流体流动填空与简答

精品文档 1欢迎下载 第一章第一章 流体流动流体流动 一 一 填空填空 1 流体流动这一单元操作的公式都是基于 连续介质 假定建立的 2 牛顿粘性定律的表达式为 该式应用条件为 牛顿型 流体作 层流 流动 du dy 在 SI 制中 粘度的单位是 Pa s 在 cgs 制中 粘度的单位是 泊 3 某设备的表压强为 100kPa 则它的绝对压强为 201 33 kPa 另一设备的真空度为 400mmHg 则它的绝对压强为 360mmHg 当地大气压为 101 33 kPa 4 流体在圆形直管中作滞流流动时 速度分布侧形是 抛物线 型曲线 其管中心最大流速 为平均流速的 2 倍 摩擦系数 与 Re 关系为 层流区又称为阻力的 一次方区 64 Re 指的是流动阻力与 流速 的 一 次方成正比 5 流体在圆形直管中作湍流流动时 摩擦系数 与 Re 和 d 有关 若其作完全湍流 则 仅与 d 有关 完全湍流又称为阻力的 平方区 指的是流动阻力与 流速 的 二 次方成正比 6 流体作湍流流动时 邻近管壁处存在一 层流底层 雷诺数愈大 湍流程度愈剧烈 则 该层厚度 越薄 流动阻力 越大 7 Re 是一 无 因次的准数 反映了流体流动中惯性力与粘性力的对比关系 8 因次分析的依据是 因次一致性原则 9 稳定流动时连续性方程得一般形式是 其意义是 流体通过流动系统 1 11222 u Au A 时的质量流量相等 不可压缩流体的连续性方程是 其意义是 流体通过流 1122 u Au A 动系统时的体积流量相等 10 从液面恒定的高位槽向常压容器加水 若将放水管路上的阀门开度关小 则管内水流 量将 减小 管路的局部阻力将 增大 直管阻力将 减小 管路总阻力将 恒定 11 边界层分离指的是 当流道截面突然改变时边界层脱离固体表面的现象 所带来的流 体阻力称为 形体阻力 12 当量直径的定义式为 水力半径为 1 4 倍当量直径 4 流通截面积 润湿周边 13 直管阻力的计算式 局部阻力的计算式有和 2 2 f lu p d 2 2 f u p 出口阻力的局部阻力系数为 1 0 进口的局部阻力系数为 0 5 2 2 e f lu p d 14 单位质量不可压缩流体的流体的柏努利方程 各项的 2 2 f pu g zWeh 单位 单位重量不可压缩流体的流体的柏努利方程 J kg 2 2 f pu zHeH gg 精品文档 2欢迎下载 各项的单位 单位体积不可压缩流体的流体的柏努利方程 J Nm或 各项的单位 2 2 f u g zpWeh 3 J m 或Pa 15 水流经图示的管路系统从细管喷出 已知 d1管段的压头损失 Hf1 1m 包括局部阻力 d2管段的压头损失 Hf 2 2m 不包括出口损失 则管口喷出时水的速度 u3 7 00 m s d1 管段的速度 u1 1 75 m s 水的流量 V 1 98 m3 h 16 LZB 40 转子流量计 出厂时用 20 空气标定流量范围为 5m3 h 50m3 h 现拟用以测定 40 的空气 则空气流量值比刻度值 大 校正系数为 1 034 实际流量范围为 5 17 51 7 m3 h 17 一转子流量计 当通过水流量为 1m3 h 时 测得该流量计进 出间压强降为 20Pa 当 流量增加到 1 5m3 h 时 相应的压强降 20Pa 18 水从内径为 d1的管段流向内径为 d2的管段 已知 d2 1 414d1 d1管段流体流动的速度 头为 0 8m h1 0 7m 1 忽略流经 AB 段的能量损失 则 h2 1 3 m h3 1 5 m 2 若流经 AB 段的能量损失为 0 2mH2O 则 h2 1 1 m h3 1 3 m 19 一敞口容器底部连接等径的进水管和出水管 容器内水面维持恒定 1 5m 管内水的动 压头均为 0 5m 则进水管的点 A 容器内的点 C 出水管的点 B 的静压头分别为 pA 1 5 m pB 0 75 m pC 1 5 m 精品文档 3欢迎下载 20 分支管路 连续性方程为 无轴功时的柏努利方程 12 WsWsWs 101202ff EEhEh 21 并联管路 连续性方程 柏努利方程简化为 表示 123AB WsWsWsWsWs 123 hhh 各并联支路上的磨擦损失相同 二 二 选择选择 1 根据流体力学原理设计的流量 流速 计中 用于测定大直径气体管路截面上速度分布 的是 C 恒压差流流量计有 D 恒截面差压流量计有 A B 能量损失最大的是 A 对流量变化反映最灵敏的是 A A 孔板流量计 B 文丘里流量计 C 皮托管 D 转子流量计 2 在 SI 单位制中 通用气体常数 R 的单位为 B A atm cm3 mol K B Pa m3 mol K C kgf kmol K D Ibf ft Ibmol K 3 通常流体粘度 随温度 t 的变化规律为 C A t 升高 减小 B t 升高 增大 C 对液体粘度 t 升高 减小 对气体则相反 D 对液体 t 升高 增大 对气体则相反 4 流体在圆形直管中湍流时 则摩擦系数 随雷诺数 Re 的增大 A 若已进入阻力平方 精品文档 4欢迎下载 区 随雷诺数 Re 增大 摩擦系数 C A 减小 B 增大 C 不变 D 液体和气体变化规律不同 5 滞流和湍流的本质区别是 D A 湍流流速大于滞流流速 B 滞流时 Re 数小于湍流时 Re 数 C 流道截面大时为湍流 截面小的为滞流 D 滞流无径向脉动 而湍流有径向脉动 6 因次方析的目的在于 B A 得到各变量间的确切定量关系 B 用无因次数群代替变量 使实验与关联简化 C 得 到无因次数群间定量关系 D 无需进行实验 即可得到关联式 7 滞流内层越薄 则以下结论是正确的 D A 近壁面处速度梯度越小 B 流体湍动程度越低 C 流动阻力越小 D 流动阻力越大 8 在一水平变径管路中 在小管截面 A 和大管截面 B 连接一 U 型压差计 当流体流过该管时 压 差计读数 R 值反映 A A A B 两截面间的压强差 B A B 两截面间的流动阻力 C A B 两截面间动压头变化 D 突然扩大或缩小的局部阻力 9 在一定管路中 当孔板流量计的孔径和文丘里流量计的喉径相同时 相同流动条件下 文丘里流量计的孔流系数 CV和孔板流量系数 C0的大小为 C A C0 CV B C0 CV C C0 CV D 不确定 10 流体流过两个并联管路管 1 和 2 两管内均呈滞流 两管的管长 L1 L2 管内径 d1 2d2 则体积流量 V2 V1为 D A 1 2 B 1 4 C 1 8 D 1 16 三 分析题三 分析题 1 为什么 随 Re 的增大而减小 但阻力压降却随 Re 的增大而迅速增大 答 虽然 随 Re 的增大而减小 但要使 增大 流速 u 必须增大 2 2 f lu p d 而 u2增大的幅度比减小的幅度大得多 所以阻力压降随 Re 的增大而迅速增大 2 简要介绍平板壁面上边界层的形成与发展 答 当流体以均匀流速 u0流过固体壁面时 由于流体的粘性 紧贴壁面处流体的流速为零 从而产生速度梯度 相应的剪应力又使邻近的流体减速 随着流体向前移动 速度受影响 的区域逐渐扩大 速度受影响的区域称为边界层 规定流速从壁面的 0 到 0 99u0垂直距离 称为边界层的厚度 边界层外无速度梯度 不需考虑剪应力的影响 视为理想流体 即粘 精品文档 5欢迎下载 度为零的流体 在平板前沿 边界层很薄 边界层内的流体保持为层流称为层流边界层 随着流体向 前流动 边界层加厚 边界层内的流体将转化为湍流 称为湍流边界层 此时边界层加快 扩展 在湍流边界层内的近壁处有一层流底层和缓冲层 3 本题附图中所示的高位槽液面维持恒定 管路中 ab 和 cd 两段的长度 直径及粗糙度均 相同 某液体以一定流量流过管路 液体在流动过程中温度可视为不变 问 1 液体通 过 ab 和 cd 两管段的能量损失是否相等 2 此两管段的压强差是否相等 并写出它们的 表达式 3 两 U 管压差计的指示液相同 压差计的读数是否相等 答 1 根据题给条件 Re d l d 均相同 所以能量损失相 2 2 f lu p d 等 2 cd 段的压强差 cdf ppp 由柏努利方程 ab 段的压强差 ab 段的 abBbafBf ppg ZZpglp 压差大于 cd 段的压差 3 2 cdfAB pppgR 由流体静力学方程 11 aBbBA pg lhRpghgR 可得 abBbafBf ppg ZZpglp 1 fAB pgR 所以 R1 R2 4 上题图示的管路上装有一个阀门 如减小阀门的开度 试讨论 1 液体在管内的流 速及流量的变化情况 2 直管阻力及 的变化情况 3 液体流经整个管路系统的能 量损失情况 答 1 减小阀门开度 局部阻力增大 直管阻力减小 即流速及 ff gHhh 局部直管 精品文档 6欢迎下载 流量减小 2 直管阻力减小 即流速减小 Re 减小 增大 3 保持不变 全部势能均消耗于管路的直管阻力和局部阻力上 ff gHhh 局部直管 5 如图所示 槽内水面维持不变 水从 B C 两支管排出 各管段的直径 粗糙度阀门型 号均相同 但槽内水面与两支管出口的距离均相等 水在管内已达完全湍流状态 CB ll 试分析 1 两阀门全开时 两支管的流量是否相等 2 若把 C 支管的阀门关闭 这时 B 支管内水的流量有何改变 3 当 C 支管的阀门关闭时 主管路 A 处的压强比两阀全开 时是增加还是降低 答 1 不等 到 C 出口管路较长其它条件相同 其它均相 fAfBfAfC ghhhhh 同的条件下 管路越长流