哈工程3系流体力学--流体动力学习题ppt课件.ppt

1,工程流体力学(流体动力学习题),哈尔滨工程大学动力与能源工程学院,【4-1】直径d=100mm的虹吸管，位置如图所示。求水流流量和2、3点的压力（不计水头损失）。,第4章流体动力学基本原理习题,2,【解】以过1点的水平面为基准面，分别列1、2、3、4点所在断面的伯努利方程。由于故有因此取可解得,第4章流体动力学基本原理习题,3,【4-2】一个倒置的U形测压管，上部为相对密度0.8的油，用来测定水管中点的速度。若读数h=200mm，求管中流速u=?,第4章流体动力学基本原理习题,4,【解】选取如图所示1-1、2-2断面列伯努利方程，以水管轴线为基准线。其中：p1和p2分别为1-1、2-2断面轴线上的压力。设U形测压管中油水分界面的低液面到轴线的距离为x，则可列出U形测压管中油水分界面的高液面的等压面条件解上述方程可得,第4章流体动力学基本原理习题,5,【4-3】图示为一文丘里管和压力计，试推导体积流量和压力计读数之间的关系式。当=1000kg/m3，H=13.6103kg/m3，d1=500mm，d2=50mm，H=0.4m时，求Q=？,第4章流体动力学基本原理习题,6,【解】列1-1、2-2断面的伯努利方程。其中：p1和p2分别为1-1、2-2断面轴线上的压力。设过1-1断面中心点的水平线到压力计中水银与水分界面的低液面的距离为x，则可列出U形测压管中水银与水分界面的低液面的等压面条件由上述方程可得代入解得,第4章流体动力学基本原理习题,7,【4-4】管路阀门关闭时，压力表读数为49.8kPa，阀门打开后，读数降为9.8kPa。设从管路进口至装表处的水头损失为流速水头的2倍，求管路中的平均流速。,第4章流体动力学基本原理习题,8,【解】当管路阀门关闭时，由压力表度数可确定管路轴线到自由液面的高度H当管路打开时，列1-1和2-2断面的伯努利方程，则得,第4章流体动力学基本原理习题,9,【4-5】为了在直径D=160mm的管线上自动掺入另一种油品，安装了如下装置：自锥管喉道处引出一个小支管通入油池内。若压力表读数为2.3105Pa，喉道直径d=40mm，T管流量Q=30L/s，油品的相对密度为0.9。欲掺入的油品的相对密度为0.8，油池油面距喉道高度H=1.5m，如果掺入油量约为原输量的10%左右，B管水头损失设为0.5m，试确定B管的管径。,第4章流体动力学基本原理习题,10,【解】列1-1和2-2断面的伯努利方程，则其中故列4-4自由液面和3-3断面的伯努利方程，以4-4自由液面为基准面，则其中p3=p2,第4章流体动力学基本原理习题,11,则解得,第4章流体动力学基本原理习题,12,【4-6】一变直径的管段AB，直径dA=0.2m，dB=0.4m，高差h=1.0m，用压力表测得pA=70kPa，pB=40kPa，用流量计测得流量Q=0.2m3/s。试判断水在管段中流动的方向。,第4章流体动力学基本原理习题,13,【解】列A点和B点所在断面的伯努利方程故流动方向为AB。,第4章流体动力学基本原理习题,14,【4-7】泄水管路如附图所示，已知直径d1=125mm，d2=100mm，d3=75mm，汞比压力计读数h=175mm，不计阻力，求流量和压力表读数。,第4章流体动力学基本原理习题,15,【解】设2-2断面中心点到压力计中水银最高液面的距离为x，列1-1、2-2断面的伯努利方程，以过2-2断面中心点的水平面为基准面，则选取压力计中水银最低液面为等压面，则由连续性方程可知代入伯努利方程中，可得列压力表所在断面和出口断面的伯努利方程可得压力表度数,第4章流体动力学基本原理习题,16,【4-8】如图所示，敞开水池中的水沿变截面管路排出的质量流量Qm=14kg/s，若d1=100mm，d2=75mm，d3=50mm，不计损失，求所需的水头H，以及第二段管段中央M点的压力，并绘制测压管水头线。,第4章流体动力学基本原理习题,17,【解】列1-1和3-3断面的伯努利方程，则列M点所在断面2-2和3-3断面的伯努利方程，则,第4章流体动力学基本原理习题,18,【4-9】由断面为0.2m2和0.1m2的两根管子组成的水平输水管系从水箱流入大气中：（1）若不计损失，求断面流速v1及v2；绘总水头线及测压管水头线；求进口A点的压力。（2）计入损失：第一段的水头损失为流速水头的4倍，第二段为3倍，求断面流速v1及v2；绘制总水头线及测压管水头线；根据所绘制水头线求各管段中间点的压力。,第4章流体动力学基本原理习题,19,【解】（1）列自由液面和管子出口断面的伯努利方程则由连续方程得列A点所在断面和管子出口断面的伯努利方程则,第4章流体动力学基本原理习题,20,（2）列自由液面和管子出口断面的伯努利方程，则由得细管段中点的压力为粗管段中点的压力为,第4章流体动力学基本原理习题,21,【4-10】用73.5kW的水泵抽水，泵的效率为90，管径为0.3m，全管路的水头损失为1m，吸水管水头损失为0.2m，试求抽水量、管内流速及泵前真空表的读数。,第4章流体动力学基本原理习题,22,【解】列两自由液面的伯努利方程，则得列最低自由液面和真空表所在断面的伯努利方程，则故真空表的读数为26.632kPa。,第4章流体动力学基本原理习题,23,【4-11】图示一管路系统，欲维持其出口流速为20m/s，问水泵的功率为多少？设全管路的水头损失为2m，泵的效率为80，压水管路的水头损失为1.7m，则压力表上的读数为若干？,第4章流体动力学基本原理习题,24,【解】列自由液面和出口断面的伯努利方程，有列压力表所在断面和出口断面的伯努利方程，则,第4章流体动力学基本原理习题,25,【4-12】图示离心泵以20m3/h的流量将相对密度为0.8的油品从地下罐送到山上洞库油罐。地下油罐油面压力为2104Pa，洞库油罐油面压力为3104Pa。设泵的效率为0.8，电动机效率为0.9，两罐液面差为40m，全管路水头损失设为5m。求泵及电动机的额定功率（即输入功率）应为若干？,第4章流体动力学基本原理习题,26,【解】列两油罐液面的伯努利方程，则,第4章流体动力学基本原理习题,27,【4-13】输油管线上水平90转弯处，设固定支座。所输油品=0.8，管径d=300mm，通过流量Q=100L/s，断面1处压力为2.23105Pa，断面2处压力为2.11105Pa。求支座受压力的大小和方向。,第4章流体动力学基本原理习题,28,【解】选取1-1和2-2断面及管壁围成的空间为控制体，建立如图所示坐标系，设弯管处管壁对流体的力为R。列x方向动量方程列y方向动量方程支座受压力F的大小为21.84kN，方向与R方向相反。,第4章流体动力学基本原理习题,29,【4-14】水流经过60渐细弯头AB，已知A处管径dA=0.5m，B处管径dB=0.25m，通过的流量为0.1m3/s，B处压力pB=1.8105Pa。设弯头在同一水平面上摩擦力不计，求弯头所受推力。,第4章流体动力学基本原理习题,30,【解】选取A和B断面及管壁围成的空间为控制体，建立如图所示坐标系。列A断面和B断面的伯努利方程，得（因弯头为水平放置，即z1=z2=0）其中,第4章流体动力学基本原理习题,31,列x方向动量方程可知，与设的方向相反。列y方向动量方程,第4章流体动力学基本原理习题,32,【4-15】消防队员利用消火唧筒熄灭火焰，消火唧筒出口直径d=1cm，入口直径D=5cm，从消火唧筒射出的流速v=20m/s。求消防队员手握住消火唧筒所需要的力？（设唧筒水头损失为1m）,第4章流体动力学基本原理习题,33,【解】选取消火唧筒的出口断面和入口断面与管壁围成的空间为控制体，建立如图所示坐标系。列1-1和2-2断面的伯努利方程列x方向的动量方程得,第4章流体动力学基本原理习题,34,【4-16】嵌入支座的一段输水管，如图所示，其直径由D1=0.15m变化为D2=0.1m。当支座前端管内压