04-03+流体力学习题及答案

第三章 液压流体力学基础 第三章 液压流体力学基础 3.1 压力的定义是什么？压力有哪几种表示方法？液压系统的工作压力与外界负载有什么关 系？ AFplim0 绝对压力、相对压力、真空度 工作压力决定于外负载。 3.2 图示为 5 吨液压千斤顶，其活塞直径 D1=34mm，D 2=13mm，杠杆长如图所示，问杆端 应加多大的力 P，才能起重 5 吨？ 25 750 P W D2 D1 h Pa P0 题 3.2 图 题 3.5 图PF302572124DW P=24kg 3.3 解释如下概念：稳定流动、过流断面、流量、平均流速。 理想流体：无粘性、不可压缩。 稳定流动：流动液体中任何点处压力、速度、密度不随时间变化。 过流断面：流束中与所有流线正交的截面积。 流量：单位时间内流过流束通流截面的液体体积。 平均流速：流量与通流截面面积的比。 3.4 伯努利方程的物理意义是什么？ 单位重量液体内的能量守恒，位能压力能动能Const 3.5 设真空计水柱高 h=4m，求容器 A 内之真空度和绝对压力 pa（注：设容器 A 内之压力 为 Pa，P 0 为大气压力） 0hga 真空度 Mpa392.0 绝对压力 hgPa068. 3.6 如图所示，油泵从油箱中吸油，吸油管直径 d=20mm，泵的流量 q=0.2510-3m3/s，油 液在 50时的运动粘度 v=45cst，泵安装高度 h=1.2m，不计吸油管内损失，问该泵吸油腔 的真空度为多少？ smdqv/8.042gvPg.120Mpa.0 3.7 如图示液压泵，吸油管直径 d=60mm，流量 2.510-3m3/s，入口处的真空度为 0.02MPa，油液的密度为 =900kg/m3，局部损失阻力系数 弯 头 =0.2，动能修正系数 2=2，可忽略沿程压力损失，求泵的安装高度 h。 h h 泵 P 0 P1 题 3.6 图 题 3.7 图smdqv/8.042 gvgPhg /202.0m95.1 3.8 图示管路由两根圆管和一段变径管接头连接而成。d 1=200mm，d 2=400mm，截面 1 P1=0.07MPa，截面 2 P2=0.04MPa，v 2=1m/s，截面 1、2 间中心高度差为 1m，判断液流方向， 并计算两截面间的水头损失。 21qsmvd/421 whgvPg 2hw82. 由左到右流动。 3.9 水在图示竖管中流动，v 1=6m/s，d 1=300mm，为使截面 1、2 的压力读数相等，求 d2。gvPg232121P 流量相等 21vdmd235 3.10 有一容器的出水管管径 d=10cm，当龙头关闭时压力计的读数为 49000Pa(表压)。龙头 开启时，压力计读数降至 19600Pa(表压) 。如果总能量损失为 4900Pa，试求通过管路的水 流流量。 1 2 1m 3m d2 d1 v1 H d p q 图 3.8 图 3.9 图 3.10 gvg490219640smv/7sdq/05.432 3.11 如图所示，油管水平放置，截面 1-1、2-2 处直径为 d1、d 2，液体在管路内作连续流动， 若不计管路内能量损失，求： 1) 截面 1-1，2-2 处哪一点压力高？为什么？ 2) 若管路内通过的流量为 q，试求截面 1-1，2-2 两处的压力差P。gvPvg2210)(121 P2 压力大 21vAq)1(221 3.12 图示三个通道过流断面上的压力和平均流速分别为 P1v1、P 2v2 和 P3v3，忽略液体的重 量，用动量方程计算液体作用于三通上的力。 2 2 1 1 p1 s1 v1 p2 s2 v2 p3 s3 v3 Fy F1 F O 题 3-11 图 题 3-12 图1221 vqspFx )(33vqy21q 321vsvs )(212vspFx 33vsy 3.13 在图示的阀上，若通过的流量为 q=1.6710-3m3/s，阀芯直径 d=30mm，开口量 x=2mm，液流流过开口时的角度 =69，问阀芯受的轴向液动力等于多少？smxdqAv/864.NFx7.cos 阀芯所受轴向力为 4.77N，向右 3.14 液体流动时，管路中的压力损失有哪几种？其值与哪些因素有关？ 沿程压力损失，摩擦产生，与阻力系数、流速、密度相关。 2vdLP 局部压力损失，管道截面突然变化，液流方向变化，阀口节流。 2v 3.15 阐述层流与紊流的物理现象及其判别方法。 层流：液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状，平行于管道轴线。 紊流：液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动，还存在着剧烈的横向运动。 用雷诺数判别层流或紊流，小于临界雷诺数 Recr 为层流，大于临界雷诺数 Recr 为紊流。 3.16 某管道绝对粗糙度为 =0.5mm，管道直径 d=200mm，管长 2000m，如流速为 0.1m/s 输入，运动粘度为 v=1.8cst 的液体，其密度为 =900kg/m3，求沿程压力损失。5610108.2dRe 7).()(287e031/3164.025.eR aPdlP13952.09.031.2 3.17 某液压系统由液压泵至液压马达的管路如图所示。管内径为 16mm，油的密度 =900kg/m3，运动粘度 v=18cst，流速 v=5m/s，管内壁相对粗糙度 /d0.0001，45弯头 局部阻力系数 =0.3，90弯头局部阻力系数 =1.12。试求由液压泵至液压马达的全部 压力损失。 d x B 1940m 10m 460m 45 M 题 3.13 图 题 3.17 图56104108.5dRe 827).(2)(77e 水力光滑管 036./316405.eRaMPdlP9.21a016.)(212aPP.21 3.18 某圆柱形滑阀(见图)，已知阀芯直径 d=20mm，进口油压 p1=9.8MPa，出口油压 p2=9.5MPa，油液密度 =900kg/m3，通过阀口时的流量系数 c=0.65。求通过阀口的流量。smpxdCPAq /02.)(23210 3.19 一柱塞在力 F=50N 作用下移动，将液压缸中的油通过 =0.05mm 的缝隙排到大气中 去。设活塞和缸筒处于同心状态，缝隙长 L=70mm，活塞直径 d=20mm，油的粘度 =5010 -3Pas，试确定活塞移动 0.1m 所需的时间。tldq/42 smrrLpq