工程流体力学放映11章
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工程流体力学练习题第1章1-1解:设:柴油的密度为ρ,重度为γ;40C 水的密度为ρ0,重度为γ0。
则在同一地点的相对密度和比重为:0ρρ=d ,0γγ=c 30/830100083.0m kg d =⨯=⨯=ρρ30/81348.9100083.0m N c =⨯⨯=⨯=γγ1-2解:336/1260101026.1m kg =⨯⨯=-ρ3/123488.91260m N g =⨯==ργ1-3解:269/106.191096.101.0m N E VVV Vp p V V p p p ⨯=⨯⨯=∆-=∆-=∆⇒∆∆-=ββ 1-4解:N m p V V p /105.21041010002956--⨯=⨯=∆∆-=β 299/104.0105.211m N E pp ⨯=⨯==-β 1-5解:1)求体积膨涨量和桶内压强受温度增加的影响,200升汽油的体积膨涨量为:()l T V V T T 4.2202000006.00=⨯⨯=∆=∆β由于容器封闭,体积不变,从而因体积膨涨量使容器内压强升高,体积压缩量等于体积膨涨量。
故:26400/1027.16108.9140004.22004.2m N E V V V V V V p p T T pTT ⨯=⨯⨯⨯+=∆+∆-=∆+∆-=∆β2)在保证液面压强增量0.18个大气压下,求桶内最大能装的汽油质量。
设装的汽油体积为V ,那么:体积膨涨量为:T V V T T ∆=∆β体积压缩量为:()()T V E p V V E pV T pT p p ∆+∆=∆+∆=∆β1 因此,温度升高和压强升高联合作用的结果,应满足:()()⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-∆+=∆-∆+=p T p T E p T V V T V V 1110ββ ()())(63.197108.9140001018.01200006.0120011450l E p T V V p T =⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯-⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-∆+=β()kg V m 34.1381063.19710007.03=⨯⨯⨯==-ρ1-6解:石油的动力粘度:s pa .028.01.010028=⨯=μ 石油的运动粘度:s m /1011.39.01000028.025-⨯=⨯==ρμν 1-7解:石油的运动粘度:s m St /1044.01004025-⨯===ν 石油的动力粘度:s pa .0356.0104100089.05=⨯⨯⨯==-ρνμ1-8解:2/1147001.01147.1m N u=⨯==δμτ 1-9解:()()2/5.1621196.012.0215.0065.021m N d D uu=-⨯=-==μδμτN L d F 54.85.16214.01196.014.3=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=τπ第2章2-4解:设:测压管中空气的压强为p 2,水银的密度为1ρ,水的密度为2ρ。
第十一章气体和蒸汽的流动前面论述的在闭系或开系中进行的热力过程基本不考虑流动状况的变化。
在涉及技术功的计算中,往往只关注第一项内部功。
本章讨论简单而特殊的开系--管道内流动状况发生变化的热力过程,尤其是气体在喷管和扩压管中的流动问题。
在此类问题中,内部功不存在,流动为主要问题。
流体流动状况的变化是以流速变化为标志的。
流速的变化一方面意味着工质外储存能的变化,其与状态变化及能量传递、转化的热力过程有关;另一方面,又与流道尺寸及边界的情况有关。
所以,流速变化是由二者共同决定的。
喷管和扩压管是汽轮机、燃气轮机、叶轮式压气机、引射式压缩器等设备的重要部件。
气体流经喷管和扩压管时速度变化很大,其动能不能忽略(势能往往因变化不大可以忽略)。
若管道不长而流速颇大,工质流经管道的时间极短,故与外界来不及换热,可视作绝热流动。
另外,工程上常见的管道内流体的流动是稳定或接近稳定的。
所以,本章主要研究管道内流体(理想气体或水蒸气)绝热、稳定流动的特性与规律。
11.1 稳定流动的基本方程稳定流动就是不随时间变化的流动过程。
流体在其所流经的任何一个固定点上的全部参数都是确定的,亦即在一定点上流体的、、和流速等都是一个与时间无关的定值。
在不同点上这些参数当然可以不同,即使在同一截面上也可以不同。
例如因受管壁的影响,壁面处的流速、温度与管道中心处的有差别。
为使问题简单起见,我们将截面参数均匀化,以平均值为代表,认为同一截面上同一参数的值都相等,各参数只沿管道长度方向或流动方向变化。
只在一个方向上有变化的流动叫做一元流动或一维流动。
下面我们建立一元稳定流动的基本方程。
(1)连续性方程在稳定流动中,因截面上的各种参数均不变,故一定截面上的流量也不随时间改变。
设管道中任意两个截面1-1和2-2上的流量分别为和(),如图9-1所示。
若两截面间没有其它流体进出的通道,则由质量守恒原理和稳定的条件,必有。
即管道中所有截面的流量均相等。
以、、分别表示截面积、流体的流速和比容,则有定值(11-1a)微元过程或(11-1b)上式称作稳定流动的连续方程。