《流体力学与流体机械》计算题及答案.pptx

流体力学与流体机械一、名词解释1、粘性：对物体表面附近的流体运动产生重要作用，施加于流体的应力和由此产生的变形速率以一定的关系联系起来的流体的一种宏观属性。

2、静压力基本方程式：3、过水断面：某一研究时刻的水面线与河底线包围的面积，称过水断面。

过水断面是与元流或总流所有流线正交的横断面。

4、总流：总流是封闭曲线取在管道内壁周线上的流束，是无数元流所组成的大的流束。

它是许多元流的有限集合体。

如实际工程中的管流及明渠水流都是总流。

5、临界雷诺数：当流体在管道中、板面上或具有一定形状的物体表面上流过时，流体的一部或全部会随条件的变化而由层流转变为湍流，此时，摩擦系统、阻力系数等会发生显著的变化。

转变点处的雷诺数即为临界雷诺数。

用Rec表示。

二、填空1、巴（bar）、千帕（kPa）、兆帕（MPa）2、摩擦阻力、流体流速3、自流式排水、扬升式排水4、单侧进水式泵（单吸泵）双侧进水式泵（双吸泵）5、自然通风机械通风三、简答题1、流体流动阻力有哪两种形式？答：（1）由于流体与器壁相摩擦而产生的阻力，称摩擦阻力；（2）流体在流动过程中由于方向改变或速度改变以及经过管件而产生的阻力，称局部阻力2、风机工作参数有几个？答：（1）流量(2)压力风机压力是指气体在通风机内的压力升高值，或者说是风机进出口处气体压力之差（3）功率(4)效率3、请写出管路特性曲线方程式？4、何谓风机工况？通风机个体特性曲线与矿井或管道风阻特性曲线在同一坐标图上的交点风机在网路工作时，是依靠风机的静压来克服网路的阻力的，因此，风机的工况点是由静压特性曲线与网路特性曲线的交点M来决定的。

5、请写出涡轮机的比例定律。

答：四、问答题1、离心式水泵为什么采用后弯叶片叶轮？答：⑴在转速、叶轮半径、流量都相同的条件下，前弯式叶轮产生的绝对速度比后弯式叶片叶轮，而流动损失与速度的平方成正比。

因此当流体流过叶轮及导叶或蜗壳时，其能量损失比后弯式叶片叶轮；⑵前弯式叶轮产生的动压比静压大，而水泵应产生高的静压以克服高的阻力来输送流体，若动压高，还得在导叶或蜗壳中转换为静压，在转换中必然要伴随较大的能量损失。

一．填空题：(每小题2分，共20分)1．按规模的不同，可将模型实验分为和两种。

2．马赫准数体现的是可压缩流体在运动过程中与之间的比值关系。

3．对于超音速等熵流动，随着管道截面的增加，流体的速度将逐渐，温度逐渐，流体的体积得到。

4．超音速气流在等截面有摩擦的管道中作等温流动时，其流速沿程将不断，压力和密度沿程将不断，在这种情况下，气流必须不断地向外界放出热量才能够维持其等温流动。

5．在等压条件下，若以周围流体介质的为起点，单位时间内通过射流各截面的相对焓值是相等的，这是射流的。

6．所谓质量平均浓差，就是用乘以相应截面的，便可得到射流某截面上真实的物质相对量。

7．在烟囱抽力不变的情况下，若将烟道闸板逐渐提升，则烟道的阻力将会，炉膛内的零压面将逐渐。

8．按出口安装角的不同，叶轮一般可以分为三种型式，当出口安装角90°时，称为前弯式叶轮，这时叶片的出口方向与叶轮的旋转方向。

9．泵或风机的叶片工作角是指与的夹角，它表示的方向。

10．两台相同规格的离心式风机并联运行时所提供的总流量它们单独运行时的流量之和，而所提供的总压头它们单独运行时的压头。

二．解答题：（每小题10分，共40分）1．对某防浪堤进行模型实验，几何相似倍数为1/50，测得浪的压力为120N，问作用在原型防浪堤上浪的压力是多少？2．滞止温度为33℃的空气在直径为200mm的管道内作绝热流动，已知空气的绝热指数为1.4，气体常数为287J/kg·K。

问其临界流速和极限流速各为多少？3．已知旋流器叶片的内外径之比为0.8，叶片安装角为45°，问该旋流器所产生的旋流是弱旋流还是强旋流？4、已知某水泵铭牌上参量为n＝1450r/min，H＝18m，Q=288m3/h。

问该水泵的比转数n s是多少？三．计算题：（第1小题10分，共40）1．用同一根管路通过空气进行水管阀门的局部阻力系数测定，已知水的密度为1000kg/m3，运动粘度为1.0×10－6m2/s，空气的密度为1.2kg/m3，运动粘度为15×10－6m2/s，管路直径为60mm，水的流速为2.0m/s时。

流体力学与流体机械习题参考答案《流体力学与流体机械之流体力学》第一章 流体及其物理性质1-8 1.53m 的容器中装满了油。

已知油的重量为12591N 。

求油的重度γ和密度ρ。

解：312591856.5kg/m 9.8 1.5m V ρ===⨯；38394N/m g γρ== 1-11 面积20.5m A =的平板水平放在厚度10mm h =的油膜上。

用 4.8N F =的水平力拉它以0.8m/s U =速度移动（图1-6）。

若油的密度3856kg/m ρ=。

求油的动力粘度和运动粘度。

解：29.6N/m F A τ==，Uh τμ=， 所以，0.12Pa s hU τμ==，42/0.12/856 1.410m /s νμρ-===⨯ 1-12 重量20N G =、面积20.12m A =的平板置于斜面上。

其间充满粘度0.65Pa s μ=的油液（图1-7）。

当油液厚度8mm h =时。

问匀速下滑时平板的速度是多少。

解：sin 20 6.84F G N ==，57Pa s FAτ==， 因为Uhτμ=，所以570.0080.7m/s 0.65h U τμ⨯=== 1-13 直径50mm d =的轴颈同心地在50.1mm D =的轴承中转动（图1-8）。

间隙中润滑油的粘度0.45Pa s μ=。

当转速950r/min n =时，求因油膜摩擦而附加的阻力矩M 。

解：将接触面沿圆柱展开，可得接触面的面积为：20.050.10.016m A dL ππ==⨯⨯=接触面上的相对速度为：2 2.49m/s 2260d d nu πω=== 接触面间的距离为：0.05mm 2D dδ-==接触面之间的作用力：358.44N du F AA dy uδμμ=== 则油膜的附加阻力矩为：8.9N m 2dM F== 1-14 直径为D 的圆盘水平地放在厚度为h 的油膜上。

当驱动圆盘以转速n 旋转时，试证明油的动力粘度μ与驱动力矩M 的关系为：24960hMnD μπ=证明：26030n n ππω==，30nrv r πω== 2dA rdr π=，2215v nr dr dF dA h h μπμ==，2315nr drdM dFr h μπ== /2232415960D nr drnD hM hμπμπ==⎰所以：24960hM nDμπ=第二章 流体静力学2-5 试求潜水员在海面以下50m 处受到的压力。

第一章 流体及其物理性质1-4.解： 由已知可知：△P=20000Pa%02.0d =ρρ由m=ρV 可得：dm=ρdV+Vd ρ，在压强变化时，质量没有变化， 则dm=0，即ρdV+Vd ρ=0，则Vd -d V=ρρ所以体积压缩系数8-10d dp 1d dp 1-=⨯==ρρκV V 1-5.解：由体积膨胀系数：VVT d d 1k =α可得： 34-k m 41.01555105d d =⨯⨯⨯=**=V T V α 所以说膨胀水箱的最小体积应该是0.41m 3。

第二章 流体静力学2-2.解：由gh ρ=V P 可得m 88.31880.928.14000g P h V =⨯==ρ 2-3解：如图所示：同种液体能够互相连通位于同一高度处是等压面，分析可知：a139h h g -h h g -gh h -h h g -gh gh P 2141143223B KP P P P B A A =+=-+++++=）（）（）（）（油水银油水银油水银油ρρρρρρρA Bh 1h 2油油水银油h 3h 4图2-32-11解：由题意可知：侧面BC 的总压力大小为：NAF 52110048.20.24.22.18.910008.38.9830gh gh ⨯=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=⨯+=）（）（水油ρρ 2-14解：真空表C 的读数是1.49×104Pa ，则自由液面在原来的基础上还要补充一段h ：m 52.180.910001049.1g Ph 4-=⨯⨯-==水ρ左侧水对闸门AB 的压力：N H H F 521c 100.1829.1829.12-h 8.91000A gh ⨯=⨯⨯+⨯⨯==）（水左ρ 左侧压力中心：m 14.3829.105.3829.1829.112105.3y bh 121h y xy y 23c 3c c c =⨯⨯⨯+=+=+=A A I D 左右侧油对闸门AB 的压力：N H F 42c 1025.2829.1829.128.9750A gh ⨯=⨯⨯⨯⨯==油右ρ 右侧压力中心：根据力矩平衡得：（假设作用于B 点力的方向向左）F 左×L 左= F 右×L 右+F B ×L可得：F B =39893.79N[其中L 左=y D 左—（H 1+h-H 2）] 2-15解：曲面ab 的压力: 水平方向分力：N F 6x c x 10225.11052/58.91000A gh ⨯=⨯⨯⨯⨯==ρ竖直方向分力：N B R V F 6p z 100.1S -L 21g g ⨯=⨯==∆）（ρρ则曲面所受合力：m2193.1829.12829.1829.1829.11212829.1y bh 121h y y y 23c 3c 'C 'c =⨯⨯⨯+=+=+=A A I XD ’右N F F F 62z 2x 1058.1⨯=+=合受力方向：225.10.1225.1tan z x ===F F θ 2-17解：曲面abcd 所受的静水压力：水平方向分力为：N A F 279305.10.12.1-4.28.91000gh x c x =⨯⨯⨯⨯==）（ρ 竖直方向分力为：NB R B R V F 5.698985.10.1434.25.10.18.9100043h g g 22P z =⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=⨯+⨯⨯==）（）（ππρρ则曲面所受合力为：N F F F 752722z 2x =+=合受力方向为：4.05.6989827930tan z x ===F F θ 2-19解：这道题关键是自由液面的选取：因为在C 点的绝对压强是196120Pa ，其相对压强是：m 67.98.910001001325.1-109612.1g a 55=⨯⨯⨯=-ρP P 作用于半球的总压力只有竖直方向的分力：NR R V F F 532p z 105.23421-2h -67.98.91000g ⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯⨯⨯⨯===ππρ）（第三章 流体运动学和动力学基础3-4解：由连续方程A 1V 1=A 2V 2可得：s m V d d V d d A V A V /5.0215.0442212221122212112=⨯====ππ所以说截面2-2处的平均流速为0.5m/s 。