流体力学复习提纲大题.doc

2．用于测试新阀门压降的设备，水从容器通过锐边入口进入管子，钢管的内径均为50mm，用水泵保持稳定的流量12m3/h，若在给定流量下，水银差压计的示数为150 mm，(1)求水通过阀门的压损失；（2）计算水通过阀门的局部损失系数；（3）计算通过阀门前水的计示压强；（4）不计水泵损失，求通过该系统的总损失，并计算水泵给水的功率? 解：(1)水通过阀门的压强损失 (2) 水通过阀门的局部损失系数 局部损失系数是： 可推得 K=12.82 (3) 计算水通过阀门前的计示压强 由于有沿程损失和进口损失，所以在计算计示压强前需考虑这一点 先判断管内流动状态： 　这是湍流流动。由于管路是钢管，查得管壁粗糙度是0.19mm 这样可算得相对粗糙度为： 由Re数，查Moody图可得沿程损失系数: 因而沿程损失和进口损失为： 　 这里q=0, ws=0，由能量方程可得： 　　　　　　 而α1 = α2 =1.0, p1=0, V1=0, V2=1.698 m/s, z1=H0, z2=0 那么计示压强为： (4)该系统总的损失（不计图上的弯管损失）为： 水泵的功率由下式计算： 3．密度为，运动粘度的轻柴油通过管道从一油池输送到储油库内。铸铁管长，绝对粗糙度，要求质量流量，出油端比吸入端高，假设油泵能够产生的压强，只计算沿程损失，试求必需的管道直径？ 解：如图所示，列能量方程 取1-1，2-2截面（出口端） 由于1-1截面，2-2截面面积相同，所以平均速度相同 那么上式即可化为： 所以 (1) 将质量流量qm与V的关系是 (2) 代入(1)式,移项可得: 由公式 (3) 将以质量流量qm与V的关系式(2)式代入Re数公式, 可得： 　 　　　 试取，由(3)式可推得,那么对应此管径的Re数和ε/D: 查Moody图可得新的 那么由(3)式推得新的管径 D =0.118 　 　　　　　基本已符合情况 D =0.12m 4.已知流体的流动速度分布为: 试求t=0时过M(-1,1)点的流线 解: 此题给定的实际上是欧拉描述: 流线需满足其上每一点的速度方向与切线方向相一致,即有: 需求t=0时的流线,代入上式: 两边求积分: 即: xy = C0 这是t=0时流场的流线簇。 由于要求的流线需过M(-1,1)点, 那么代入上式可得: xy =–1 6.[流场计算] 已知流场为: u=kx, v=－ky, w=0, 式中k为常数（k大于0）, 试求:(1)流线和迹线方程; (2)画出流场图(四个象限都标出)? 解：（1）由题意可得： 即为流线方程，由于是定常流动，所以流线方程也是迹线方程。 （2）流场如下图所示： 7.已知流场为: u= - y, v= 2x, w=0, 试求:(1)流线和迹线方程; (2)画出流场图(四个象限都标出)? 解：（1）由题意可得： 即为流线方程, 由于是定常流动，所以流线方程也是迹线方程。 （2）流场如下图所示： 9. [弯管受力分析] 连续管系中的900渐缩弯管平放在水平面上，进出口管直径分别为d1=15cm，d2=7.5cm,入口处水平均流速V1=1m/s, p1=6×104 Pa(表压强)。如不计能量损失，ρ=1000 kg/m3 ，大气压强为105 Pa，试求支撑弯管在其位置所需的合力 解：取管壁和进出口边界作为控制体 （1）由于不考虑能量损失，由伯努利方程求得出口压强： 由于z1=z2，可得： 由题意可得： V2=4m/s 因此出口表压力为：5.25×104Pa （2）由于不考虑管内流速的分布，对水平方向列动量方程： 由此可得：