第一章流體流動(dòng)

1第一章：流體流動(dòng)習(xí)題課2第一章流體流動(dòng)復(fù)習(xí)課一、流體靜力學(xué)三、管路計(jì)算及流量測量二、流體動(dòng)力學(xué)32.主要公式一、流體靜力學(xué)

靜力學(xué)方程流體性質(zhì)：混合流體的密度，平均密度靜止流體內(nèi)部靜壓能和位能可以相互轉(zhuǎn)化。靜止流體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小關(guān)系。靜止流體內(nèi)部任一點(diǎn)處的壓強(qiáng)。1.目的

a.學(xué)會(huì)等壓面的選取

b.熟悉靜力學(xué)方程，并練習(xí)其應(yīng)用4a.單位制換算：主要是工程制和國際單位制換算

b.質(zhì)量守衡，能量守衡輸入+輸出＝積累

c.流體流動(dòng)產(chǎn)生阻力的原因

d.流體粘性產(chǎn)生的原因及影響因素

e.流體靜力學(xué)方程的物理意義及能量之間的轉(zhuǎn)換

f.等壓面的含義及條件

g.壓強(qiáng)計(jì)：

U型壓強(qiáng)計(jì)的應(yīng)用及所測數(shù)值的含義3.主要概念5二、流體動(dòng)力學(xué)2.主要公式

a.連續(xù)性方程

b.柏努利方程1.目的及要求

a.練習(xí)截面的選取

b.熟悉柏努利方程并練習(xí)其應(yīng)用63.基本概念

a.連續(xù)性方程的意義及推導(dǎo)條件

b.柏努利方程的意義及三種能量表達(dá)式

c.柏努利方程的使用注意事項(xiàng)及截面選取的原則

d.流體流動(dòng)過程中能量的相互轉(zhuǎn)換71.基本要求a.掌握層流和湍流阻力計(jì)算的方法b.掌握管路的分類及特點(diǎn)c.掌握流量測量元件的原理、特點(diǎn)及使用注意事項(xiàng)2.主要公式a.流動(dòng)類型：b.阻力計(jì)算：其中λ，層流時(shí)：Re<2000,λ＝f(Re)湍流時(shí)：Re>4000,λ＝f(Re,ε/d)查圖1-27，特別的，阻力平方區(qū)λ＝f(ε/d)三、管路計(jì)算及流量測量83.管路計(jì)算并聯(lián)管路:串聯(lián)管路:分支管路:4.流量測量9選擇１．流量增大時(shí)，流體流經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)的壓強(qiáng)差()A.增大B.減小C.不變答案：()２．孔板流量計(jì)的孔流系數(shù)Co，當(dāng)Re數(shù)增大時(shí)，其值().A.總在增大B.先減小，當(dāng)Re數(shù)增大到一定值時(shí)，保持為某定值；C.總是減小D.不定答案：()３．皮托管測定的流速是()。A．點(diǎn)速度B.平均速度C.最大速度答案：()cba101、流體流動(dòng)過程中，影響摩擦因子λ的兩個(gè)無因次數(shù)群分別為

和

，而在層流區(qū)，摩擦因子只與

有關(guān)。2、轉(zhuǎn)子流量計(jì)測量流量時(shí)，當(dāng)流量加大時(shí)，轉(zhuǎn)子上下兩截面的壓強(qiáng)差

（增大，不變，減?。?，而流體的流通截面積

。（增大，不變，減?。?、流體在圓管內(nèi)作層流流動(dòng)時(shí)，截面上各點(diǎn)的平均速度u與管中心處最大速度umax的關(guān)系為：u/umax=

。當(dāng)流動(dòng)進(jìn)入湍流時(shí)，u/umax隨Re的增加而

。（減小、不變、增加）Reε/dRe不變增大0.5增加填空114．用管子從高位槽放水，當(dāng)管徑增大一倍，則水的流量為原流量（）倍，假定液面高度，管長，局部阻力及摩擦系數(shù)均不變，且管路出口處的流體動(dòng)能項(xiàng)可忽略。答案：（）5．常溫下水密度為1000kg/m3,粘度為1cp，在d內(nèi)=100mm管內(nèi)以3m/s速度流動(dòng)，其流動(dòng)類型為().答案：（）6．20攝氏度的水通過10m長，d內(nèi)=100mm的鋼管，流量Vn=10m3/h,阻力系數(shù)=0.02,壓力降P=（）。答案：（）7.常用測定流量的流量計(jì)有()，()，()。答案：（）（）（）湍流125.3N/m2128．氣體的粘度隨溫度的升高而（），水的粘度隨溫度的升高而()9．假如流體的流量不變，而圓形直管的直徑減少二分之一，則因直管阻力引起的壓降損失為原來的多少倍？假設(shè)為層流。１0．一轉(zhuǎn)子流量計(jì)，當(dāng)流量為10m3/h時(shí)，測定轉(zhuǎn)子進(jìn)出口壓差為50N/m2,現(xiàn)流量變?yōu)?2m3/h,則進(jìn)出口壓差為（）N/m2。11.等邊三角形邊長為a,其當(dāng)量直徑是（），長方形長2a,寬為a,當(dāng)量直徑是()。升高降低16501320m1用泵將密度為1100kg/m3、粘度為1.2×10-3Pa·s的溶液從貯槽送至表壓為0.2×105Pa的密閉高位槽，如圖所示。管子直徑為φ108×4mm、直管長度為70m、各種管件的當(dāng)量長度之和為100m（不包括進(jìn)口阻力與出口阻力）。輸送量為50m3/h，兩槽液面恒定，其間垂直距離為20m。今采用一臺(tái)效率為65%、軸功率為7.5kw的庫存離心泵，核算該泵能否完成任務(wù)。（阻力系數(shù)λ可取0.027，進(jìn)口阻力系數(shù)ξc為0.5，出口阻力系數(shù)ξe為1）14答：在貯槽1-11面與2-21面間列柏努力方程，以1-11面為基準(zhǔn)面其中：z1=0，z2=20，P1=0（表壓），P2=0.2×105Pa（表壓）u1=0m/s，u2=0m/s，d＝0.1mu=V/S=50×4/(3600×3.14×0.12)＝1.769m/s15質(zhì)量流量ws=50×1100/3600=15.28Kg/s故該泵合適162：用U型測壓計(jì)測壓強(qiáng)差，如流量、管徑均不變，而將水平管改為垂直管。問p1-p2=?解：對(duì)于垂直管取等壓面A—A’水平管時(shí)故①和水平管對(duì)照，多了1、2兩點(diǎn)位能轉(zhuǎn)換的靜壓能②如果是氣體，密度較小，則水平管、垂直管相同173.如圖，且不互溶，兩容器液面在同一水平面，且兩容器尺寸相同，試問：⑴如在兩容器底部用管連通，求兩容器液面差?h⑵如將右測液體換成ρ1，又求液面差?h解：(1)連通后，右側(cè)下降Δh/2，左側(cè)上升Δh/2，底部為等壓面⑵將右側(cè)改為ρ1

，則右側(cè)上升，左側(cè)下降，同理，底部為等壓面。184.判斷三個(gè)玻璃管中壓強(qiáng)大小關(guān)系和液柱面高低關(guān)系⑴對(duì)理想流體對(duì)1—1，2—2z

1=z

2;u

1>u

2∴p

2>p1∴液面2高于液面1對(duì)1—1，3—3u

1=u

3,z1>z3,

∴p3>p

1

而p3-p

1=?zgρ∴1、3液面同高理想流體非理想流體19對(duì)2—2，3—3⑵對(duì)非理想流體1、2液面:須知1→2的阻力損失1、3液面:1定高于32、3液面:2定高于3液面必定2高于1而1＝3液面必定2高于3205.如圖，三槽中水面相同且恒定，忽略阻力，判斷：⑴u1,u2⑵u2,u3,u4⑶p1,p2⑷p2,p3（2）對(duì)水槽液面和出口處建立柏努利方程，基準(zhǔn)水平面為2-2ABC解：（1）略21226.同一平面兩并聯(lián)管路，l1

=l2,d2=2d1，兩管絕對(duì)粗糙度相同，且流動(dòng)均處于平方區(qū)，判斷兩管的流速哪個(gè)大？在阻力平方區(qū)，解：237.由自來水總管引出一支管AB，向居民樓供水，在端點(diǎn)B分成兩支路，一路供一樓，一路供二樓已知：LAB=100m,LBC=10m,LBD=20m,λ=0.03,

管徑d＝30mm，A處壓強(qiáng)為PA＝3.43×105pa（表壓）求：⑴當(dāng)閥C全開時(shí)ζc=6.4

，管路D可否有水？并求C的流量⑵當(dāng)閥C關(guān)小，使C流量減半，求此時(shí)D的流量，（此時(shí)D閥應(yīng)全開,ζD=6.4）24解：首先判斷B點(diǎn)的靜壓能，設(shè)D管沒有水。對(duì)入口A處外側(cè)和1－1截面之間列柏努利方程，管道ABC為基準(zhǔn)水平面，對(duì)串聯(lián)管路由A→B列柏努利方程，管道ABC為基準(zhǔn)水平面25此時(shí)26⑵如水上二樓，則成分支管路通過調(diào)節(jié)閥門，使分支管路的流量關(guān)系為：由A→B列柏努利方程：由B→2列柏努利方程：整理得到：27解得：uD=1.39m/s

uB=1.39+1.21＝2.6m/s2830mP＝49pa真空度19.內(nèi)截面為1000mm×1200mm的矩形煙囪高為30m。平均摩爾質(zhì)量為30kg/kmol，平均溫度為400℃的煙道氣自下而上流動(dòng)，煙囪下端維持在49pa的真空度。在煙囪高度范圍內(nèi)大氣的密度可以視為定值，大氣溫度為20℃，地面處的大氣壓強(qiáng)為101.33×103pa。流體流經(jīng)煙囪的摩擦