流體力學(xué)計(jì)算題練習(xí)進(jìn)步

1、練習(xí)題1.如右圖所示，在一密閉容器中，上部裝有密度 1=0.8 X103 kg/m 3的油，下部為密度 2=10 3 kg/m 3的水，已 知hi=0.4m ， h2=0.2m。測(cè)壓管中水銀柱的讀數(shù) h=0.5m，水銀的密度為1=13.6 X103 kg/m 3。求密閉容 器中油液面上的壓強(qiáng)po。2.圖示為一水暖系統(tǒng)，為了防止水溫升高時(shí)體積膨脹將水管 脹裂，在系統(tǒng)頂部設(shè)一膨脹水箱，使水有膨脹的余地。若系 統(tǒng)內(nèi)水的總體積為8m3，加溫前后溫差為50 C,在其溫度 范圍內(nèi)水的膨脹系數(shù)為B T = 9 X10 4 1/ C，求膨脹水箱的最小容積3.當(dāng)溫度不變，壓強(qiáng)從0.20 MPa 增加到 10 M

2、Pa時(shí)，某種液體的體積減小5.已知流體運(yùn)動(dòng)的速度場(chǎng)為：Vx2xy , Vy133y，試求t=2時(shí)過(guò)點(diǎn)0.49%，求該液體的體積模量。4.兩個(gè)充滿(mǎn)空氣的封閉容器互相隔開(kāi)，左邊壓力表M的讀-2-0 V數(shù)為100kPa，右邊真空計(jì) V的讀數(shù)為3.5mH2O，試求£連接兩容器的水銀壓差計(jì)中h的讀值。TSh(x, y, z) (3，1，2)處的流線(xiàn)方程。6.如圖所示，水在壓強(qiáng)作用下從密封的下水箱沿豎直管道流入 上水箱中，已知h = 50cm , H = 3m，管道直徑 D = 25mm ,入=0.02，各局部阻力系數(shù)分別為Z 1 = 0.5 , Z = 5.0 ,Z3 = 1.0，求：為維持穩(wěn)

3、定的管中流速V = 1m/s，下水箱的液面壓強(qiáng)應(yīng)保持在多少Pa?8. 如右圖所示為一壁厚可以忽略的大容器，在其下部開(kāi)一直徑 為d =12mm 的小孔口，水自孔口流出后進(jìn)入另一液面比大容 器液面低H =1.2m 的容器中，兩容器內(nèi)的水位始終保持不變。試計(jì)算水的出流流量和孔口處的流速。9. 如圖所示為一壁厚可以忽略的大容器，為了便于出流，在 容器壁上開(kāi)一圓孔并在外面焊接一段等徑圓管，容器自由液面及孔口出口皆與大氣相通，而且可以保證容器內(nèi)的水位不變。已知孔口直徑為d =12mm ，焊接的圓管長(zhǎng)度I二40mm。容器自由液面相對(duì)于孔口中心線(xiàn)的高度為H =1.2m，試計(jì)算水的出流流量和出口流速10. 用長(zhǎng)

4、I =300m 、內(nèi)徑d =200mm的鑄鐵管輸送密度二880 kg/m3 的油液，測(cè)得質(zhì)量流量qm二8.80 X104 kg/h 。設(shè)冬季油液的運(yùn)動(dòng)粘度 1 = 109.2 xi0-6m2/s ，夏季運(yùn)動(dòng)粘度 2=35.5 X10-6m2/s ，試確定冬、夏季輸油管路 以油柱高度表示的水頭損失h。注：若流動(dòng)狀態(tài)為湍流，可取二0.0411、 一恒定有壓均勻管流，已知管徑d=20 mm ，管長(zhǎng)l=20m，管中水流流速u(mài)=0.12m/s,水溫t=10 C時(shí)水的運(yùn)動(dòng)粘度n=1.306 X10-6m2/s，求沿程阻力損失12、如圖，已知壓力表測(cè)得密閉容器內(nèi)的壓力讀 數(shù)為5千帕，其他數(shù)據(jù)如圖中所示，求未

5、知液體 的密度（已知水和水銀的密度分別為1噸/立方*木銀-未知液體h|1. En3 = . 2id米和13.6噸/立方米）13液體由水箱經(jīng)中間有收縮截面（截面積為A1 ）的管子定常出流，A2為出口面積，h2是出口在水箱液面 下的深度，問(wèn)要吸上深為h1的同種液體，A"2應(yīng)為多 少（不計(jì)損失）？Vxxy2，Vy£y314.已知流體運(yùn)動(dòng)的速度場(chǎng)為:3 ，試求t=2時(shí)過(guò)點(diǎn)處的流線(xiàn)方程。15. 一壓縮空氣罐與文丘里式的引射管 連接，d1,d2,h均為已知，問(wèn)氣罐壓力 多大方才能將B池水抽出。16. 用水銀壓差計(jì)測(cè)量水管中的點(diǎn)速度=60mm，求該點(diǎn)流速。u,如讀數(shù) hIf產(chǎn)水17. 如

6、圖所示輸水管經(jīng)三通管分流。已知管徑分別為d1=200mm、d2=100mm 和 d3=150mm, 斷面平均流速分別是v仁2m/s 和v2=1.5m/s，試求斷面平均流速v3.5斗叭沁H込 250mm200mmJj =0.025為 F.026叫Q-2J L/sq-25L/»圖示一串聯(lián)管路，管徑、管長(zhǎng)、沿程水力摩阻系數(shù)和流量分別標(biāo)于圖18.1.解：以水銀柱卜面為等壓面，列平衡方程：P01gh12gh2 Pa3gh貝y： P0 Pa3gh1gh12gh2101325 13600 9.81 0.5 1000 9.81 0.4 800 9.81 0.2162539 Pa2.解：已知 V =

7、8m3 , At = 50 °C,pT = 9 X10 4 1/C。1 dVT(1)由(1 11)式V dT，得膨脹水箱的最小容積為T(mén) 8 9 10 4 500.36 m3dV3.解：因： V0.0049故：等溫壓縮系數(shù):dV /VTdpV /Vp0.0049 65.0 10 10 Pa-1(10 0.2) 106E則體積模量：15 10 1092 10 Pa4.解： 已知pm仁100kPa,pv2=3.5mH2O根據(jù)題意可知P1Pm1PaP2PaPv2h P1 P2 Pm1 Pv2水水1.0 mHg100 103 3.5 981013.6 98105.解：M V，推得:dM Vdd

8、V 0dVdV dVdP dP0.015%3.75 10 9m2/N4 1046.解：以下水箱液面為基準(zhǔn)面，列兩液面的伯努利方程:P0Pa(H h) hwg g(H h) h沿程h局部沿程水頭損失:h 沿程hfd2g0.02(3 0.15) 120.025 2 9.810.143m局部水頭損失:T h局部hj (1.0 5.00.5)3匚 0.332m9.81總水頭損失:hwhfhj0.1430.3320.475m所以，得:Pog(H hhw)Ps38995101000.49MPa7.解：以管道中心線(xiàn)為零勢(shì)能面，列伯努利方程:2Pa Uag 2gPbg又知:PaghAPbghB代入得:2Ua2

9、ghBhA則：uA.2g( hhA)2 9.81 (0.23 0.17)1.08 m/s8. 解：顯然是薄壁小孔口淹沒(méi)出流。其流量:qv ACn 2gH對(duì)于厚壁孔口，Cr =0.60 （取0.600.62 皆可）代入數(shù)據(jù)，得：qv20.01240.602 9.81 1.2433.293 10 m /s于是，孔口流速為:qvvA3.293 1020.0122/42.91 m/sqV4.5 10 4 m3/s9. 解：本題中I/ d = 40 /12=3.33，可知該孔口為厚壁孔口孔口出流流量計(jì)算公式為:qV ACr 2gH對(duì)于厚壁孔口，Cr =0.82代入數(shù)據(jù)，得:0.0122qVvA4.5 1

10、00.0122/43.98 m/s10. 解：判斷流態(tài):流量：qV 二 qm/ = 8.80 X104/880/3600 = 0.0278 m3/s流速：u 二 qV/A二 0.0278/(3.14 X0.202/4)= 0.884 m/s冬季雷諾數(shù)：Re1= ud/ 1 = 0.884 X0.2/(109.2 X10-6) =1619<2320（層流）夏季雷諾數(shù)：Re2= ud/ 2 = 0.884 X0.2/(35.5 X10-6) = 4980>2320（湍流）水頭損失（以油柱高度表示）：冬季：h 1 =1 (l/d) (u2/2g) = (64/Re1) (l/d) (u2

11、/2g) = 2.366 m（油13.柱）11.解：雷諾數(shù)夏季：h 2 = 2 (l/d) (u2/2g) = 2.390 m(油柱)沿程阻力損失系數(shù)：64Re640.03481837.67l v22200.12小h0.03480.0256mH2。沿程阻力損失：d 2g0.022 9.81Reudv0.12 0.0201.306 10 6_1837.6712.解：如圖，設(shè)大氣壓為p0 ,以圖中2點(diǎn)為基點(diǎn)，則:Pz R）p表 （h 此削）1gP3 P2 h3 2gP4PoP3h2 3gP3 P2 h3 2g P0 h2 3gP2 P0 p表 (h d h0 1g h3 2g P0 h2 3g因此

12、,解得:sg%) 1g2gh250005.619.81731 1000 竺 136005.615.61(2)水箱高位與1點(diǎn)之間列伯努力方程得h2PogP1gUi2g(C)(3) 1點(diǎn)要吸上深度為hi的液體，則必須:p Po Pighi(d)解上述3個(gè)式子,Po根據(jù)(b)得：PiPi從(c)得：gPog從得：A22/Uig (匸2g2 h2半U(xiǎn)2Uiu2(uiU2U；止 i) ghi Ai2g，代入(b) 得:U22gh2因此：A 即: A2h2hi h2i)ghi A2h-jh2h2dxi4.解：根據(jù)流線(xiàn)方程Vxdyvy，因此得：xydx23卑y，即:dx3xdyy上述方程解得：3x/y由t=

13、2時(shí)過(guò)點(diǎn)，C=9，則流線(xiàn)方程為：3x/y 9i5.解： 已知 di，d2，h依題意，列吸水管的靜力學(xué)方程，得Pi 水h列i、2兩截面間的伯努利方程和連續(xù)性方Pii42di2Ui21i42U2d；U2或?qū)懗蒛i U2(¥)2di1代入伯努利方程，得22U2列氣罐至噴口的伯努利方程，得1Po 22U2水hd2 4 （子）4 1di所以，氣罐壓力po必須大于或等于1才能將B池中的水抽出。水h/旳417.解:18.Q2V2hf 1hf 2v3 = 2.89m/s3解.Q150L/s0.05m /s25L/S0.025m3/s4Q2d223.144 0.0250.8m/s0.22V1 4Q1di24 °.05 21.02m/s3.14 0.2521 di 2gpy2d2 2g0.0250.026hf1 hf 27.4m10001.0220.255000.22 9.8LlOOOm -250inm 低3即血Lj = SOOm 內(nèi)=200mm Aj=0.0264 -25 LAQ-25 L/s0.822 9