《流体力学与流体机械》计算题及答案.pptx
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流体力学例题及答案PPT学习教案
证明 理想流体的运动(yùndòng)方程为
dV f 1 p
dt
对于(duìyú)正压流1 体p： ρ
PF
对于有势质量力： f Π
dV dt
PF
d
dt
dV ds L dt
PF ds
L
d PF 0
L
定理得证
第16页/共22页
第十七页，共22页。
例 y =0 是一无限(wúxiàn)长固壁，
c2
T0 1 1 Ma2
T
2
T c 2 2 T0 c0 2 1
1
0
2
1
1
p p0
第2111页/共221页
1
1 2
T1 T2
1
p1 p2
T1 T2
1
1
0
1
2
1
Ma2
1
p0 p
1
1 Ma2 2
1
第十二页，共22页。
例 空 气 在缩 放管内 (ɡuǎ n nè i)流动， 气流的 滞止参 数为p 0 =10 6 Pa ， T0 = 350 K ，出口 截面积 Ae = 10 cm2 ，背压 为 p b= 9 .3 10 5 Pa 。 如果要 求喉部 的马赫 数达到 Ma1 = 0.6 ，试求 喉部面 积A1。
0-1截面：
H p1 V12 g 2g
p1
g
H
u12 2g
91887
pa
第3页/共22页
0
H
喷 嘴 1
2
喷嘴流体动量 方程 x 方向：
x
F
p1
p2 0
控 制 体
p1A1 F Qu2 u1
流体力学与流体机械大题
15.用泵自贮油池向高位槽输送矿物油，流量为 38.4T/h,高位槽中液面比油池中液面高 30m,管路总长(包括阀门及管件的当量长 度) 430m,进出口阻力不计。管径为φ108×4mm,若油在输送温度下的比重为 0.96,粘度为 3430cp,求泵所需的实际功率,设泵的 效率η=50%。 【解】对贮油池液面至高位槽液面列柏努利方程： He=△Z+λ[(l+Σle )/d](u2/2g) △Z=30m l+Σle =430m d=108-2×4=100mm=0.1m
6.用离心泵将水由水槽送至水洗塔中,水洗塔内的表压为 9.807×104N/m2,水槽液面恒定,其上方通大气,水槽液面与输送管出口 端的垂直距离为 20m,在某送液量下,泵对水作的功为 317.7 J/kg，管内摩擦系数为 0.018，吸入和压出管路总长为 110m(包括管 件及入口的当量长度,但不包括出口的当量长度)输送管尺寸为 φ108×4mm,水的密度为 1000kg/m3。求输水量为多少 m3/h。
代入(1)可得：15u12=2(p1-p2)/ρ=8012
u1=23.11m./s Vs=(π/4)D2u1=0.1814m3/s
或 V=653m3/h
8.用离心泵经φ57×3.5mm 的钢管, 将敞口贮槽内的有机溶剂(密度为 800kg/m3,粘度为 20cp)输送到反应器中。设贮槽内的液面
离反应器内的液面高度保持 16m，见附图。已知钢管总长度(包括局部阻力当量长度) 为 25m，反应器内的压力恒定为 4kgf/cm2 (表 压) ,有机溶液输送量为 6 m3/h,试确定泵提供的压头。
【解】∵u1≈0≈u2 p1=p2 于是 gZ1=gZ2+Σhf g(Z1-Z2)=Σhf =20.6u2/2 u=[2g(Z2-Z2)/20.6]0.5 =(2×9.81×6/20.6) 0.5 =2.39m/s Z1′=Z2+20.6u′2/2g =5+20.6(1.3×2.39) 2/(2×9.81) =15.14m 增高为：Z1′-Z1=15.14-11=4.14m
6.用离心泵将水由水槽送至水洗塔中,水洗塔内的表压为 9.807×104N/m2,水槽液面恒定,其上方通大气,水槽液面与输送管出口 端的垂直距离为 20m,在某送液量下,泵对水作的功为 317.7 J/kg，管内摩擦系数为 0.018，吸入和压出管路总长为 110m(包括管 件及入口的当量长度,但不包括出口的当量长度)输送管尺寸为 φ108×4mm,水的密度为 1000kg/m3。求输水量为多少 m3/h。
代入(1)可得：15u12=2(p1-p2)/ρ=8012
u1=23.11m./s Vs=(π/4)D2u1=0.1814m3/s
或 V=653m3/h
8.用离心泵经φ57×3.5mm 的钢管, 将敞口贮槽内的有机溶剂(密度为 800kg/m3,粘度为 20cp)输送到反应器中。设贮槽内的液面
离反应器内的液面高度保持 16m，见附图。已知钢管总长度(包括局部阻力当量长度) 为 25m，反应器内的压力恒定为 4kgf/cm2 (表 压) ,有机溶液输送量为 6 m3/h,试确定泵提供的压头。
【解】∵u1≈0≈u2 p1=p2 于是 gZ1=gZ2+Σhf g(Z1-Z2)=Σhf =20.6u2/2 u=[2g(Z2-Z2)/20.6]0.5 =(2×9.81×6/20.6) 0.5 =2.39m/s Z1′=Z2+20.6u′2/2g =5+20.6(1.3×2.39) 2/(2×9.81) =15.14m 增高为：Z1′-Z1=15.14-11=4.14m
流体力学与流体机械答案
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。
流体力学部分练习题及答案PPT学习教案
流体力学部分练习题及答案
会计学
1
理想流体伯努力方程 常测数压中管 ，
其中 称为 重合 水头。
稳粘定性力流动的流流态线与迹
惯性 力
线 。p
（z1
- z2）（
g）
u 2 2
雷诺数之所以能判别 ，
p
（z1 u
z
2
2）（
）
g
p
是因为它反映了 和 2
势压
p
（z1
- z2）（
g）
u 2 2
的对比关系。
边界层内流体流动与粘性底层流体流动都属于层流。 渐变流任意两个过流断面的 静水压X强可以用测压管来测量，而动水压强则不能用测压管来测量。
X
X
X
第2页/共41页
在位置高度相同，管径相同的 同一X 管道的两断面上，其势能、
动能都相等。
运动水流的测压管水头线可以 沿程上升，也可以沿程下降。
对
在均匀流中，任一过流断面上 X 的流体动压强X呈静压强分布特
常数，而且断面上各点的平均动能
av2
2g 相同。
问题：一等直径水管，A-A为过流断面，B-B为水平面，1, 2, 3, 4为
面
C
上各点，各点的运动物理量有以下关系：
A.
B.
C.
D.
28
第27页/共41页
问题:如图所示管路系统中流体作实际运动，恒定。圆管等直径
，则下述判断正确的是A：
A.该管路系统上点3和5的测压管水头相等； C.该管路系统上点1的动水压强 p1= g水h1； B.该管路系统上点7的测压管水头大于6点的测压管水头； D.该管路系统上点2 和 8 的动水压强 p1= p8= pa。
会计学
1
理想流体伯努力方程 常测数压中管 ，
其中 称为 重合 水头。
稳粘定性力流动的流流态线与迹
惯性 力
线 。p
（z1
- z2）（
g）
u 2 2
雷诺数之所以能判别 ，
p
（z1 u
z
2
2）（
）
g
p
是因为它反映了 和 2
势压
p
（z1
- z2）（
g）
u 2 2
的对比关系。
边界层内流体流动与粘性底层流体流动都属于层流。 渐变流任意两个过流断面的 静水压X强可以用测压管来测量，而动水压强则不能用测压管来测量。
X
X
X
第2页/共41页
在位置高度相同，管径相同的 同一X 管道的两断面上，其势能、
动能都相等。
运动水流的测压管水头线可以 沿程上升，也可以沿程下降。
对
在均匀流中，任一过流断面上 X 的流体动压强X呈静压强分布特
常数，而且断面上各点的平均动能
av2
2g 相同。
问题：一等直径水管，A-A为过流断面，B-B为水平面，1, 2, 3, 4为
面
C
上各点，各点的运动物理量有以下关系：
A.
B.
C.
D.
28
第27页/共41页
问题:如图所示管路系统中流体作实际运动，恒定。圆管等直径
，则下述判断正确的是A：
A.该管路系统上点3和5的测压管水头相等； C.该管路系统上点1的动水压强 p1= g水h1； B.该管路系统上点7的测压管水头大于6点的测压管水头； D.该管路系统上点2 和 8 的动水压强 p1= p8= pa。
流体力学与流体机械试题及答案
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》计算题及答案
v 2gh1 /
证明:
p p1 gz1
p p2 g(z2 h) 1gh
z1
p1
g
v12 2g
z2
p2
g
v22 2g
2021/7/9
v 2gh1 /
11
• 补充例题二 设水箱中的水通过图示的等径管路出流，设H=4m，d=25mm，求管路未端的 流速和出流的流量。(不计损失)
dx/ux = dy/uy = dz/uz 连续性的方程。
流体微团的运动一般可分解为平动、转动 和变形运动等三部分。
势函数和流函数是解析流场的两个重要函 数；势流叠加原理；。
ux
x
;
uy
y
;
uz
z
ux
y
;
uy
x
10
第四章 流体力学基础
• 补充例题一 测量流速的皮托管如图所示，设被测流体密度为ρ，测压管内液体密度为ρ1， 测压管中液面高差为h。试证明所测流速
• 解：①取缓变流截面，1-1，2-2。
•
②取基准面，0-0。
•
③确定p的基准，相对
• •
或绝对。 ④列方程。
z1
p1
1v12
2g
z2
p2
2v22
2g
•
⑤解方程。
H 0 0 0 0 1 v22
2g
2g
v2 2gH 8.85 m / s Q 0.0043 m3 / s
1
解：1.取研究截面1-1、2-2
2.取基准面1-1
3.取相对压强。 4.列方程
v2
4Q
d
2 2
z1
p1
v12 2g
H
流体力学与流体机械的习题参考答案
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。
《流体力学》习题答案48页PPT
1-6：在圆筒的侧面和底面都存在摩擦
• 侧面摩擦应力 • 侧面摩擦力矩
1
dur dy
T侧1dhr 4d3h
• 底面摩擦应力
2
dur dy
• 半径r处的微元摩擦力矩 dT 底 rr2rdr
0 .5 d
0 .5 d
• 底面摩擦合力矩 0 d底 T 0
rr2rd r d 4 32
TT侧T底4 d 3h 32 d 4
3 d23Td18h
1-7：简谐运动，需求瞬时功率和积分求平均功率。
• 往复速度 • 摩擦力
udxLcost
dt
d du yuL cots
• 瞬时功率
PFudlud l 2L2co2st
3.140.090.080. 1(236)020.22co2s236t0
60
60
25.68co2s12t
• 平均功率
z
12
uy x
ux y
1(b(b))b
2
3-5：流场成立，即连续性方程成立
uxux 2x2y2x2y0, 流场成立 x y
切应 x y1 2 ( u 变 x y u y x )|( 率 a ,b ) 1 2 ( 2 y 2 x )|(a ,b ) a b
z1 2 u x y u y x |(a ,b )1 2( 2 y 2 x )|(a ,b ) a b
(yb)dx(xa)dy0 (xybx)(xyay) C bxayC
lnx(a)lny(b)t3/3
由题目可知，通过（a,b）点，因此，积分常数C=0
所以，通过（a,b）点的迹线方程为：
bxay0
3-3：流线方程
dx dy ux uy
代入流场
• 侧面摩擦应力 • 侧面摩擦力矩
1
dur dy
T侧1dhr 4d3h
• 底面摩擦应力
2
dur dy
• 半径r处的微元摩擦力矩 dT 底 rr2rdr
0 .5 d
0 .5 d
• 底面摩擦合力矩 0 d底 T 0
rr2rd r d 4 32
TT侧T底4 d 3h 32 d 4
3 d23Td18h
1-7：简谐运动，需求瞬时功率和积分求平均功率。
• 往复速度 • 摩擦力
udxLcost
dt
d du yuL cots
• 瞬时功率
PFudlud l 2L2co2st
3.140.090.080. 1(236)020.22co2s236t0
60
60
25.68co2s12t
• 平均功率
z
12
uy x
ux y
1(b(b))b
2
3-5：流场成立，即连续性方程成立
uxux 2x2y2x2y0, 流场成立 x y
切应 x y1 2 ( u 变 x y u y x )|( 率 a ,b ) 1 2 ( 2 y 2 x )|(a ,b ) a b
z1 2 u x y u y x |(a ,b )1 2( 2 y 2 x )|(a ,b ) a b
(yb)dx(xa)dy0 (xybx)(xyay) C bxayC
lnx(a)lny(b)t3/3
由题目可知，通过（a,b）点，因此，积分常数C=0
所以，通过（a,b）点的迹线方程为：
bxay0
3-3：流线方程
dx dy ux uy
代入流场
流体力学-第1-2-3-4-5章部分习题-解答PPT优秀课件
y
x
y
axu u xv u y4050 42004ayu x vv y v40 312 108
Fluid Mechanics and Machinery 流 体 力 学 与 流 体 机 械
作业： 2-5-3,已知速度场，进行运动分析 21
uxx2byy2,uyx2byx2
du i vxy 0
xy 1 M(x=1,y=1,t=0)
Fluid Mechanics and Machinery 流 体 力 学 与 流 体 机 械
15
2. 迹线 ( t 是变量 ) dxxt,dyyt
dt
dt
齐次方程 d xx d xd tln xtc
齐次方程通解 dtx齐xetc Aet
试探特解 x a b t d x a ,d x x t a b t t dtdt
线变形率
x
ux x
(x22by2x)2y,
y
uy y
2bxy (x2y2)2
ux b y2 -x2 y (x2 y2 )2
uy x
b(x2y2-yx22)2
角变形速率
uxyuyx 2bxy22 yx2 2
旋转角速度
z
1(uy 2 x
ux y
)0
kb/(2xy2)
流线
d xd y d x d y ux uy ky kx
本构关系不同，流体的应力与应变率成比例关系 固体的应力与应变成比例关系。
1-2 量纲与单位是同一概念吗？
答：不是同一概念。量纲是单位的类别。单位是量纲的 基础，单位分国际单位制、工程单位制和英制等。
Fluid Mechanics and Machinery 流 体 力 学 与 流 体 机 械
流体力学与流体机械教材课后题答案
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 。
《流体力学与流体机械》计算题及答案
1 2
总结词
掌握流体流动阻力和能量损失的计算方法，了解 流体流动过程中阻力和能量的变化规律。
流体流动阻力计算
根据流体流动的雷诺数和流体性质，计算流体在 管道中的流动阻力，包括直管阻力和局部阻力。
3
能量损失计算
根据伯努利方程和流体流动的能量守恒原理，计 算流体在管道中的能量损失，包括沿程损失和局 部损失。
分析流体在流动过程中 的温度变化，以及由此
产生的热能转换。
03
探讨流体流动与热能转 换之间的关系，以及其 对流体机械性能的影响。
05
详细描述
02
计算流体在流动过程中 由于热传导、对流和辐 射等热传递方式而产生
的热量交换。
04
流体流动与化学能转换计算
总结词：计算流体在流动 过程中由于化学反应而产 生的化学能转换。
详细描述
分析流体在流动过程中可 能发生的化学反应，以及 由此产生的化学能转换。
探讨流体流动与化学能转 换之间的关系，以及其在 化工、制药等领域中的应 用。
计算化学反应过程中流体 的能量变化，以及其对流 体机械性能的影响。
THANKS
感谢观看
计算流体在流动过程中由于机械能转换 而产生的能量损失或增益。
分析流体在流动过程中所受的阻力，如 摩擦力和局部阻力，对机械能转换的影 响。
详细描述
计算流体在管道中流动时的压力能变化 ，以及由此产生的速度和流量的变化。
流体流动与热能转换计算
总结词：计算流体在流 动过程中由于温度变化
而产生的热能转换。
01
必需汽蚀余量（NPSHr）
泵开始发生汽蚀时，所必须的最低有效汽蚀余量。
有效汽蚀余量（NPSHa）
泵在实际运行中，所实际具有的有效汽蚀余量。
流体力学与流体机械大题
【解】∵u1≈0≈u2 p1=p2 于是 gZ1=gZ2+Σhf g(Z1-Z2)=Σhf =20.6u2/2 u=[2g(Z2-Z2)/20.6]0.5 =(2×9.81×6/20.6) 0.5 =2.39m/s Z1′=Z2+20.6u′2/2g =5+20.6(1.3×2.39) 2/(2×9.81) =15.14m 增高为：Z1′-Z1=15.14-11=4.14m
2=p1/1000g+0.942/2g+12×0.942/2g
p1=13.88×103 Pa=13.88KPa=1.415m
10. 15℃水在内径为 10mm 的钢管内流动，流速为 0.15 m/s，试问：（1）该流动类型是层流还是湍流？（2）如上游压强为 7kgf/cm2，
流经多长管子，流体的压强降至 3 kgf/cm2？（15℃水的密度为 999.1kg/m3，粘度为 1.14cp.）
＝（12－6.5）－1.752/（2×9.81）－2 ＝3.344 m 水柱（表压） ∴ P2＝3.344×1000×9.81＝32804Pａ
12.喷水泉的喷嘴为一截头圆锥体，其长度ｌ＝0.5m，其两端的直径 d1＝40mm，d2＝20mm，竖直装置。若把表压为 9.807kN/m2 的
水引入喷嘴，而喷嘴的阻力损失为 1.5mH2O，如不计空气阻力，试求喷出的流量和射流的上升高度。
【解】选 1-1、2-2 截面与基准面 0-0，如图所示。
在两截面之间列柏方程并简化得到：
(p1/ρ)+(u12/2)=(p2/ρ)+(u22/2)
(1)
由已知数据：p1=0.025×13600×9.81=3335N./m2
p2=-0.15×1000×9.81=-1472N/m2
2=p1/1000g+0.942/2g+12×0.942/2g
p1=13.88×103 Pa=13.88KPa=1.415m
10. 15℃水在内径为 10mm 的钢管内流动，流速为 0.15 m/s，试问：（1）该流动类型是层流还是湍流？（2）如上游压强为 7kgf/cm2，
流经多长管子，流体的压强降至 3 kgf/cm2？（15℃水的密度为 999.1kg/m3，粘度为 1.14cp.）
＝（12－6.5）－1.752/（2×9.81）－2 ＝3.344 m 水柱（表压） ∴ P2＝3.344×1000×9.81＝32804Pａ
12.喷水泉的喷嘴为一截头圆锥体，其长度ｌ＝0.5m，其两端的直径 d1＝40mm，d2＝20mm，竖直装置。若把表压为 9.807kN/m2 的
水引入喷嘴，而喷嘴的阻力损失为 1.5mH2O，如不计空气阻力，试求喷出的流量和射流的上升高度。
【解】选 1-1、2-2 截面与基准面 0-0，如图所示。
在两截面之间列柏方程并简化得到：
(p1/ρ)+(u12/2)=(p2/ρ)+(u22/2)
(1)
由已知数据：p1=0.025×13600×9.81=3335N./m2
p2=-0.15×1000×9.81=-1472N/m2
流体力学及流体机械复习习题及答案
第一部分：流体力学1.力按物理性质的不同分类：重力、摩擦力、惯性力、弹性力、表面张力等.2. 力按作用方式分：质量力和面积力。
3 质量力是指作用于隔离体内每一流体质点上的力，它的大小与质量成正比4 最常见的质量力有：重力、惯性力。
5 比较重力场（质量力只有重力)中,水和水银所受的单位质量力f水和f水银的大小?A. f水〈f水银； C. f水>f水银；B. f水=f水银; D、不一定。
6 试问自由落体和加速度a向x方向运动状态下的液体所受的单位质量力大小（f X。
f Y. f Z)分别为多少？自由落体：X＝Y=0，Z=0。
加速运动：X=—a,Y=0,Z=—g。
7.静止的流体受到哪几种力的作用？理想流体受到哪几种力的作用？重力与压应力，无法承受剪切力。
重力与压应力,因为无粘性，故无剪切力8判断:在弯曲断面上，理想流体动压强呈静压强分布特征. 对错9如图所示的密闭容器中，液面压强p0＝9.8kPa,A点压强为49kPa，则B点压强为39。
2kPa , 在液面下的深度为3m 。
10．露天水池水深5m处的相对压强为：A. 5kPa；B. 49kPa；C. 147kPa； D。
205kPa.重力作用下静水压强的分布规律，如图2—9所示。
图2-911。
仅受重力作用处于静止状态的流体中，任意点对同一基准面的单位势能为一常数,即各点测压管水头相等，位头增高，压头减小。
12。
在均质连通的液体中，水平面必然是等压面13:仅在重力作用下，静止液体中任意一点对同一基准面的单位势能为_b__ A. 随深度增加而增加； C。
随深度增加而减少； B。
常数； D. 不确定。
14:试问图示中A、 B、 C、 D点的测压管高度，测压管水头。
(D点闸门关闭，以D点所在的水平面为基准面）A：测压管高度,测压管水头B:测压管高度，测压管水头C：测压管高度，测压管水头D:测压管高度，测压管水头A:0m，6m B：2m,6m C:3m,6m D：6m，6m15:如图2—10所示，，下述两个静力学方程哪个正确？图2-1016.求淡水自由表面下2m 深处的绝对压强和相对压强。
流体力学例题及答案 ppt课件
x 方向动量方程： V1 Q V2 Q VcQ θ o 0 s
y 方向动量方程： FVQ siθn
例
输送润滑油的管子直径d = 8mm，管长l=15m，如图所
示。油的运动粘度v=15×10-6m2/s，流量qv=12cm3/s，求油箱的 水头（不计局部损失）。
解: V 4q dV 23 4 .1 4 1 20 .1 0 0 0 8 420.239m /s
F
1 2
g (h1 2
h2 2 )
Q(V2
V1 )
解
1--1截面上压强合力：
1 2
gh 1 2
2--2截面的压强合力：
1 2
gh22
对控制体内流体列出动量方程
F1 2g(h12h22)Q (V 2V 1)
连续性方程 伯努利方程
Q V1h1 V2h2
h1
pa
g
V12 2g
h2
pa
g
V22 2g
2
1
1
1
1 2
T1 T2
1
p1 p2
T1 T2
1
1
0
1
2
1
Ma
2
1
p0 p
1
2
1
Ma
2
1
例 空气在缩放管内流动，气流的滞止参数为p0 =106 Pa ， T0 = 350 K，出口截面积 Ae =10 cm2，背压为 pb= 9.3105 Pa 。如果要求喉部的马赫数达到Ma1 = 0.6，试求喉部面积A1。
解:
3
3
L
l2
H
2 h
平均速度：
1
1
V4d Q 24 0. 50 2 .21.02m /s
y 方向动量方程： FVQ siθn
例
输送润滑油的管子直径d = 8mm，管长l=15m，如图所
示。油的运动粘度v=15×10-6m2/s，流量qv=12cm3/s，求油箱的 水头（不计局部损失）。
解: V 4q dV 23 4 .1 4 1 20 .1 0 0 0 8 420.239m /s
F
1 2
g (h1 2
h2 2 )
Q(V2
V1 )
解
1--1截面上压强合力：
1 2
gh 1 2
2--2截面的压强合力：
1 2
gh22
对控制体内流体列出动量方程
F1 2g(h12h22)Q (V 2V 1)
连续性方程 伯努利方程
Q V1h1 V2h2
h1
pa
g
V12 2g
h2
pa
g
V22 2g
2
1
1
1
1 2
T1 T2
1
p1 p2
T1 T2
1
1
0
1
2
1
Ma
2
1
p0 p
1
2
1
Ma
2
1
例 空气在缩放管内流动，气流的滞止参数为p0 =106 Pa ， T0 = 350 K，出口截面积 Ae =10 cm2，背压为 pb= 9.3105 Pa 。如果要求喉部的马赫数达到Ma1 = 0.6，试求喉部面积A1。
解:
3
3
L
l2
H
2 h
平均速度：
1
1
V4d Q 24 0. 50 2 .21.02m /s
流体力学与流体机械习题
习题一、填空题（一）1.为提高U 形压差计的灵敏度较高，在选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差的值（B）A、偏大；B、偏小；C、越大越好2.在相同管径的圆形管道中，分别流动着粘油和清水，若雷诺数相等，二者的密度相差不大，而粘度相差很大，则油速（A）水速。
A、大于；B、小于；C、等于3.一设备表压为460 mmHg，另一设备的真空表读数为300mmHg，两设备的压强差为（）kPa（当地大气压为101.3 kPa）。
A、760；B、101.3；C、160；D、21.34.液体的温度升高粘度（）；气体的温度升高粘度（）。
A、不变；B、减小；C、增大；D、不定5.液体的密度与压力（），温度升高液体密度（）。
A、无关；B、增大；C、减小；D、不定6.压力增加气体密度（），温度升高气体密度（）。
A、不定；B、增大；C、减小；D、不变7.设备内表压为350kPa，其绝压为（）kPa（当地大气压为100 kPa）。
A、450；B、250；C、460；D、-4508.流体的粘度越大，流体内部质点之间的内摩擦力（）。
A、不变；B、越大；C、越小；D、不定9.对不可压缩流体，当体积流量一定时，流速与管径的2次方成反比；若体积流量不变，管径减小一倍，管内流体流速为原来的( )倍。
A、4；B、5；C、2；D、1.7510.流体的流量不变，将管径增加一倍，则雷诺数为原来的( ) 倍。
A、1/2；B、2；C、4；D、1/411.流体的流量不变，仅将管长增加一倍，则流动阻力为原来的( ) 倍。
A、1/2；B、2；C、4；D、1/412.当雷诺数Re<2000时，流体的流动型态为( ) ；当雷诺数Re>4000时，流体的流动型态为( )。
A、层流；B、定态流动；C、湍流；D、非定态流动16.流体在圆形管内作层流流动时，管中心处的流体质点流速为管内平均流速的( ) 倍。
A、1/2；B、1；C、2；D、2.517.若保持流量、密度和粘度不变，将管长增加一倍，雷诺数为原来的( )倍。
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解：p1是由 h m 空气柱所引起的压强； p2是由 h m烟气 柱所引起的压 强，即
p1 p0 ah p2 p0 sh
p p1 p2 ha s g
248.4 Pa
•
一个长L=1m，高H=0.5m的油箱，其内盛油的深度h=0.2m油可经底部中心流出，
如图所示。问油箱作匀加速直线运动的加速度a为多大时将中断供油？油的重度 γ=6800 N/m3。
Q
v2 A2
4
0.12
3
0.0234 m3
/
s
4Q
v1 d12
4 0.0234
0.15 2
1.336 m / s
• 习题3-15 判断流动 ux = xy；uy = -xy 是否满足不可压缩流动的连续性条件 。 • 解： 因为 ux = xy；uy = -xy 与时间无关，所以流动定常，根据定常不可压微分形式连续方程，
6.26 2 12 z0 H h0 3.5 2 9.8 1.5
pA
2r
2g
2
z0
1.78104 (N
/
m2 )
•
如图所示，一矩形闸门两面受到水的压力，左边水深H1=4.5m，右边水深H2=2.5m，闸门
与水平面成α=45°倾斜角，假设闸门的宽度b=1m，试求作用在闸门上的总压力及其作用点。
•解
V 1 L cHb
b
22
hLb 1 L cHb 22
c 2Lh 0.25H
H
21 0.2 0.25 0.5 0.3
0.5
tan H 0.5 2.5
0.5L c 0.51 0.3
a g tan 9.807 2.5 24.518 (m/s2)
•
有一圆桶，半径R=1m，高H=3.5m，桶内盛有高度h=2.5m的水。圆桶绕中心
•
• 解： 按题意，活塞底面上的压力
• 可按静力平衡条件来确定
pB
pa
4F
d 2
油h1
水h2
105
7840
0.5
9800
0.3
5788 4
0.42
1.53105
(N / m2)
•
己知倒 U形测压管中的读数 h1= 2 m，h2=0.4 m，求封闭容器中 A点的相对压强。
解：
p3 p4 pa
•解
P1
hC1A1
bH12 2 s in
9800 1 4.52 2 0.707
140346
NБайду номын сангаас
P2
hC2 A2
bH
2 2
2 s in
9800 1 2.52 2 0.707
43317
N
P=P1-P2=140346-43317=97029 (N)
yD
yC
J Cx yC A
l 2
bl3 12 0.5lbl
•
解 ：(1) τ=μdu/dy=4000μ(h-2y)
•
设上板处流体所受的内摩擦应
• 力为τ0，则上板所受的内摩擦应力τ0′= -τ0，
• F = -Aτ0 = -0.2×4000×1.49×(0.01-2×0.01) = 11.92 (N) (方向如图示) (2) y =h/3时，τ=4000×1.49×(0.01-2×0.013) = 19.9 (N/m2)
2l 3
P1l1 3 P2l2 3 Pl
l P1l1 P2l2 P1H1 P2 H 2 140346 4.5 43317 2.5 2.543
3P
3P sin
3 0.707 97029
• 求作用在直径D=2.4m，长L=1m的圆柱上的水的总压力在水平及垂直方向的分力和 在圆柱上的作用点坐标。
2
2.4 2
1 sin 38.15
1.94
(m)
第三章 流体运动学
• 习题3-9 直径D=1.2m的水箱通过d = 30 mm的小孔泄流。今测得水箱的液面在1s内下降了0.8 mm。求泄流量Q和小孔处的平均速度v。
• 解： V D2h 1.22 0.0008 0.0009 m3
4
4
Q V 0.0009 m3 / s t
第一章 流体及其物理性质
•
• 例1－2 相距为h=10 mm的两固定平板间充满动力粘度μ=1.49 Pa·s的甘油， 若两板间甘油的速度分布为u=4000y(h-y)
•
(1) 若上板的面积A=0.2 m2，求使上板固定不动所需的水平作用力F；
•
(2) 求y=h/3和2h/3处的内摩擦应力，
并说明正负号的意义。
轴匀速旋转。问水恰好开始溢出时，转速ω为多少？而此时距中心线r=0.4m处桶底
面上A点的压力是多少?
• 解：(1) 求旋转速度ω
R2h
R 2 H
1 2
r 2h0
z 2r2
2g
h0
2R2
2g
4gH h 4 9.83.5 2.5 6.26 rad/s
R2
12
(2) 求距中心线r=0.4m处桶底面的压力
Px
1 2
D DL
9800 1 2.42 2
1
28224(N)
Pz
1 2
V柱
8
D 2 L
8
9800
2.42
1
22167
(N)
arctan Pz arctan 22167 38.15
Px
28224
xD
D 2
cos
2.4 cos38.15 2
0.94
(m)
zD
D 1 sin
pA p1 水h2
p2 p3 水h1 pa 水h1
pA 水h2 pa 水h1 pAg pA pa 水h2 水h1 Pa
pAg h2 h1 mH 2O
•
如图所示一个锅炉烟囱，燃烧时烟气将在烟囱中自由流动排出。已知烟囱高 h＝30 m，
烟囱内烟气的平均温度为 t＝300℃，烟气的密度ρs＝(1.27－0.00275 t) kg/m3，当时空气的密 度ρ a＝1.29 kg/m3。试确定引起烟气自由流动的压差。
y = 2/3 h时，τ=4 000×1.49×(0.01-4×0.013) = -19.9 (N/m2)
第二章 流体静力学
•
如图所示，在盛有油和水的圆柱形容器顶部加荷重F=5788 N的活塞，已知h1=50 cm，
h2=30 cm,大气压力pa=105N/m2，活塞直径d=0.4m，γ油=7840N/m3，求B点的压力(强)。
v
Q
d 2 / 4
4 0.0009 3.14 0.032
1.27 m / s
• 习题3-11 大管d1 = 150 mm和小管d2 = 100 mm之间用一变径接头连接。若小管中的速度v2 =3m/s，求流量Q和大管中的平均速度v1。
• 解：设流体不可压，根据连续方程，有
Q v1A1 v2 A2