流體力學(xué)復(fù)習(xí)題5頁(yè)

1、第一章 流體流動(dòng)2有一液位恒定的高位槽通過管路向水池供水（見附圖），高位槽內(nèi)液面高度h1為1m，供水總高度h2為10m，輸水管內(nèi)徑50mm，總長(zhǎng)度100m（包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度），。試求：、供水量為多少？、若此時(shí)在管垂直部分某處出現(xiàn)一直徑為1mm的小孔，有人說因虹吸現(xiàn)象，在某一高度范圍內(nèi)不會(huì)從小孔向外流水，而還有人認(rèn)為水將從小孔流出。試推導(dǎo)證明哪種正確。 解：（1）取高位槽上液面為截面1，輸水管出口外側(cè)為截面2，在1-1和2-2間列柏努利方程，可得： 其中：，將阻力公式代入，整理得： 所以 供水量 （2）仍取高位槽上液面為截面1，再取垂直管處任意一點(diǎn)為截面3，在1-1和3-3間列柏努利方

2、程，可得：將阻力公式代入，整理得： = =顯然，此式為單調(diào)增函數(shù)，且在處時(shí)，所以在9m時(shí)（即垂直管段任意高度處），即，表示管內(nèi)靜壓高于大氣壓力，故不會(huì)出現(xiàn)虹吸現(xiàn)象，水將從小孔流出。 討論：判斷水是否流出的依據(jù)是孔處壓力的大小，若該處壓力大于大氣壓力，則水從小孔流出；否則，水不會(huì)流出。 4. 用泵輸送密度為710kg/m3的油品，如附圖所示，從貯槽經(jīng)泵出口后分為兩路：一路送到A塔頂部，最大流量為10800kg/h，塔內(nèi)表壓強(qiáng)為98.07104Pa。另一路送到B塔中部，最大流量為6400kg/h，塔內(nèi)表壓強(qiáng)為118104Pa。貯槽C內(nèi)液面維持恒定，液面上方的表壓強(qiáng)為49103Pa。現(xiàn)已估算出當(dāng)管路

3、上的閥門全開，且流量達(dá)到規(guī)定的最大值時(shí)油品流經(jīng)各段管路的阻力損失是：由截面11至22為201J/kg；由截面22至33為60J/kg；由截面22至44為50J/kg。油品在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的動(dòng)能很小，可以忽略。各截面離地面的垂直距離見本題附圖。已知泵的效率為60%，求此情況下泵的軸功率。答：在11與22截面間列柏努利方程，以地面為基準(zhǔn)水平面。 式中 Z1=5m p1=49103Pa u10 Z2、p2、u2均未知，hf12=20J/kg 設(shè)E為任一截面上三項(xiàng)機(jī)械能之和，則截面22上的E2=gZ2+p2/+u22/2代入柏努利方程得： (a) 由上式可知，需找出分支22處的E2，才能求出We。根據(jù)分支

4、管路的流動(dòng)規(guī)律E2可由E3或E4算出。但每千克油品從截面22到截面33與自截面22到截面44所需的能量不一定相等。為了保證同時(shí)完成兩支管的輸送任務(wù)，泵所提供的能量應(yīng)同時(shí)滿足兩支管所需的能量。因此，應(yīng)分別計(jì)算出兩支管所需能量，選取能量要求較大的支管來決定E2的值。 仍以地面為基準(zhǔn)水平面，各截面的壓強(qiáng)均以表壓計(jì)，且忽略動(dòng)能，列截面22與33的柏努利方程，求E2。 =1804J/kg 列截面22與44之間的柏努利方程求E2 =2006J/kg 比較結(jié)果，當(dāng)E2=2006 J/kg時(shí)才能保證輸送任務(wù)。將E2值代入式（a），得 ：We=200698.06=1908 J/kg 通過泵的質(zhì)量流量為： 泵的有

5、效功率為 ：Ne=Wews=19084.78=9120W=9.12kW 泵的軸功率為 ：最后須指出，由于泵的軸功率是按所需能量較大的支管來計(jì)算的，當(dāng)油品從截面22到44的流量正好達(dá)到6400kg/h的要求時(shí)，油品從截面22到33的流量在管路閥全開時(shí)便大于10800kg/h。所以操作時(shí)要把泵到33截面的支管的調(diào)節(jié)閥關(guān)小到某一程度，以提高這一支管的能量損失，使流量降到所要求的數(shù)值。 第二章 流體輸送機(jī)械1. 什么是泵的氣蝕現(xiàn)象？有何表現(xiàn)和危害？怎樣防止發(fā)生氣蝕現(xiàn)象？答：離心泵能吸上液體是靠大氣壓和泵進(jìn)口處真空度的壓差作用。離心泵工作時(shí)，在葉輪中心區(qū)域產(chǎn)生真空形成低壓而將液體吸上。如果形成的低壓很低

6、，則離心泵的吸上能力越強(qiáng)，表現(xiàn)為吸上高度越高。但是，真空區(qū)壓強(qiáng)太低，以致于低于體的飽和蒸汽壓，則被吸上的液體在真空區(qū)發(fā)生大量汽化產(chǎn)生氣泡。含氣泡的液體擠入高壓區(qū)后急劇凝結(jié)或破裂。因氣泡的消失產(chǎn)生局部真空，周圍的液體就以極高的速度流向氣泡中心，瞬間產(chǎn)生了極大的局部沖擊力，造成對(duì)葉輪和泵殼的沖擊，使材料受到破壞。把泵內(nèi)氣泡的形成和破裂而使葉輪材料受到破壞的過程，稱為氣蝕。 氣蝕是離心泵操作的不正?，F(xiàn)象，表現(xiàn)為泵內(nèi)噪聲與振動(dòng)增加，輸送量明顯減少，嚴(yán)重時(shí)吸不上液體。氣蝕會(huì)縮短泵的壽命，操作時(shí)應(yīng)嚴(yán)格避免，其方法是使泵的安裝高度不超過某一定值。第三四章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化3用板框過濾機(jī)在恒壓下過濾懸浮液

7、。若濾餅不可壓縮，且過濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)。（1）當(dāng)其它條件不變，過濾面積加倍，則獲得的濾液量為原來的多少倍？（2）當(dāng)其它條件不變，過濾時(shí)間減半，則獲得的濾液量為原來的多少倍？（3）當(dāng)其它條件不變，過濾壓強(qiáng)差加倍，則獲得的濾液量為原來的多少倍？解：（1）過濾介質(zhì)阻力忽略不計(jì)，則恒壓過濾方程可變?yōu)椋海谑?（2） （3）由于濾餅不可壓縮，壓縮性指數(shù)，因此壓強(qiáng)增加濾餅比阻不變，由過濾常的定義可知， 。于是4. 石英和方鉛礦的混合球形顆粒在如圖所示的水力分級(jí)器中進(jìn)行分離。兩者的密度分別為2650kg/m3和7500kg/m3，且粒度范圍均為。水溫為20。假設(shè)顆粒在分級(jí)器中均作自由沉降。試計(jì)算能夠得到

8、純石英和純方鉛礦的粒度范圍及三個(gè)分級(jí)器中的水流速度。（20水的密度998.2kg*m-3，粘度為1.00510-3Pa*s）1、2、3號(hào)分級(jí)器直徑逐漸增大而三者中上升水流量均相同，所以水在三者中流速逐漸減小。水在1號(hào)中的速度最大，可將密度小的石英顆粒全部帶走，于是1號(hào)底部可得到純方鉛礦。但是，也有部分小顆粒的方鉛礦隨同全部石英被帶走。在2號(hào)分級(jí)器，控制水流速度，將全部方鉛礦全部沉降下來，但也有部分大顆粒石英會(huì)沉降下來。在3號(hào)分級(jí)器，控制水流速度，可將全部小石英粒子全部沉降下來。綜上所述，1號(hào)分級(jí)器的作用在于要帶走大所有石英粒子（最大為100），因此1號(hào)的水流速應(yīng)該等于100石英的沉降速度；2號(hào)

9、的作用在于截下全部方鉛礦（最小為20），因此2號(hào)的水流速應(yīng)該等于20方鉛礦的沉降速度；3號(hào)的作用在于截下全部石英粒子（最小為20），因此3號(hào)水流速應(yīng)該等20石英的沉降速度。1號(hào)分級(jí)器中的水流速：校核：，近似認(rèn)為處于層流區(qū)。在1號(hào)中能夠被分離出來的方鉛礦的最小直徑為：（該值也可由水流速度反算）所以，在1號(hào)分級(jí)器中得到純方鉛礦的粒度范圍為：2號(hào)分級(jí)器中的水流速：在該速度下能被在2號(hào)中被沉降下來的最小石英粒子：因此，在2號(hào)中，方鉛礦；石英；在3號(hào)中能被截下的是的石英。 概念思考題第一章1、靜力學(xué)基本方程應(yīng)用條件是什么？等壓面應(yīng)如何選擇？2、如何原則選擇U形壓差計(jì)中的指示劑?3、采用U形壓差計(jì)測(cè)某閥門

10、前后的壓力差，問壓差計(jì)的讀數(shù)與U形壓差計(jì)安裝的位置有關(guān)嗎？4、試說明粘度的單位及物理意義，并分析溫度與壓力對(duì)流體粘度的影響。5、試說明牛頓粘性定律的內(nèi)容及適用條件。6、壓強(qiáng)與剪應(yīng)力的方向及作用面有何不同？7、柏努利方程有幾種表達(dá)方式？式中每項(xiàng)的單位及物理意義是什么？ 8、流體流動(dòng)有幾種類型？判斷依據(jù)是什么？ 10、雷諾準(zhǔn)數(shù)的物理意義是什么？ 11、流體在圓形直管中流動(dòng)，若管徑一定而將流量增大一倍，則層流時(shí)能量損失是原來的多少倍？完全湍流時(shí)能量損失又是原來的多少倍？21圓形直管中，流量一定，設(shè)計(jì)時(shí)若將管徑增加一倍，則層流時(shí)能量損失是原來的多少倍？完全湍流時(shí)能量損失又是原來的多少倍？(忽略變化)第二章1簡(jiǎn)述離心泵的結(jié)構(gòu)和工作原理。2什么是離心泵的特性曲線？它與泵的轉(zhuǎn)速有什么關(guān)系？3什么是泵的汽蝕現(xiàn)象和汽蝕余量？4什么是泵的氣縛現(xiàn)象？它是怎樣產(chǎn)生的？如何避免？5汽蝕余量在離心泵的安裝與使用中起什么作用？6什么是離心泵的運(yùn)行工作點(diǎn)？7離心運(yùn)行工作點(diǎn)調(diào)節(jié)常用哪些方法？第三四章1何謂自由沉降速度？試推導(dǎo)其計(jì)算式。2寫出計(jì)算自由沉降速度的斯托克斯公式，說明此公式的應(yīng)用條件，簡(jiǎn)述計(jì)算沉降速度要用試差法的理由。3降塵室的生產(chǎn)能力與哪些因素有關(guān)？為什么降塵室通常制成扁平形或多層？降塵室適用于分離直徑為多大