流體力學(xué)習(xí)題解答.doc

一、填 空 題1流體力學(xué)中三個(gè)主要力學(xué)模型是（1）連續(xù)介質(zhì)模型（2）不可壓縮流體力學(xué)模型（3）無(wú)粘性流體力學(xué)模型。2在現(xiàn)實(shí)生活中可視為牛頓流體的有水 和空氣 等。3流體靜壓力和流體靜壓強(qiáng)都是壓力的一種量度。它們的區(qū)別在于：前者是作用在某一面積上的總壓力；而后者是作用在某一面積上的平均壓強(qiáng)或某一點(diǎn)的壓強(qiáng)。4均勻流過(guò)流斷面上壓強(qiáng)分布服從于水靜力學(xué)規(guī)律。5和液體相比，固體存在著抗拉、抗壓和抗切三方面的能力。6空氣在溫度為K，壓強(qiáng)為mmHg時(shí)的密度和容重分別為 kg/m3和N/m3。7流體受壓，體積縮小，密度增大 的性質(zhì)，稱為流體的壓縮性 ；流體受熱，體積膨脹，密度減少 的性質(zhì)，稱為流體的熱脹性 。8壓縮系數(shù)的倒數(shù)稱為流體的彈性模量 ，以來(lái)表示9工程大氣壓等于98.07千帕，等于10m水柱高，等于735.6毫米汞柱高。10靜止流體任一邊界上壓強(qiáng)的變化，將等值地傳到其他各點(diǎn)（只要靜止不被破壞），這就是水靜壓強(qiáng)等值傳遞的帕斯卡定律。11流體靜壓強(qiáng)的方向必然是沿著作用面的內(nèi)法線方向。12液體靜壓強(qiáng)分布規(guī)律只適用于靜止、同種、連續(xù)液體。13靜止非均質(zhì)流體的水平面是等壓面，等密面和等溫面。14測(cè)壓管是一根玻璃直管或形管，一端連接在需要測(cè)定的容器孔口上，另一端開口，直接和大氣相通。15在微壓計(jì)測(cè)量氣體壓強(qiáng)時(shí)，其傾角為，測(cè)得cm 則h=10cm。16作用于曲面上的水靜壓力的鉛直分力等于其壓力體內(nèi)的水重。17通過(guò)描述物理量在空間的分布來(lái)研究流體運(yùn)動(dòng)的方法稱為歐拉法。18 流線不能相交（駐點(diǎn)處除外），也不能是折線，因?yàn)榱鲌?chǎng)內(nèi)任一固定點(diǎn)在同一瞬間只能有一個(gè)速度向量，流線只能是一條光滑的曲線或直線。19靜壓、動(dòng)壓和位壓之和以表示，稱為總壓。20液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是極不規(guī)則的，各部分流體相互劇烈摻混，這種流動(dòng)狀態(tài)稱為紊流。21由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯呐R界流速小于 由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鞯呐R界流速，其中稱為上臨界速度，稱為下臨界速度。22對(duì)圓管來(lái)說(shuō)，臨界雷諾數(shù)值。23圓管層流的沿程阻力系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)，且成反比，而和管壁粗糙無(wú)關(guān)。24根據(jù)繁榮變化特征，尼古拉茲實(shí)驗(yàn)曲線可分為五個(gè)阻力區(qū)，分別是層流區(qū)；臨界區(qū)；紊流光滑區(qū)；紊流過(guò)渡區(qū)和紊流粗糙區(qū)。25紊流過(guò)渡區(qū)的阿里特蘇里公式為。26速度的大小、方向或分布發(fā)生變化而引起的能量損失，稱為局部損失。27正方形形斷面管道(邊長(zhǎng)為a)，其水力半徑R等于，當(dāng)量直徑de等于。28正三角形斷面管道(邊長(zhǎng)為a)，其水力半徑R等于，當(dāng)量直徑de等于。29濕周是指過(guò)流斷面上流體和固體壁面接觸的周界。30層流運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿程阻力系數(shù)與有關(guān)，紊流運(yùn)動(dòng)沿程阻力系數(shù)在光滑管區(qū)與有關(guān)，在過(guò)渡區(qū)與有關(guān)，在粗糙區(qū)與有關(guān)。31串聯(lián)管路總的綜合阻力系數(shù)S等于各管段的阻抗疊加。32并聯(lián)管路總的綜合阻力系數(shù)S與各分支管綜合阻力系數(shù)的關(guān)系為。管嘴與孔口比較,如果水頭H和直徑d相同，其流速比V孔口/V管嘴等于,流量比Q孔口/Q管嘴等于。33不可壓縮流體的空間三維的連續(xù)性微分方程是。34即氣流速度與當(dāng)?shù)匾羲傧嗟?，此時(shí)稱氣體處于臨界狀態(tài)。35淹沒出流是指液體通過(guò)孔口出流到另一個(gè)充滿液體的空間 時(shí)的流動(dòng)。36氣體自孔口、管路或條縫向外噴射 所形成的流動(dòng)，稱為氣體淹沒射流。37有旋流動(dòng)是指流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度在流場(chǎng)內(nèi)不完全為零 的流動(dòng)。38幾何相似是指流動(dòng)空間幾何相似。即形成此空間任意相應(yīng)兩線段夾角相同，任意相應(yīng)線段長(zhǎng)度保持一定的比例 。39因次是指物理量的性質(zhì)和類別。因次分析法就是通過(guò)對(duì)現(xiàn)象中物理量的因次以及因次之間相互聯(lián)系的各種性質(zhì)的分析來(lái)研究現(xiàn)象相似性的方法。他是一方程式的因次和諧性為基礎(chǔ)的。40容積泵與風(fēng)機(jī)又可分為往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式。41根據(jù)流體的流動(dòng)情況，可將泵和風(fēng)機(jī)分為以下四種類別：離心式泵與風(fēng)機(jī)；軸流式泵與風(fēng)機(jī)；混流式泵與風(fēng)機(jī)和貫流式泵與風(fēng)機(jī)。42風(fēng)機(jī)的壓頭（全壓）是指單位體積氣體通過(guò)風(fēng)機(jī)所獲的的能量增量。43單位時(shí)間內(nèi)泵或風(fēng)機(jī)所輸送的流體量稱為流量。風(fēng)機(jī)的容積流量，特指風(fēng)機(jī)進(jìn)口處的容積流量。44泵或風(fēng)機(jī)所提供的流量與設(shè)備本身效率之間的關(guān)系，用來(lái)表示。45泵或風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)是泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線 與管路的性能曲線 的交點(diǎn)。46泵的揚(yáng)程H的定義是：泵所輸送的單位重量流量的流體從進(jìn)口至出口的能量 增值。47安裝角是指葉片進(jìn)、出口處的切線 與圓周速度反方向 之間的交角。48泵和風(fēng)機(jī)的全效率等于容積效率 ，水力效率 及機(jī)械效率 的乘積。49當(dāng)泵的揚(yáng)程一定時(shí)，增加葉輪轉(zhuǎn)速可以相應(yīng)的減少 輪徑。50附面層的分離發(fā)生在減速增壓 區(qū)。附面層外主流區(qū)的流動(dòng)屬于有勢(shì) 流動(dòng)。附面層內(nèi)的流動(dòng)屬于有旋 流動(dòng)。二、判 斷 題1當(dāng)平面水平放置時(shí)，壓力中心與平面形心重合。 對(duì)2一個(gè)工程大氣壓等于98kPa,相當(dāng)于10m水柱的壓強(qiáng)。對(duì)3靜止液體自由表面的壓強(qiáng)，一定是大氣壓。錯(cuò)4靜止液體的自由表面是一個(gè)水平面，也是等壓面。對(duì)5當(dāng)靜止液體受到表面壓強(qiáng)作用后，將毫不改變地傳遞到液體內(nèi)部各點(diǎn)。對(duì)6當(dāng)相對(duì)壓強(qiáng)為零時(shí)，稱為絕對(duì)真空。錯(cuò)7某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)小于一個(gè)大氣壓強(qiáng)時(shí)即稱該點(diǎn)產(chǎn)生真空。對(duì)8流場(chǎng)中液體質(zhì)點(diǎn)通過(guò)空間點(diǎn)時(shí)，所有的運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間變化的流體叫恒定流。對(duì)9恒定流時(shí)，流線隨的形狀不隨時(shí)間變化，流線不一定與跡線相重合。錯(cuò)10漸變流過(guò)水?dāng)嗝嫔蟿?dòng)水壓強(qiáng)的分布規(guī)律可近似地看作與靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律相同。對(duì)11流線是光滑的曲線，不能是折線，流線之間可以相交。錯(cuò)12一變直徑管段，A斷面直徑是B斷面直徑的2倍，則B斷面的流速是A斷面流速的4倍。對(duì)13彎管曲率半徑Rc與管徑d之比愈大，則彎管的局部損失系數(shù)愈大。錯(cuò)14隨流動(dòng)雷諾數(shù)增大，管流壁面粘性底層的厚度也愈大。錯(cuò)15水泵的揚(yáng)程就是指它的提水高度。錯(cuò)16管嘴出流的局部水頭損失可有兩部分組成，即孔口的局部水頭損失及收縮斷面出突然縮小產(chǎn)生的局部水頭損失。錯(cuò)17當(dāng)流速分布比較均勻時(shí)，則動(dòng)能修正系數(shù)的值接近于零。錯(cuò)18流速分布越不均勻，動(dòng)能修正系數(shù)的值越小。錯(cuò)19在水流過(guò)水?dāng)嗝婷娣e相等的前提下，濕周愈大，水力半徑愈小。對(duì)20圓形管的直徑就是其水力半徑。錯(cuò)21為了減少摩擦阻力，必須把物體做成流線型。錯(cuò)22在研究紊流邊界層的阻力特征時(shí)，所謂粗糙區(qū)是指粘性底層的實(shí)際厚度小于粗糙高度。對(duì)23水泵的安裝高度取決于水泵的允許真空值、供水流量和水頭損失。對(duì)24大孔口與小孔口都可認(rèn)為其斷面上壓強(qiáng)、流速分布均勻，各點(diǎn)作用水頭可以認(rèn)為是一常數(shù)。錯(cuò)三、簡(jiǎn) 答 題1什么是粘滯性？什么是牛頓內(nèi)摩擦定律？不滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體是牛頓流體還是非牛頓流體？ 答： 粘滯性是當(dāng)流體流動(dòng)時(shí)，在流體內(nèi)部顯示出的內(nèi)摩擦力性質(zhì)。 牛頓內(nèi)摩擦定律是： ；不滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體是非牛頓流體。2在流體力學(xué)當(dāng)中，三個(gè)主要的力學(xué)模型是指哪三個(gè)？答：（1）連續(xù)介質(zhì)；（2）無(wú)粘性流體；（3）不可壓縮流體。3什么是理想流體？答：理想流體即指無(wú)粘性流體，是不考慮流體的粘性的理想化的流體。4什么是實(shí)際流體？答：考慮流體的粘性的流體。5什么是不可壓縮流體？答：不計(jì)流體的壓縮性和熱脹性的而對(duì)流體物理性質(zhì)的簡(jiǎn)化。6為什么流體靜壓強(qiáng)的方向必垂直作用面的內(nèi)法線？答：由于流體在靜止時(shí)，不能承受拉力和切力，所以流體靜壓強(qiáng)的方向必然是沿著作用面的內(nèi)法線方向。7為什么水平面必是等壓面？答：由于深度相等的點(diǎn)，壓強(qiáng)也相同，這些深度相同的點(diǎn)所組成的平面是一個(gè)水平面，可見水平面是壓強(qiáng)處處相等的面，即水平面必是等壓面。8什么是等壓面？滿足等壓面的三個(gè)條件是什么？答： 在同一種液體中,如果各處的壓強(qiáng)均相等由各壓強(qiáng)相等的點(diǎn)組成的面稱為等壓面。滿足等壓面的三個(gè)條件是同種液體連續(xù)液體靜止液體。9什么是阿基米德原理？答：無(wú)論是潛體或浮體的壓力體均為物體的體積，也就是物體排開液體的體積。10潛體或浮體在重力G和浮力P的作用，會(huì)出現(xiàn)哪三種情況？答：（1）重力大于浮力，則物體下沉至底；（2）重力等于浮力，則物體可在任一水深處維持平衡；（3）重力小于浮力，則物體浮出液體表面，直至液體下部分所排開的液體重量等于物體重量為止。11等角速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)液體的特征有那些？答：（1）等壓面是繞鉛直軸旋轉(zhuǎn)的拋物面簇；（2）在同一水平面上的軸心壓強(qiáng)最低，邊緣壓強(qiáng)最高。12什么是絕對(duì)壓強(qiáng)和相對(duì)壓強(qiáng)？答： 絕對(duì)壓強(qiáng)：以毫無(wú)一點(diǎn)氣體存在的絕對(duì)真空為零點(diǎn)起算的壓強(qiáng)。相對(duì)壓強(qiáng)：當(dāng)?shù)赝叱痰拇髿鈮簭?qiáng)為零點(diǎn)起算的壓強(qiáng)。13什么叫自由表面？答： 和大氣相通的表面叫自由表面。14什么是流線？什么是跡線？流線與跡線的區(qū)別是什么？答： 流線是某一瞬時(shí)在流場(chǎng)中畫出的一條空間曲線，此瞬時(shí)在曲線上任一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的速度方向重合，這條曲線叫流線。 區(qū)別：跡線是流場(chǎng)中流體質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間過(guò)程中所走過(guò)的軌跡線。流線是由無(wú)究多個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成的，它是表示這無(wú)究多個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)在某一固定瞬間運(yùn)動(dòng)方向的曲線。而跡線則是在時(shí)間過(guò)程中表示同一流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的曲線。15什么是流場(chǎng)？答：我們把流體流動(dòng)占據(jù)的空間稱為流場(chǎng)，流體力學(xué)的主要任務(wù)就是研究流場(chǎng)中的流動(dòng)。16什么是歐拉法？答：通過(guò)描述物理量在空間的分布來(lái)研究流體運(yùn)動(dòng)的方法稱為歐拉法。17什么是拉格朗日法？答：通過(guò)描述每一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)達(dá)到了解流體運(yùn)動(dòng)的方法。18什么是恒定流動(dòng)？什么是非恒定流動(dòng)？答： 動(dòng)平衡的流動(dòng)，各點(diǎn)流速不隨時(shí)間變化，由流速?zèng)Q定的壓強(qiáng)、粘性力也不隨時(shí)間變化，這種流動(dòng)稱之為恒定流動(dòng)反之為非恒定流動(dòng)。23什么是沿程損失？答： 在沿程不變的管段上，流動(dòng)阻力沿程也基本不變，稱這類阻力為沿程阻力，克服沿程阻力引起的能量損失為沿程損失。24什么是局部損失？答：在邊壁急劇變化的區(qū)域，阻力主要地集中在該區(qū)域中及其附近，這種集中分布的阻力稱為局部阻力?？朔植孔枇Φ哪芰繐p失為局部損失。22什么是單位壓能？答：是斷面壓強(qiáng)作用使流體沿測(cè)壓管所能上升的高度，水力學(xué)中稱為壓強(qiáng)水頭，表示壓力作功所能提供給單位重量流體的能量，稱為單位壓能。26為什么虹吸管能將水輸送到一定的高度？答： 因?yàn)楹缥軆?nèi)出現(xiàn)了真空。25什么是水力半徑？什么是當(dāng)量直徑？答：水力半徑R的定義為過(guò)流斷面面積和濕周之比，即；當(dāng)量直徑。27什么是氣蝕現(xiàn)象？產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象的原因是什么？答：氣蝕是指浸蝕破壞材料之意，它是空氣泡現(xiàn)象所產(chǎn)生的后果。原因有下：泵的安裝位置高出吸液面的高差太大；泵安裝地點(diǎn)的大氣壓較低；泵所輸送的液體溫度過(guò)高。四、計(jì) 算 題1 圖示為一采暖系統(tǒng)圖。由于水溫升高引起水的體積膨脹，為了防止管道及暖氣片脹裂，特在系統(tǒng)頂部設(shè)置一膨脹水箱，使水的體積有自由膨脹的余地。若系統(tǒng)內(nèi)水的總體積m3，加熱前后溫差oC，水的膨脹系數(shù)，求膨脹水箱的最小容積。 解 由得： m3 故膨脹水箱的最小容積為m32 有一矩形底孔閘門，高 m，寬 m，上游水深 m 下游水深m。試用圖解法及解析法求作用于閘門上的水靜壓力及作用點(diǎn)？ 解 kN 作用于閘門中心 圖解 kN3 寬為1m，長(zhǎng)為AB的矩形閘門，傾角為，左側(cè)水深 m，右側(cè)水深 m。試用圖解法求作用于閘門上的水靜壓力及其作用點(diǎn)？ 解 壓強(qiáng)分布圖略，根據(jù)圖計(jì)算如下： kN m4m，閘門可繞C點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。求閘門自動(dòng)打開的水深為多少米。 解 故 m C點(diǎn)是合力作用點(diǎn)的極限點(diǎn)，當(dāng)其高于C點(diǎn)閘門自動(dòng)打開。 m 即m時(shí)，閘門便自動(dòng)打開。5 有一圓滾門，長(zhǎng)度 m，直徑 m，上游水深 m，下游水深m，求作用于圓滾門上的水平和鉛直分壓力。 解 kN kN6 一弧形閘門AB，寬 m，圓心角 ，半徑 m，閘門轉(zhuǎn)軸恰與水面齊平，求作用于閘門的水靜壓力及作用點(diǎn)。 解 kN kN kN7 油沿管線流動(dòng)，A斷面流速為2m/s，不計(jì)損失，求開口C管中的液面高度。 解 m/s 通過(guò)B斷面中心作基準(zhǔn)面，寫A、B兩斷面的能 能量方程： m8 用水銀比壓計(jì)量測(cè)管中水流，過(guò)流斷面中點(diǎn)流速u如圖。測(cè)得A點(diǎn)的比壓計(jì)讀數(shù)mm汞柱。（1）求該點(diǎn)的流速u；（2）若管中流體是密度為g/cm3的油，仍不變，該點(diǎn)流速為若干，不計(jì)損失。 解 當(dāng)管中通水時(shí)： m/s當(dāng)管中通油時(shí)： m/s9 水由管中鉛直流出，求流量及測(cè)壓計(jì)讀數(shù)。水流無(wú)損失。 解 寫出管口斷面，圓盤周邊斷面的能量方程： 所以 m/sm3/s寫管出口、圓盤測(cè)壓管連接處的能量方程： 由等壓面規(guī)律得：mm10 直徑為mm的管道在支承水平面上分支為mm的兩支管，A-A斷面壓強(qiáng)為kN/m2，管道流量m3/s，兩支管流量相等：（1）不計(jì)水頭損失，求支墩受水平推力。（2）水頭損失為支管流速水頭的5倍，求支墩受水平推力。不考慮螺栓連接的作用。 解 m/s m/s kN/m2寫能量方程式：kN當(dāng)記入損失時(shí)：kN/m2同理kN11油在管中以m/s的速度流動(dòng)，油的密度kg/m3，m，mm水銀壓差計(jì)測(cè)得cm，試求（1）油在管中的流態(tài)？（2）油的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)？（3）若保持相同的平均流速反向流動(dòng)，壓差計(jì)的讀數(shù)有什何變化？ 解 （1）若為層流： m2/s校核是否為層流 所以為層流。（3）若倒流：則下端壓強(qiáng)大于上端壓強(qiáng)，仍為9cm。12油的流量cm3/s，流過(guò)直徑mm的細(xì)管，在m長(zhǎng)的管段兩端水銀壓差計(jì)讀數(shù)cm，油的密度kg/m3，求油的和值。 解 設(shè)若為層流 m/s m2/sPas驗(yàn)證：故為層流。13 水箱側(cè)壁接出一根由兩段不同的管徑所組成的管道。已知mm，mm，m，管道的當(dāng)量糙度mm，水溫為oC。若管道的出口流速m/s，求（1）水位H。（2）繪出總水頭線和測(cè)壓管水頭線。 解（1）m/s 由葉迪圖可知 ； m m ； m（2）水頭線略。14 一隔板將水箱分為A、B兩格，隔板上有直徑mm的薄壁孔口，如題下圖，B箱底部有一直徑的圓柱形管嘴，管嘴長(zhǎng)m，A箱水深m恒定不變。（1）分析出流恒定條件（不變的條件）。（2）在恒定出流時(shí)，B箱中水深等于多少？（3）水箱流量為何值？ 解 （1）時(shí)，恒定不變。 （2），為管嘴出流，為空 孔口出流。取 m（3）m3/s15某誘導(dǎo)器的靜壓箱上裝有圓柱形管嘴，管徑為4mm，長(zhǎng)度mm，從管嘴入口到出口的局部阻力系數(shù)，求管嘴的流速系數(shù)和流量系數(shù)（見圖5-4圖）。解 為短管出流。故16 如上題，當(dāng)管嘴外空氣壓強(qiáng)為當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)時(shí)，要求管嘴出流流速為30m/s。此時(shí)靜壓箱內(nèi)應(yīng)保持多少壓強(qiáng)？空氣密度為kg/m3。解 。即靜壓箱中相對(duì)壓強(qiáng)為kN/m217 某恒溫室采用多孔板送風(fēng)，風(fēng)道中的靜壓為200Pa，孔口直徑為20mm，空氣溫度為oC，。要求通風(fēng)量為m3/s。問需要布置多少孔口？解 在通風(fēng)工程中，對(duì)于多孔板送風(fēng)，流量系數(shù)采用0.8m3/s；18 水從A水箱通過(guò)直徑為10cm的孔口流入B水箱，流量系數(shù)為0.62。設(shè)上游水箱的水面高程m保持不變。 （1）B水箱中無(wú)水時(shí)，求通過(guò)孔口的流量。 （2）B水箱水面高程m時(shí)，求通過(guò)孔口的流量。 （3）A箱水面壓力為2000Pa，m時(shí)，而B水箱水面壓力為0，m時(shí)，求通過(guò)孔口的流量。 解 （1）m3/s （2）m3/s （3）m3/s19 如圖示管路中輸送氣體，采用U形差壓計(jì)測(cè)量壓強(qiáng)差為m液體。試推導(dǎo)通過(guò)孔板的流量公式。 解 式中以米計(jì)，為差壓計(jì)用的液體容重。為流動(dòng)氣體的容重。20 如上題圖孔板流量計(jì)，輸送oC空氣，測(cè)量mmH2O。，mm，求Q。解 m3/s21 某供熱系統(tǒng)，原流量為m3/s，總水頭損失mH2O，現(xiàn)在要把流量增加到m3/s，試問水泵應(yīng)供給多大壓頭。解 mH2O22 兩水池用虹吸管連通，上下游水位差m，管長(zhǎng)m，m，m，直徑mm，上游水面至管頂高度m。已知，進(jìn)口網(wǎng)（每個(gè)彎頭），出口，求： （1）虹吸管中的流量； （2）管中壓強(qiáng)最底點(diǎn)的位置及其最大負(fù)壓值。 解 寫上、下游水面的能量方程：m/sm3/s壓強(qiáng)最低點(diǎn)在末端，則m23 如圖水泵抽水系統(tǒng)，管長(zhǎng)、管徑單位為m，給于圖中，流量m3/s，。求：（1）吸水管及壓水管的S數(shù)。 （2）求水泵所需水頭。 （3）繪制總水頭線。解 （1）S數(shù)：mm24 有一簡(jiǎn)單并聯(lián)管路如下圖，總流量m3/s，求各管段的流量及兩節(jié)點(diǎn)間的水頭損失。第一支路mm，m，第二支路mm，m。 解 節(jié)點(diǎn)間的水頭損失mm3/sm3/s校核 m3/s25三層供水管路，各管路的S值皆為s2/m5，層高均為5m。設(shè)a點(diǎn)的壓力水頭為20m，求、，并比較三流量，得出結(jié)論來(lái)。（忽略a處流速水頭） 解 m3/s 以二、三層樓分支點(diǎn)，分別寫出能量方程，設(shè)分支點(diǎn)水頭為，則對(duì)二層： ； 對(duì)三層：； 寫上述分支點(diǎn)A點(diǎn)的能量方程上式代入及，則平方 化簡(jiǎn)得：， mm3/sm3/s26崗位送風(fēng)所設(shè)風(fēng)口向下，距地面4m。要求在工作區(qū)（距地1.5m高范圍）造成直徑為1.5m射流截面，限定軸心速度為2m/s，求噴嘴直徑及出口流量。解（1）m（2） 為主體段。（3）m/sm3/s27 已知煤氣管路的直徑為20厘米，長(zhǎng)度為3000米，氣體絕對(duì)壓強(qiáng)kPa，K，煤氣的J/kgK，。當(dāng)出口的外界壓力為kPa時(shí)求質(zhì)量流量。解 流體為等溫流動(dòng)，故kg/s28 空氣自kPa，溫度K的氣罐中流出，沿長(zhǎng)度米，厘米的管道流入kPa的介質(zhì)中。設(shè)流動(dòng)為等溫過(guò)程不計(jì)局部阻力，求出口流量。解 kg/s29求半徑為和的兩流線間流量的表達(dá)式，流速均為（a），;（b），。解 （a）， （b），30流速場(chǎng)的流函數(shù)是，它是無(wú)旋流動(dòng)嗎？如果不是，計(jì)算它的旋轉(zhuǎn)角速度。證明任一點(diǎn)的流速只取決于它對(duì)原點(diǎn)的距離。繪流線。解 （1）； ； 流動(dòng)是連續(xù)的。（2） ； 所以是無(wú)旋流動(dòng)。（3）因此，任意點(diǎn)上午速度只取決于它對(duì)原點(diǎn)的距離。 流線方程31 試求直角內(nèi)流動(dòng)的切應(yīng)力分布。解 在平面流動(dòng)中，切應(yīng)力表達(dá)式為：； ； 32 在管徑mm的管道中，試分別計(jì)算層流和紊流的入口段長(zhǎng)度（層流按Re=2000計(jì)算）。解 層流 m紊流 m33若球形塵粒的密度kg/m3，空氣溫度為oC，求允許采用斯托克斯公式計(jì)算塵粒在空氣中懸浮速度的最大粒徑（相當(dāng)于Re=1）。解 為允許采用斯托克斯公式的最大雷諾數(shù)。 即 代人8-29式m334已知煤粉爐爐膛中上升煙氣流的最小速度為0.5m/s，煙氣的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)m2/s，問直徑mm的煤粉顆粒是沉降還是被煙氣帶走？已知煙氣的密度kg/m3，煤粉的密度kg/m3。解 用（8-29）式可知：m/s氣流速度大于懸浮速度，所以mm的煤粉顆粒將被煙氣帶走。35 某體育館的圓柱形送風(fēng)口，m，風(fēng)口至比賽區(qū)為60m。要求比賽區(qū)風(fēng)速（質(zhì)量平均風(fēng)速）不得超過(guò)0.3m/s。求送風(fēng)口的送風(fēng)量應(yīng)不超過(guò)多少m3/s？解 m/sm3/s36有一兩面收縮均勻的矩形孔口，截面為m2，出口流速m/s。求距孔口2.0m處，射流軸心速度、質(zhì)量平均速度及流量。解 ； mm（1） m/s（2） m/s（3） m3/s37空氣以m/s的速度從圓管噴出，m，求距出口1.5m處的、及D。解 mm 為主體段。（1）m/s（2） m/s（3） m38溫度為oC的空氣，以m/s，從mm水平圓柱形噴嘴射入oC的空氣中。求射流軌跡方程。解 水平圓管嘴，即 39高出地面5m處設(shè)一孔口為0.1m，以2m/s速度向房間水平送風(fēng)。送風(fēng)溫度oC。室那溫度oC試求距出口3m處的、及彎曲軸心坐標(biāo)。解 m/soC即 m；m40 弦長(zhǎng)為3m的飛機(jī)機(jī)翼以km/s的速度，在溫度為oC，壓強(qiáng)為atm的靜止空氣中飛行，用比例為20的模型在風(fēng)洞中作實(shí)驗(yàn)，要求實(shí)現(xiàn)動(dòng)力相似。（a）如果風(fēng)洞中空氣的溫度、壓強(qiáng)和飛行中的相同，風(fēng)洞中的速度應(yīng)當(dāng)為多少？（b）如果在可變密度的風(fēng)洞中作實(shí)驗(yàn)，溫度仍為oC，而壓強(qiáng)為atm，則速度應(yīng)是怎樣？（c）如果模型在水中實(shí)驗(yàn)，水溫為oC，則速度應(yīng)是怎樣？解 （a）滿足雷諾數(shù)相似： kM/hr（b） =1.5kM/hr(c) kM/hr41 長(zhǎng)1.5m，寬0.3m的平板，在溫度為oC的水內(nèi)拖拽。當(dāng)速度為m/s時(shí)，阻力為N。計(jì)算相似的尺寸，它在速度為m/s，絕對(duì)壓強(qiáng)為kN/m2，溫度為oC的空氣氣流中形成動(dòng)力相似條件，它的阻力估計(jì)為若干？解 ，由 相似準(zhǔn)則： m 即 mm 即 m42當(dāng)水溫為oC，平均流速為m/s 時(shí)，直徑為0.3m水平管線某段的壓強(qiáng)降為kN/m2。如果用比例為6的模型管線，以空氣為工作流體，當(dāng)平均流速為 m/s時(shí)，要求在相應(yīng)段產(chǎn)生kN/m2的壓強(qiáng)降。計(jì)算力學(xué)相似所要求的空氣壓強(qiáng)，設(shè)空氣溫度為oC。解 阻力平方區(qū)采用歐拉準(zhǔn)則：kg/m3的空氣密度 kg/m343 溢水堰模型設(shè)計(jì)比例為20。當(dāng)在模型上測(cè)得模型流量為L(zhǎng)/s時(shí)，水流推力為N，求實(shí)際流量和推力？ 解 重力起主要作用，弗諾得模型律： m3/s水流推力為慣性力 kN44 已知4-72-11No6C型風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)速為r/min時(shí)的實(shí)測(cè)參數(shù)如下表所列，求：各測(cè)點(diǎn)的全效率；寫出該風(fēng)機(jī)的銘牌參數(shù)（即最高效率點(diǎn)的性能參數(shù)）。計(jì)算及圖表均要求采用國(guó)際單位。解 測(cè)點(diǎn)1的功率：其余各測(cè)點(diǎn)經(jīng)計(jì)算所得列于下表：測(cè)點(diǎn)1234567882.185.889.591.290.988.385.682.2銘牌參數(shù)應(yīng)根據(jù)性能曲線中查出相應(yīng)于最高點(diǎn)功率點(diǎn)的參數(shù)，故先將表列數(shù)據(jù)描繪于性能圖上，經(jīng)查得銘牌參數(shù)如下：mmH2gm3/hkW; 45某一單吸單級(jí)泵，流量m3/h，揚(yáng)程m，轉(zhuǎn)速r/min，試求其比轉(zhuǎn)數(shù)為多少？如該泵為雙吸式，應(yīng)以作為比轉(zhuǎn)數(shù)中的流量計(jì)算值，則其比轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)為多少？當(dāng)該泵設(shè)計(jì)成八級(jí)泵，應(yīng)以作為比轉(zhuǎn)數(shù)中的揚(yáng)程計(jì)算值，則比轉(zhuǎn)數(shù)為多少？解 根據(jù)計(jì)算公式可得： 當(dāng)該泵設(shè)計(jì)成八級(jí)泵，而總揚(yáng)程不變時(shí)，則為：46 某單吸單級(jí)離心泵，m3/s，m，用電機(jī)由皮帶拖動(dòng)，測(cè)得r/min，kW ；后因該為電機(jī)直接聯(lián)動(dòng)，增大為r/min，試求此時(shí)泵的工作參數(shù)為多少？解 以下腳“1”表示有滑動(dòng)現(xiàn)象時(shí)的參數(shù)，無(wú)下腳為改善運(yùn)轉(zhuǎn)后的參數(shù)。則：， m