大。由于顶盖的存在，未能形成抛物面形的自由也

11、面，但紧接顶盖B面上各点的压强值，仍然是按抛物线规律分布的。由等角速度旋转时的压强一般表达式-z) C由边界条件r二R,z =0时 p = Pa，确定 C二Pa 于是有gP =(Pa-12g-z)这就是边缘开口时压强分布表达式。可以看出，在容器内紧接顶盖的 真空。B面上除边缘外均为3解：这是属于上例中中心开口的情况，已得此时相对压强的表达式为22g-z)将 r = 0.45m, z= -0.2m,= 20二 / s 带入得Pm = 68700(20 二)2 0.4522 9.81-(一0.2)= 2.810 108N /m2 = 28.64atm所以，铸件以每分钟600转旋转时，在坐标为（0.

12、45、一 0.2）处的相对压强值为 28.64atm。若只计及m点处的位压pm ，则pm = h = 68700 0.2 =13.74 103 N / m3 = 0.1437atm所以 p = PmPm 二 28.64 0.14 =28.78atm但比较起来， Pm Pm 可取 p二Pm 。4解：（1）根据题意，两种情况下桶内水中的压强分布均可用下式表示:1 2 2p w r -勺z c代入图（a）的边界条件r=0,z=0时, 得p= p.a，所以图（a）中的压强分布为(b)1 2 2 p = 2 w r - :?gz pa对于图（b）的情况，对式（a）代入图（b）的边界条件r=R,z=0,

13、p= p.a,得 C = PaW2R2 ,2所以图（b）中的压强分布为1222p吃w(r-R)-z pa (c)（2 ）将A点的坐标代入（b）式中得，相对压强Pa - Pa = :?g w2r/ =45N/cm22将 点的坐标代入式中得，相对压力Pa -Pa1 2 2 2二w2(r2 - R2) - -1.98N /cm 2g由以上分析可知，由于两种情况桶内流体的运动状态相同,所以其压强分布是按抛物面规律分布。但由于其开孔位置不同，边界条件也不同，所以A点的压强大小也不同。5解：选择1-1截面（水池面）和2-2截面（水泵进水口）写伯努力方程，取池面为基准，乙=0Pl = Pa6水池面足够大，可

14、视V=0,水粘性系数为U =1.308*10 - m/sPl二 d 24d220 43.14 3600 0.12二 0.71m/s2=1vd 0.71汉0.14讨竹亠、十7丄“ 厂1.308 0心.40 2300吸水管内为紊流流动，故取a2g水泵进口处真空度pa - p2咗兀5.5功22g29.8 gEh2。换算成水银柱：；h yv h2O5.78 1hg13.6= 0.425mhg =425mmhg6解：对于旋转坐标系的离心场，用圆柱坐标（r,z ）表示，取 oz向上，原点在A点，质量力为离心力和重力f = xi y j z w2xiw2yj -gk由压强分布规律 dp二；w2xdx - w

15、2ydygdz积分2p2亍荷号七c1 2 2hwrgz cr 二 r0 ,z = h时,p=0 代入 p:w2 r2 -r02卜：g h _zA点压强:B点压强:Pa =-讪2叮：gh21 C 22Pbw r02(r =0, z = 0, p = Pa)：gh h b (r =0,z - -b, p = Pb)本题：x = y =0,z = a_g积分得：p =(a -g)z cB , Cz = 0, p = Pa- C = Pa7解：根据压力差公式：dp通式为:p = pa a - g Zp(xdx ydy zdz)各容器底部：又t z - -h, p = pa亠rh(1a)g(1) 容器底

16、部的绝对压力a4 92p=pa rh(1 ) = 980709807 2(1) =107877 N/mg9.8(2 )欲使容器底部为大气压力必须 p = paaorh (1)=0a = g = 90807m/ s2g(3) 欲使容器底部为真空Pa rh(1 - a) =0gp a980702a =g(匕 1) -9.807(1) =58.84m/srh98070 沢 2填空题：1水静力学2流速3被测液体的压力与大气压相差不多时第三章流体流动的基本方程计算题：1已知虹吸管的直径 d=150mm布置情况见附图所示，喷嘴直径d2=50mm不计水头损失,求虹吸管的输水量及管中A、B C D各点的压强值

17、。D 22文丘里流量计倾斜安装如附图所示，入口直径为d1，喉口直径为d2，试用能量方程式和连续方程式推求其流量计算公式。3 一变直径弯管，轴线位于同一水平面，转角：=60 ,直径由d 200mm变为 dB = 150mm，在流量Q=0.1ms时，压强pA = 18kN m2，求水流对AB短弯管的作用 力。不计弯管的水头损失。4有如图所示的虹吸装置。吸管直径为75mm，吸管最高点高出水面1.8m，出口低于水面3.6m ,当时的气压等于10m水柱高。不计损失，试决定出流流速、流量及最高点的压力值。5用图示的毕托管来测量气流的流速。已知被策气体的密度 r =1,23 kg m3 。若相联的差压计读数

18、h为150mm H2O，求气流速度是多少?6水从大容器壁的孔中沿水平方向流出，如图所示。设射出的流束在同一截面上各点速度，出口截面积为相同。由于地球引力作用，流束向下弯曲。若已知出口速度9OA =3cm。试求在流束在水平面成 45角处的截面积。3X2 Z7 若速度场和密度场分别为v i，3z j-（ y）k, A=4ty，问是否满足连续方ty程？8 已知一不可压缩流体的速度场v =5x2yi+16xyzj（10 xyz+ 8xz2）kmS，流体的动力粘度亠-1.002* 10 Pas，在点（2，4，-5）（单位为 m）处二yy = 40Pa。试求该点其他法向应力和切向应力。9有一个三维不可压缩

19、流场，已知其 x方向和y方向的分速度分别为223Vx二x - y z , Vy二-（xy - yz - zx），求其z方向的分速度的表达式。试计算t=0时，点（3，2,10可压缩流体流场可用下式描述：v二axi - bxyj kt2）处密度的时间变化率。（8分）11 不可压缩流体的速度分布为 ：v x=3(x+y ) v y=4y+z v z=x+y+2z试分析该流动是否连续 ？12 已知某二维不可压缩流体的速度分布为：Vx=x2siny v y=2xcosy试分析该流动是否连续 ？13 已知有一流场，其欧拉表达式为：Vx=x+t v y=-y+t v z=0求此流场的流线方程式及t=0时过M

20、(-1,-1)点的流线和迹线？14设有一不可压缩的理想流体的稳定流，其流线方程为:x 2-y 2=c.求：其加速度a的大小。当质量力可忽略时，求此情况下的压力分布方程式15 已知速度场= (x t)i (_丫 t) j，求t=0时通过点A(-1,1)的流线。16 有如图所示的装置。 H =1.2m，h= 0.474m，D = 0.3m，d = 0.15m。测压表的读数为5 =138kPa，0 =69kPa。管中有比重：=0.82的汽油流过，不计流动损失，试计算其流量。填空题：1 时变加速 度是由 于流场的 而造成 的。位 变加速 度是由于 流场的 而造成的。2 二维非稳态的流场函数表达式 。3

21、 时，流线和迹线重合且流线形状不变。4 描述流体运动方法有 和 两种方法判断题：1 由拉格朗日研究方法可得到流线 ,由欧拉研究方法可得到迹线 ()2 若流场是稳定的，则流场中所有流体质点的运动加速度为零().3 若流体运动是一维的，则流体运动的轨迹必定是直线().().4 流体运动的连续性方程是牛顿第二定律应用于流体系统或微团而导出的5 流体作稳定流动时必然无加速度（）.26 伯努利方程gz二常数，适用于不可压无粘流体的有旋稳定流动（）.r 27 N-S方程和Euler方程推导过程中，控制体微团所受的力不同，即N-S方程中存在粘性切应力且法向应力大小与方向有关。 （）.问答题：1描述流体运动的

22、方法有哪两种？各有何特点？试做一下比较。2 流线；迹线有何异同点？第三章流体流动的基本方程计算题：1解：（1）取喷嘴出口处为计算高程的基准平面，写1 1和2-2断面的能量方程式:22PM1 z 1 2g2v0 4 0 =0 0-2gv2 = 8.86m s 2 2 2Qd2v20.05 8.86 =0.0174 m44(2) 根据连续方程式：V2 d222 d= 8.86 I 501150 丿-0.984m s2VA2Vb2Vc2g 2g 2g2二乞=0.0494m 2g（3）写1 1和A A断面的能量方程式:22gPAZA22gPa =68.2kN m2(4) 同(3)可得:pD =3.59

23、kN m2Pb =-0.48kN m2 Pc =-20.1kN m22解：对断面1和2写能量方程式(不计水头损失)PiY2V12gP2Vz22V22gdi22gdi：d2 1； 1式中K为仪器固定常数，故流量公式得使用与流量计倾斜放置的角度无关。考虑到水头损失和流速分布不均匀的影响，实际流量公式为:式中J称为流量计的流量系数，其值一般为0.95 U 0.98 。对于用汞比压计测量流量时:对于用液体比压计测量气体流量时:Q = JK3解：求解留题与边界的作用力问题, 量方程式。般都需要联合使用连续方程式,能量方程式和动(1)用连续方程式计算vA和vB :Vb4Q二 d：4Q二 dp4 0.12

24、= 3.18 m： s 二 0.224 0.12 =5.66m/s二 0.1522出-0.515m2g=1.633m2g(2) 用能量方程式计算Pb：2 2+ 訂 v： VbPb = Pa-2g 2g= 18 9.81(0.515-1.633) = 7.03 kN. m2(3)将流段AB作为隔离体取出，规定坐标的正方向，假定弯管反力Rx和Ry的方向，写x和y两个坐标方向的动量方程式Fx二Q Vbx - VxQ VBy -VAy将本题中的外力和流速代入上式，应注意力和流速的正负性：.2：:.20r0Pa dA -pBdB cos60 - Rx = Q vB cos60 - vA442 0 0pB

25、dBcos30 - Ry = ?Q -vB cos30 - 04将本题中的数据代入: 2 二 2Rx =180.22 -7.03 0.152 0.5 -0.15.66 0.5 - 3.18 1= 0.538kN44兀2Ry =7.030.152 0.866 0.1 5.66 0.866 = 0.598kN4(4) 结论：流体对弯管的作用力与弯管的反力大小相等，方向相反，故对图中坐标方向其作用力为:沿x方向为O538kN， 沿y方向为 0.598kN 。4解：对-C两点列出不计损失的能量方程，可得:2h2V 二 2gh2 二【2 9.81 3.6 二8.4 m s。流量为:2Q =ird2V/4

26、 =3.14(0.75 ) 8.4/4 =0.0371 m3/s。为求地B点的压力值，可对 A B两点列能量方程。以绝对压力计算，可得:pApB V2h2 = h2 h1函。Pa. =10mH2O、V =8.4ms代入上式，就有:3.6 10 =5.4Pb8.4 2 9.81，PbT=4.6mH2O =45.1 103N m2。解：运用能量方程于毕托管，可得:Ps - P。V。2 . 2 h水-气=汐02;2。将数值代入，就有:0.15 9810-1230 9.81=123OVo2 2，V 48.9m s。解：取A,、A2之间的流束段为控制体。A恰好在流束与水平面成 45角的处。对于不可压缩一

27、维流动，由式（3-22 ）得式中V2在水平方向的分量应等于 V1，因为忽略空气的阻力，流体质点在水平方向的速度分量应保持不变，即 v2二cos45 = v1，代入上式可得7 解:72A, =Acos45 =3*0.707 = 2.12cm2把连续方程式（3-24 ）左端展开，并利用给定的速度场和密度场计算CP + &(Wx)十次Pvy)十陨叭 :t: x,:y,:z二兰vx Xy匸Yz兰 Q n空y vz)x :y :z :x :y :zx=4y ()*0 3z2 * 4t (ty3z2y)* 0 4ty(0)t y=0说明给定速度场和密度场满足连续方程8解:因为Vx2=5x y,vy =16

28、xyz,vz2-(10 xyz 8xz ),所以xyyz汽y7(y:x:zxzM) =1.002* 10 (16yz 5x2) = -0.301Pa y：v7Qz) =1.002*10 (16xy-10 xz) =0.228Pa :y为=1.002*10(0-10yz -8z2) =0Pa x由于cyy一p 2匕一p 2* 1.002*10*16xz=-p -0.321 = 40.0Pap=39.7Pav*_3-xx=-p 2 x = -39.7 2*1.002*10 *10 xy = 39.5Pa ex-zz=-p 239.7 2*1.002*10”* (-10 xy-16xz)盘二-39.

29、5Pa解:不可压缩的流体的连续性方程为:v+.r,L、.r,x:y:z由已知条件Vx= 2x, x巴 -(X z)，将其代入连续方程，得 yVz积分后，得-:z-xzz2vz - -xz J C(x, y)2积分常数可以是常数，也可以是x,y的函数。可以满足本题所要求的vz表达式有无穷多个。取最简单的情况，即C（ x,y）=0,则2zvz = -xz2-10 解：* : v0，” 兰=_可甫=+上 j + k kxi -bxyj b上七=_（a bxb* ctl汝cy氐丿当 t=0,x=3,y=2,z=2 处：a _ 3b =3b_akg/m3st11 解：xVy、Vz- 3 xy3、4y z

30、2、x y 2z = 3 4 2 = 0:x:y:z:x：:y:z不满足连续方程流动不存在vx:x12解：符合连续方程eVQ2d十 y=(x2si ny)+(2xcosy)=2xs in y+(-2s iny)=O:y:xjy,流动存在 13解：/ Vz=O,说明是二维流场，又tv与t有关,是不稳定流场由流线微分方程式dx dyx t - y t两边同时积分 In x t & = -In y -tc2In x t yt 二 cx t y-t = c = t = 0,x = T, y = T代入得 c = 1z = B过M(-1,-1)点的流线方程为xy=1的双曲线又因为有： dtdydt=vx

31、 = x tx=c1et-t-1 y=c2et+t-1=vy - - y t=求积分得迹线方程当 t=0,x=_1,y=_1代入C1=C2=0.过M(-1,-1)点的迹线方程为 x=-t-1 y=t-1消去变量t, 得 x+y=-22 214解：流线方程:x -y =c.为二维理想稳态流体已知流线微分方程形式dx dy:VxVyVydx _ Vxdy =02 2-y =c两边同时微分2xdx-2yd y=0 Vx=2y v y=2x对于稳定流:-：Vy;:t-；：t -；：Vx：:2yjxex：Vy：2x7=-0.：Vx:x=2二:xy/Vy:2x =o-:yax= 2x2 = 4x ：= a

32、y-2y 2 =4y*八；V心根据理想流体运动微分方程：忽略质量力，二维流：PJX鱼-y2X- P4 二-空.x4xdx ydy = _dp= 2：x2 y2 = _p y15解：由生Vx=dyVydz本题流线方程为dxdyVz求某一瞬时的流线应把时间t看作常数，积分上式得ln(x t) = -In( -y t) ln c即(x t)(t - y)二 c这是任一瞬时的流线族。t=0时的流线族为xy=c由于要求过点a(-1,1)的流线，把x=-1,y=1代入上式得c=-1，所以xy=-1即所求的流线方程，如图所示。把t=0,x=-1,y=1代入速度表示式得 V = -i - j，即t=0时A点的

33、速度vxT,vy-1，所以流线方向如图可、箭头所示。16解：由能量方程可得:?g 2g-g 2g可以看出，要计算此流量，首先需求出 由压力表的读数值可得:(138 69)灯03QI 0.82 103 9.8=7.39 m 液柱。由差压计读数值可得:= =0.457 13.57 _0.82 =7.39m液柱。0.82代入能量方程，再运用连续方程，就可得到:VjD44 -1J2g 7.39=739，V1D4d4-1JtD2/3.14(0.3 )*9.81 x严=。口3/$。 (0.3 0.15) -1填空题：5 不稳定，不均匀6.v=f(x,y,t)7.稳定流动时8.拉氏法，欧拉法判断题：8(V)

34、.( x ).( x ).( x ).( x ).( x ).( V).问答题：1答：有欧拉法和拉格朗日法。欧拉法着眼于充满运动流体的空间，以流场中无数个固定的空间点为研究对象，寻求流体质点通过这些空间点时，运动参量随时间的变化规律。拉格朗日法着眼于流体质点， 以各个运动着的流体质点为研究对象，跟踪观察流体质点运动轨迹，及运动参量随时间的变化规律。二者比较：利用欧拉法得到的是场，便于采用场论这一数学工具来研究。利用欧拉法加速度是一阶导数，而拉格朗日加速度是二阶导数，在数学上偏微分求解容易些。2答：二者都是空间流场中的曲线簇，均与流体运动有关迹线是由拉氏法的得到的，流线是由欧拉法得到的 迹线与流

35、体质点有关，与时间无关.流线形状与时间有关.稳定流动时，流线和迹线重合，流线形状不变. 流线是某一瞬时的一条空间曲线，且曲线上任意一点的切线方向都与该点流体质点的速度方向相重合.迹线是流体质点在一段时间内的运动轨迹第六章粘性流体管内流动计算题：1内径D=700的烟囱，由于烟囱的抽吸作用，使炉膛出现hi=10mm水柱的真空度，烟囱内燃气密度p i=0.7kg/m3,外部的空气密度为 p =1.2kg/m3，炉膛过流断面 Ai=2A2, A2为烟囱过流断面面积，烟囱内壁沿程阻力系数入=0.02，折角管的阻力系数Z =0.7，求（1）当使烟囱通过M =8000 kg h的燃气质量流量时所需的烟囱高度

36、。（2）当烟囱高度为26m时, 可通过的流量为多大？2当圆管紊流的真实流速分布按指数规律分布U二UmaxyRn时，n为随雷诺数而变的指数，一般n=1/51/10。求这种紊流的动能修正系数a和动量修正系数 3，当n=1/7时，a和3应为多大？3如图所示为一层流的突然扩大管段，设1与2截面上的真实流速分布为抛物线形，其平均流速分别为Vi与V2，试导出层流的突然扩大圆管的局部阻力表达式。014 沿直径d = 200mm，绝对粗糙度0.2mm，长丨=3000m的圆形无缝钢管输送密度 P=900k%3的石油，已知流量qv =27.8*10吹，油的运动粘度在冬季十w =1.092* 10 ，夏季 v$ =

37、0.335*10“ /.试求沿程损失 hf。5 普通钢管的内径d =20cm。绝对粗糙度；=0.15mm，水平放置。水的运动粘度v =0.01cm?S，若测出在丨=45m长的管段上的沿程损失 hf =3m，试求流量qv为多少？6 一离心水泵的体积流量为Q =20m3/h，安装高度hs =5.5m，吸水管内径d2=100 mm，吸水管阻力hw =0.25m水柱，水池面积足够大，试求水泵进水口处以mmHg表示的真空度。水温10C此时水的运动粘性系数u-6=1.308 X10 m/s.7 如图所示，一突然扩大管段d1=50mm,ck=100mm水流流量Q=16r3/h比压计内所装测3试液体为四氯化碳

38、，r=15.7KN/m ,h=173mm,试确定此突然扩大管段的局部阻力系数并与理论值比较。（已知水的粘度u =1.141 x 10-6m/s）8 水在直径d=100mm的管中流动,流速V=0.5m/s,水的在运动粘度u =1 x 10-6m!/s.试问水管72中呈何种流动状态？倘若管中的流体是油,流速不变,但运动粘度u =3.1 x 10- m/s.试问油在 管中又呈何种流动状态 ？9已知上下游的距离为 H,2截面处压强为P2,液体在所处温度下的饱和压强 ps,虹吸管总长 为L,内径为d，沿程损失系数用入表示，总的局部阻力系数用x k表示.1-2管段的管长用Li表示，局部损失系数用表示，求管

39、内通过的体积流量.允许的吸水高度h.10截面突然扩大管道 K理论计算。11 图中为一并联管路，1 1 = 30m, d仁50mm 1 2=50m d2=100mm管路上各种局部阻力系数之和为刀k=3 .又沿程阻力系数 入 1=0.04, A2=0.03.流量Q=25l/s,并联管路内流量的分配 及阻力12 如图所示，水箱中的水通过直径d，长度为I，沿程损失系数为-的铅直管向大气中泄水。忽略铅直管进口处的局部损失，求h为多大时，泄水流量 qv与I无关？13 利用图所示的虹吸管将水由 I池引II池。已知管d，虹吸管总长l=20m , B点以前的管段长li=8m，虹吸管的最B离上游水面的高度 h=4

40、m，两水面水位高度差H=5m。设沿程损失系数，=0.04，虹吸管进口局部损失系数i =0.8，出口局部损失系数e =1，每个弯头的局部损失系数b =0.9。假设大气压强Pa=105pa，水温t=20 C,时的饱和蒸汽压强 pv=2420 pa ,管内流量为多少？吸水高度h不能超过多少？14如图所示，在两水槽间连一管路ABC，此管路的内径为 d，长为I ;在两水槽水面差为H时，通过管路的流量为 Q;由图（b）可见，若在管路的中央B处（I/2处）分成两个管，此两管的内径也是 d，在两水槽水面差仍为H时，其流量为 Q。设摩擦阻力系数 入为常1 在水力光滑管中，粗糙度对沿程阻力损失没有影响。（）.()

41、.2 管内流动时紊流任一截面处速度分布比层流更趋均匀。（3 速度大即为紊流，粘度大即为层流（）.4 紊流流动中，时均参数代表了紊流的主流，而脉动速度小得多，没有任何研究价值.（）.5 紊流运动粘度 m与流体运动粘度U都是流体的物性参数,与Re和紊流程度有关.（）.问答题：1 尼古拉兹实验曲线分为哪几个区域？各区域名称及各自特点（用函数表达式表示）？其中哪个区为自模化区？为什么？作为模型中的流动是否进入自模化区的标志是什么？2 圆管内充分发展的层流状态其速度分布:Vx与Vxmax间的关系？入表达式？3 圆管内紊流流动结构及其速度分布:Vx与Vxmax间的关系？入表达式？第六章粘性流体管内流动计算

42、题：1解： （1）先求出通过烟囱的燃气流速为、/M4汉 8000V2厂3600A3600 二 0.72 0.7-8.25m s对炉膛1-1及烟囱出口 2-2列伯努利方程式2 2 2 2土 匹=H 止堂 丄尘 乞（1）2g 讥讥 2g D 2g 2g由烟囱外静止大气可得静压强关系式为P1a = P2aPHp2a为烟囱出口处的大气压强，并有P2a = P2 二 P1a 一 gHP1a为炉膛水平面的大气压，有P1a-P1 二 gh1将以上各值代入（1）式得Pwgh =gH（P-pj+学|钥 -1一 2 內丿D丄 0.7 汉8.242 r98.1 =9.81（1.2-0.7）H1.45 -0.028H

43、】2所以 H=31.4m(2) 当H=26m时，并将V2 =4M *i二D2代入(1)式得wghi -gH -入gH= 2d48M2La1-1H扎D二D2M =42ig%hi H 1所以V 二丄 RudAA 0u maxRn2 二 rdy0 u max2 二 R - y dy2 maxARnR“0 Ryn -yn1 dy(1)2umaxRn2Ryn1IL n - 12umaxs丿=1.65 kg . s = 5940 kg h2解：首先应求出管中的平均流速，即动能修正系数R 30从1AV73UmaxR2二 R 一 y dy2umaxV3R3n 2R3n 23n 13n 23n 2n 1 3 n

44、 2 34 3n 1 3n 2动量修正系数为123 解:AV_ 1AV2R 2u2dA2nR 2 y .)UmaxR I 2 兀(R-y dy2u；axR2n 2 R2n 2V2 R2n 2 f 2n (vi /2g)2 2=尬汽 1 2/d2)咎V2/2g)+k (V2 /2g)2又 Vi=4Qi/ nd2V2=4Q2/ nd ?(Q Q2=0.2i6又 Q=Qi+Q2= 0.0253Qi=0.004m /s=4.4 1 /s Q2=20.6 1 /s2二 V i=Qi/0.785d i =2.24m/s12解：要确定流量，首先应求出管中的流速。对如图中1-1液面和铅直管出口列伯努利方程Zi2v1P1_V 石hwP2因为V10, P1并且P2将它们代入伯努利方程得2g2v2d 2g2gd(h+l)l)d当 h 时，v2 =、2gd / 二，qv2二 d v2 /4 与 l2无关。HB13解：以下流液面为基准，对上、下游液面列伯努利方程所以流速为流量为：qv对上游液面和2gH2 9.8 5d- i 2eo.o处门+。.8+299 + 1=2.9m/sd2：:.23v 0.12.9=0.0228m /s44B点列伯努利方程2 |=(H h)鲁亦( d ， b)V2g 2g2g