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工程流体力学答案第九章

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[陈书9-11] 具有sPa1003.43，3mkg740的油液流过直径为2.54cm的圆管，平均流速为0.3m/s。试计算30m长度管子上的压强降，并计算管内距内壁0.6cm处的流速。

［解］管内流动的雷诺数：duRe

将sPa1003.43、3mkg740、sm3.0u和d=2.54cm代入，得：

2.139940325437401003.41054.23.0740Re32

因为20002.1399Re，所以流动为层流，沿程阻力损失系数：

Re64

沿程阻力损失：gudlh22

表示成压强降的形式：2Re64222udludlghp

代入数据，得：Pa1799974054.2152.139964209.07401054.2302.1399642p

因为是层流运动，流速满足抛物面分布，且其分布为：

2244rdlpu

将cm67.06.0254.2r、sPa1003.43、d=2.54cm和l=30m代入，得：

sm433.067.0454.24031217991067.0454.2301003.441799224223u

［陈书9-12］某种具有3mkg780，sPa105.75的油，流过长为12.2m，直径为1.26cm的水平管子。试计算保持管内为层流的最大平均流速，并计算维持这一流动所需要的压强降。若油从这一管子流入直径为0.63cm，长也为12.2m的管子，问流过后一根管子时的压强降为多少？ .

［解］管内流动的雷诺数：duRe

管内保持层流时，雷诺数低于下临界雷诺数，即：2320RecreR

所以：dRucre

将sPa105.75、3mkg780、2320creR和d=1.26cm代入，得：

sm0177.01267802325.71026.17802320105.725u

压强降：Pa264.3177.0786.121222323220177.07801026.12.122320642Re64222222udludlp

流入后一根管子时，流量不变，直径减小，用上标“~”表示后一种情况，则有：

dddudu~~~ReeR~

所以：4640232063.026.1Re~eR~dd

此时流动进入湍流光滑区，且5104640eR~，可用布拉修斯公式求解沿程阻力损失系数，即：

25.03164.0eR

压强降：23164.02225.02udlRudlpe

此时，平均流速：sm63.026.10177.02u .

所以：Pa13.1456312677.178636146403164.063.026.10177.027801063.02.1246403164.04225.042225.0p

[陈书9-13] C30o的水流经过直径d=7.62cm的钢管（mm08.0），每分钟流量为3m340.0。求在915m长度上的压降。当水温下降至C5o时，情况又如何？已知C30o时水的运动学粘性系数sm100.82-6，密度3mkg995.7，C5o时水的运动学粘性系数sm10519.12-6，密度3mkg0001。

［解］流量：sm60340.0minm340.033Q

平均流速： sm243.1362.714.3680601062.714.3340.0442422dQu

两个与粗糙度有关的雷诺数：

41062.71008.062.78080dRle

585.085.085.010857.716762041601016.062.7416024160dRue

C30o时：

雷诺数：5462210184.1102.162.714.3340108.0601062.714.3340.0444RedQdQdud

因ueleRRRe，流动处于湍流过渡区，阻力系数用Colebrook公式计算，即

dRe7.351.2log21

代入数值后解得：0.022 .

所以压强降：)(10032.2243.17.99576.2915112243.17.995107.629150.02225222-2Paudlp

C5o时：

雷诺数：456221024.610519.11562.714.334010519.1601062.714.3340.0444RedQdQdud

因leRRe2320，流动处于湍流光滑管区，又因510Re，阻力系数可用布拉修斯公式计算，即

25031640.eR.λ

代入数值后解得：0.02

所以压强降：)(101.855243.11000076.29152243.11000107.629150.0225222-2Paudlp

［陈书9-22］水从水箱沿着高度2ml及直径mm04d的铅垂管路流入大气，不计管路的进口和出口损失，沿程阻力损失系数取为04.0，试求：

1） 管路起始断面A的压强与箱内所维持的水位h之间的关系式，并求当h为若干时，此断面绝对压强等于一个大气压。

2） 流量和管长l的关系，并指出在怎样的水位h时流量将不随l而变化。

［解］令出口断面为B，可对A和B断面写出总流的Bernoulli方程：

fBBBBAAAAhgugpzgugpz2222 （1）

因不计进出口损失，故可认为管内流速分布沿轴线不变，即：

BA，uuuBA （2） .

于是（1）式简化为：fBBAAhgpzgpz （3）

对于圆管流动，沿程阻力损失可表示为：gudlhAf22 （4）

由题意：lzzBA （5）

将（4）和（5）式代入（3），得：

gudlgpplABA22 （6）

（1）当断面A处的绝对压强为一个大气压时，有：0BApp

代入（6）式，得：gduA2 （7）

令水箱内水表面为C断面，假定从C到A断面无损失，可列出流线的Bernoulli方程：

gugpzgugpzCCCAAA2222 （8）

联立（6）式和（8）式，并考虑到：aCBppp，hzzAC，hzzAC，0Cu

可得：aApλldλh-dρglp （*）

式（9）即为管路起始断面A的压强与箱内所维持的水位h之间的关系式。

根据题意：aCAppp （9）

将（9）代入（8）式，得：

guhguCA2222 （10）

考虑到0Cu和（7）式，得：dh （11）

将mm04d和04.0代入，得：m1h

（2）对于一般的情况，由（8）式可得：

gpphguACA22 （12）

将（12）式代入（6）式，得：

gpplgudlBAA22 （13） .

式（12）和（13）左右相加，得：gpplhgudlBCA212

整理得：dlpplhgduBCA22

考虑到aCBppp，可得：dllhgduA2 （14）

于是管内流量：ldlhgdddllhgddudQA24244222 （15）

欲使流量不随l变化，应有：dh （16）

代入已知数据：m1h

［陈书9-23］一个自然通风锅炉，烟囱直径md1，烟囱内的沿程阻力系数04.0，烟囱高度（1断面到2断面）mH38，正常工作状态时在烟囱底部1断面处测得负压为mm20水柱。试求烟气的流量?Q（已知：空气密度322.1mkga，烟气密度361.0mKgs，水的密度31000mKgw。）

解：对1、2断面写出总流的伯努利方程：

fsshzgVgpzgVgp222221211122

依题意：

流体不可压，由质量守恒得：VVV21

可令：21 dH21.

沿程阻力损失：gVdHhf22

Hzz21

将以上各式代入伯努利方程，得：

gVdHHgpps2221 （A）

令ap1和ap2分别为1和2断面处的大气压，由题意有：

ghppwa11，其中mm20h

app22

所以：ghgHghppppwawaa2121

代入（A）式得：

HHhHdgVsswa2

烟气流量：HHhHdgddVQsswa2.4422

将已知各量的值代入，得：smQ344.6

［陈书9-30］油泵从开口油池中将油送到表压强为Pa10981.05p的油箱中。已知：油泵流量sl4.31Q，油泵总效率8.0，油的密度3mkg800，运动粘度scm25.12，油管直径cm2d，长度m2l，总局部损失系数2，油面高度差m3h。试确定油泵的功率P。 .

［解］令管道进口断面为1，出口断面为2，对两断面列出Bernoulli方程：

hhzgugphzgugpfP222221211122 （1）

其中Ph表示油泵提供的能量。

根据题意，可假定流体不可压缩，管道均匀，所以：

21，21uu （2）

代入（1）式，得：hhzgphzgpfP2211 （3）

令左边开口容器液面为A，假定油无损失地从液面流到入口处，并假定液面处流速为零，可写出流线的Bernoulli方程：

AAzgpzgugp12112

移项得：guzgpzgpAA22111 （4）

令右边容器液面为B，同样可得：

guzgpzgpBB22222 （5）

将（4）和（5）代入（3），得：

hhguzgphguzgpfBBPAA222221

考虑到（2）式，得：hhzgphzgpfBBPAA （6）

由题意：pppAB，hzzAB （7） 泵 phQd

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工程流体力学复习题及答案

工程流体力学复习题及答案

230503工程流体力学复习材料

1 《工程流体力学》复习题及参考答案

整理人：郭冠中 内蒙古科技大学 能源与环境学院热能与动力工程09级1班

使用专业：热能与动力工程

一、名词解释。

1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法

7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流

12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流

17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、自动模型区

二、是非题。

1. 流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。 （ ）

2. 平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。 （ ）

3. 附面层分离只能发生在增压减速区。 （ ）

4. 等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。 （ ）

5. 相对静止状态的等压面一定也是水平面。 （ ）

6. 平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。 （ ）

7. 流体的静压是指流体的点静压。 （ ）

8. 流线和等势线一定正交。 （ ）

9. 附面层内的流体流动是粘性有旋流动。 （ ）

10. 亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。（ ）

11. 相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。 （ ）

12. 超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。（ ）

工程流体力学试卷A答案

工程流体力学试卷A答案

第 1 页 共 2 页 流体力学试卷

题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总 分 评卷人

得分

一、名词解释（5×4=20分）

1、黏性

流体在受到外部剪切力作用时发生变形(流动)，其内部相应要产生对变形的抵抗，并以内摩擦力的形式表现出来，这种流体的固有物理属性称为流体的粘滞性或粘性。

2、连续介质

由于假定组成流体的最小物理实体是流体质点而不是流体分子，因而也就假定了流体是由无穷多个、无穷小的、紧邻毗邻、连绵不断的流体质点所组成的一种绝无间隙的连续介质。

3、绝对压强

以绝对真空或完全真空为基准计算的压强成为绝对压强。

4、流管 在流场中任意取一非流线的封闭曲线，通过该曲线上的每一点作流线，这些流线所构成的封闭管状曲面称为流管。

5、局部阻力（局部损失）

发生在流动边界有急变的流域中，能量的损失主要集中在该流域及其附近的流域，这种集中发生的能量损失称为局部阻力或局部损失。

二、选择题（10×2=20分）

１、理想流体是指 C 的流体。

Ａ. 所需要； Ｂ. 水； Ｃ.无粘性； Ｄ.不可压缩

２、在伯努利方程 Ｐ／ρ ＋ Ｈｇ ＋ Ｖ2／２ ＝ const 中，P/ρ的物理意义是 B 。

Ａ. 单位重量流体的重力压力能; Ｂ.单位质量流体的压力能; Ｃ. 单位重量流体的动能; Ｄ.单位质量流体的动能

3、均匀流是指 C 。

Ａ.所有物理量与时间无关； Ｂ. 所有物理量与时间有关；

Ｃ 所有物理量与空间位置无关； Ｄ. 所有物理量与空间位置有关 4、圆管道的层流的动量修正系数是 C 。

Ａ.64eR； Ｂ.

1/40.3164eR；

Ｃ.43； Ｄ. 2。

工程流体力学课后习题答案(第二版)

工程流体力学课后习题答案(第二版)

第一章 绪论

1-1．20℃的水2.5m3，当温度升至80℃时，其体积增加多少？

[解] 温度变化前后质量守恒，即2211VV

又20℃时，水的密度31/23.998mkg

80℃时，水的密度32/83.971mkg

321125679.2mVV

则增加的体积为3120679.0mVVV

1-2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度增加15%，重度减少10%，问此时动力粘度增加多少（百分数）？

[解] 原原)1.01()15.01(

原原原035.1035.1

035.0035.1原原原原原

此时动力粘度增加了3.5%

1-3．有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为/)5.0(002.02yhygu，式中、分别为水的密度和动力粘度，h为水深。试求mh5.0时渠底（y=0）处的切应力。

[解] /)(002.0yhgdydu

)(002.0yhgdydu

当h=0.5m，y=0时

)05.0(807.91000002.0

Pa807.9

1-4．一底面积为45×50cm2，高为1cm的木块，质量为5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s，油层厚1cm，斜坡角22.620 （见图示），求油的粘度。

[解] 木块重量沿斜坡分力F与切力T平衡时，等速下滑 uyuATmgddsin

001.0145.04.062.22sin8.95sinuAmg

sPa1047.0

1-5．已知液体中流速沿y方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律yudd，定性绘出切应力沿y方向的分布图。

[解]

1-6．为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径0.9mm，长度20mm，涂料的粘度=0.02Pa．s。若导线以速率50m/s拉过模具，试求所需牵拉力。（1.O1N）

流体力学-作业解答(第4章和第5章)

流体力学-作业解答(第4章和第5章)

4-3 第四章 作业答案

4-16．水由具有固定水位的储水池中沿直径mm100d的输水管流入大气。管路由同样长度m50l的水平管段AB和倾斜管段BC组成，已知m21h，m252h，试问为使输水管B处的真空不超过7m水柱，阀门的局部阻力系数应为多少？此时流量Q为多少？（取035.0，5.0A，不计弯曲处损失）

解：以过B处的水平面为基准面，对液面和B处断面列伯努利方程：

BwABhgvph200021

gvgv...gvdlgvdlgvhAABwA2182105003505022222222

将此式代入上面的伯努利方程，得

gvgvphB2182221

代入数据，得：892181722.v

∴ sm053199892..v

sm02401041430534322....dvQ

取C处水平面为基准面，列液面和C处出口断面的伯努利方程：

CwAhgvhh20000221

gv.gv...gvdlhACwA253521050203505022222

将此式代入伯努利方程，得：

gv.gvhh253522221

4-3 代入数据：8.9205.35.3512522

∴ 39.205.3605.38.92272

4-20．自地下罐经离心泵向油库输油流程如图。管线直径200mm，吸入段总长20m，底下罐液面至泵中心高差4m。油品相对密度0.75，运动粘度4cSt。

（1）若设计输送量为108t/h，那么吸入段的总水头损失为多少m油柱？（包括沿程水头损失和局部水头损失）

（2）泵前真空表读数应为多少？

（3）如果泵出口压强为7.25at（表压），泵的效率为80%，则泵的额定功率（轴功率）应为多少？