工程流體力學基礎(chǔ)作業(yè)答案教學內(nèi)容

1、工程流體力學基礎(chǔ)作業(yè)答案精品文檔收集于網(wǎng)絡，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除工程流體力學基礎(chǔ)作業(yè)9已知椎體高為H，錐頂角為2 ，錐體與錐腔之間的間隙為，間隙內(nèi)潤滑油的動力黏度為，錐體在錐腔內(nèi)以的角速度旋轉(zhuǎn)，試求旋轉(zhuǎn)所需力矩M的表達式。解：以錐頂為原點，建立向上的坐標 zv r z tan0 cosdz2 2H 2 z tanz tandzcosz3dztan3 costan3 cos 410已知動力潤滑軸承內(nèi)軸的直徑 D 0.2m，軸承寬度b 0.3m，間隙0.8mm，間隙內(nèi)潤滑油的動力黏度0.245Pas,消耗的功率P 50.7kW，試求軸的轉(zhuǎn)速n為多少？角速度TD3b4D3b轉(zhuǎn)速n6022830r

2、/min解：力矩T F DADD-? Db? DD3b2222410如果兩容器的壓強差很大，超過一個U形管的測壓計的量程，此時可以將兩個或兩個以上的U形管串聯(lián)起來進行測量。若已知hi 60cm,33h251cm，油的密度 i 830 kg/m，水銀的密度 213600 kg/m。試求A、B兩點的壓強差為多少?P1Pa1ghAP2P12gh1P3P21ghCP4P32gh2PBP41g hBh2hAhBmhePbPa1ghA2gh11ghe2gh21gPaPb1g hBh2hA he2g h1h22g h1 h21g h1 h22 1 g h1 h2解:139.006 kPahB h222 一矩

3、形閘門AB可繞其頂端A點旋轉(zhuǎn)，由固定在G點的重物控制閘門 的開閉。已知閘門寬120cm,長90cm,閘門和重物共重10000N，重心在G點 處，G和A點的水平距離為30cm，閘門和水平面的夾角 60。試確定水深 多少時閘門正好打開？解：力矩 T 10000 0.3 3000Nm33b 1.2 0.94慣性矩 I cx0.0729 m412 12nsiccyccyTAscTAsscgyh - 2T gI ex Sing sin A22TAgsinIex 0.5768314 mhH yc sin 0.88926 m22-31汽油箱底部有一錐形閥， D 100mm, d 50mm, d1 25 mm

4、, a 100mm, b 50mm,汽油密度為830kg/m3,若略去閥芯的自重和運動時的 摩擦力不計，試確定：(1)當測壓表讀數(shù)Pe 9806 Pa時，提起閥芯所需的最小的力 F;(2) F 0時的計示壓強Pe解:(1)相當自由液面高HPe1.254739 m上面壓力體V上；D 2 2 2 2 2 2 2 D d Dd da D d H D * H d12 H 92387785 10 3m3F面壓力體V下存D2d2Dd -d2a -44D2d2 H 7.6528222 10 3m3FV上V下g12.909 N(2)V上V下aD2d2Dd2 2d a Dd2 HD2 d12 H41244a D

5、2 2d2 Dd3 d2 d120.17777778mPeg H b 1040 Pa4已知流場中速度分布為vxyz t , vy xz t , Vz xy。問:（1）該流動是否定常流動?(2)求 t0時點（1，1，1）上流體微團的加速度解：（1）非定常(2)VxVxVxVxVxVyVztxyzx210 xz t z xyVyVyVyVyayVx-Vy-Vz -txyz1yzt z02x y1VzV7VzVzazVxVy-Vz-txyz0yzt yxzt x0213 一噴管直徑D0.5 m，收縮段長I 0.4 m,30，若進口平均速度v10.3m/s，求出 口速度 v2。解：d D 21 tan

6、0.03812 m2DV2 Vi51.613md3-14圖示文杜里管和壓強計，試推導體積流量和壓強計讀數(shù)之間的關(guān)系解：由連續(xù)方程vgr V2d22伯努利方程 z2Pi V1g 2gZ22P2 V2_g 2gPiP22V224d2di等壓關(guān)系 Pighi P2 gh2 mgH高度關(guān)系Zi n Z2 h2 HPiP2g h2himgHg ZiZ2HmgHg ZiZ2mgH尹14dimgHqv3-25直立圓管直徑gHV d2digH4d2di10mm, 一端裝有5mm的噴管，噴管中心到1截面的距離為3.6m，從噴管出口排入大氣的水流出口速度為 18m/s,不計摩擦損失，計算截面1處的計示壓強解：d1

7、10 mm， d25 mm， v218 m/s， H 3.6 m，1000kg/m32由連續(xù)方程V1V2 34.5 m/sd1由伯努利方程0旦g2V12V22g2g2 2P1H g - V2V11.871 8 1 05 Pa3-33消防水槍水平工作，水槍進口直徑 di 15mm,出口直徑d。7 mm,水槍工作水量qv 160L/min，試確定水槍對消防隊員的后坐力解：qv 2.66667 10 3 m3/s2A di 1.767146 10 4m2由伯努利方程0 %盤0 0盤4A0 0 03848451 10 m2V0qvA115.0902 m/sqVA069.2919 m/s2 2Pi2 V

8、oVi2.286830 106 Pa由動量方程FP1A1poAo2 2Vo AoVi Ai2F Vo Ao2PoAoVi Aipi Ai噴管對水的作用力184.77827444.35666259.57839 N水對噴管的作用力為F 259.57839 N，方向向右。考慮管內(nèi)靜壓對后端的作用力，合力為 FpiAii44.53786 N，方向向左。5-i用管徑d 2oomm的圓管輸送石油，質(zhì)量流量qm 9oooo kg/h，密度9oo kg/m3，石油冬季時的運動黏度為1 6 10 4 m2/s;在夏季時，24 10 5m2/s，試求冬、夏季石油流動的流態(tài)。解：速度 v qm 0.884194m/

9、s-d24Re2vd1vd2294.73 層流4420.97 湍流5-5輸油管的直徑d 150mm,長L 5000m,出口端比進口端高h 10m，輸送油的質(zhì)量流量qm 15489 kg/h，油的密度859.4kg/m3端的油壓Pei49 104 Pa,沿程損失系數(shù)0.03，求出口端的油壓Peo解：面積 A 護 0.01767146m2平均速度v邏0.283304 m/s沿程損失hfd 2g4.092188 m伯努利方程旦 h加hfg g5Peo Pei h hf g 3.7123 10 Pa5-9內(nèi)徑為6mm的細管，連接圭寸閉容器 A及開口容器B，容器中有液體，其密度為997kg/m3,動力黏

10、度 0.0008Pas，容器A上部空氣計示壓強為Pa 34.5kPa。不計進口及彎頭損失。試問液體流向及流量 qv。解：勢能水頭hA 仏 14.528607 mghB 1.4 1.4sin452.3899495 m故A B假設為層流哈根-泊肅葉公式qVd4 P128 ld4 hA hB g128 l5.938598 10 4 m3/s檢驗v4qv21.0035 m/sRevd157053.62320 故不是層流按湍流光滑管計算0.31640.25RehAhB20.3164 l v20.25Re d 2g20.3164 l v20.25vdd 2g1.752ghA0.25dhB d0.3164

11、l2.5887843 m/sqvr2V 7.319615 10 5 m3/S5-11在管徑d100mm、管長L 300m的圓管中流動著t 10 C的水，其雷諾數(shù)Re 8 104。試求當管內(nèi)壁為0.15mm的均勻沙粒的人工粗糙管時,其沿程能量損失。解：d/ 666.6678726.98 d /8745537Re 2308 d /0.85580174故在湍流粗糙管過渡區(qū)0.0237831.422d lg Re 黏度 1.308 10 3 PasRe平均速度v 1.0464 m/sd沿程損失hfd 2g3.9832 mH2O5-28在分支管道系統(tǒng)中，已知 L,1000m, d,1m,0.0002m,

12、乙 5m； L2 600 m， d2 0.5m， 2 0.0001 m， z2 30 m； L3 800 m， d3 0.6m，3 0.0005m，z 25m ；1 10 6 m2/s。水泵的特性數(shù)據(jù)為，當流量 qV 為 0、1m3/s、2m3/s、3m3/s 時，對應的壓頭 Hp 為 42m、40m、35m、 25m,試求分支管道中的流量qw、qv2、qv3。解：相對粗糙度 1/d10.0002，2/d20.0002，3 /d30.00083。 TOC o 1-5 h z 712 13擬合水泵特性曲線Hp 42 qv - qv1 qv6232水泵吸入端靜水頭hs乙土2g水泵壓出端靜水頭hp

13、hs H p設節(jié)點靜壓頭hj2節(jié)點總壓頭hjThj 工2g各段壓頭損失 hf 1hp hjhf2 hjT z2 hf3 hjT z3匚 L v28Lqv2hf25d 2g 2gd5.hf 2gd5v 4qv2hfdgqvYTLv 寸廠Revd查入檢驗節(jié)點處的連續(xù)性。試取水泵流量qVi 1.5m3/sqv11.51.561.59V11.909861.986252.02445hs4.8144.7994.871Hp3837.69837.541hp42.81442.49742.412Re11.90986E61.98625E62.02445E6入10.01420.01420.0142hf12.6412.

14、8562.967hj40.17339.64139.445hjT40.35939.84239.654hf210.3599.8429.654入20.0150.01430.01430.0143V23.35968R1.67984E6qv20.675620.658550.65223hf315.35914.84214.654入30.0190.01920.01920.0192V33.44834R2.06901E6qv30.969910.953440.94738qv2+qv31.6461.6121.6005-29由兩個環(huán)路組成的簡單管網(wǎng)，已知 Li 1000m, di 0.5m,10.00005m； L2 1

15、000m, d2 0.4m, 2 0.00004 m； L3 100 m,d3 0.4m,3 0.00004 m； L4 1000m, d4 0.5m,40.00005 m；L51000m, d50.3m,50.000042 m;管網(wǎng)進口 A和出口 B處水的流量為1m3/s。忽略局部損失，并假定全部流動處于湍流粗糙區(qū)，試求經(jīng)各管道的流量。解：相對粗糙度1心12心23/d34/d40.0001 ,5/d50.00014。 TOC o 1-5 h z 沿程損失系數(shù)12340.012 ,50.013試取流量值，且滿足qvi qv2 lm3/sqV1 qV3 qV4qV2qV3qV5計算各管道損失hf

16、 -qv2qv2gd其中 131.74，296.86，39.69，431.74，5442.2。檢驗每個環(huán)路是否滿足hf1hf2 hf3hf5 hf4 hf3不滿足則修正流量qv10.60.650.64qv20.40.350.36qv30.10.150.15qv40.70.80.79qv50.30.20.21hf111.42613.41013.001hf215.49811.86512.553hf30.0970.2180.218hf415.55320.31419.809hf539.79817.68819.5016-3空氣盧1.4, R=287J/(kg0在400K條件下以聲速流動，試確定：氣流速度

17、。對應的滯止聲速。對應的最大可能速度。解：cCr. RT 400.899 m/sv 400.899 m/s439.163 m/sCo981.998m/s6-6 空氣管流行1.4, R=287.43J/(kg K)在管道進口處300 K,p,3.45 105Pa, v1 150 m/s, A1 500 cm2,在管道出口處 T2 277 K,P2 2.058 105Pa, V2260m/s,試求進出口處氣流的各種狀態(tài)參數(shù)：T0,p0,p, Tcr, pcr,pr,入，Vmax。解：進口處:G . RTi 347.4487m/sPl3向 4-00097kg/mViMai 0.4317184TioT

18、i 1-Mai2311.183 K2pioT iPi3.92 105PaTi10T10T4.3843kg/m3TicrPicrpioi2.071 105 Paicr210i2.7788 kg/m3Gcr、RTicr 323.033m/s出 0.4643cicrV1 max791.266 m/s出口處:c2RT2 333.8643 m/sP2rt22.58484 kg/m3A2A 446.498 cm22V2Ma2V2C20.7787595T20 T2 11Ma22310.598K2P20P2T20T23.0723 105 Pa20 2T20T233.4414kg/m3T2crT202258.8

19、32 K1p2crp201.6230 105Pa2cr202.1816kg/m3c2crRT2cr 322.730m/sV2-0.8056c2crV2 max790.524 m/s6-11空氣氣流在收縮噴管截面1上的參數(shù)為pi 3 105Pa,340 K,v1 150m/s, d1 46mm,在出口截面2上馬赫數(shù)為Ma 1，試求出口的壓 強、溫度和直徑。解：C1 . RT； 369.6106m/sv1Ma1-0.4058325Ci2 12Tcr T1Ma1292.6663 K1 1pcrp1 TcL 1 1.7752 105Pad crd1Ma一1 Ma1212 -1d1Ma136.694 mmP1RT13.0744 kg/m3cr上J 2.11345 kg/m3RTcrVcrccr . RTcr 342.9188m/sdcr36.694 mm9-1空氣穩(wěn)定地流過一等截面管，在某截面處，氣流的參數(shù)5 68930 Pa,T1 670 K，V1915m/s，求發(fā)生在狀態(tài)1處的正激波波后的壓強、溫度和速度。解： 1.4 R 287J/(kgK)CiRT1 518.851 m/sMaiVi1.76351Ci2 Ma121P2 P1 L238611 Pa2211 Ma111