流体力学习题答案2

1 5 2 有一水箱水面保持恒定 5m 箱壁上开一孔口 孔口直径 d 10cm 1 如果箱壁 厚度为 3mm 求通过孔口的流速和流量 2 如箱壁厚度为 40mm 求通过孔口的流速 和流量 解 1 薄壁孔口 0 2QAgH 对薄壁孔口 0 6 0 62 2 443 0 01 0 60 62 2 9 8 54 67 104 82 10 4 Qms 通过孔口的流速 0 2 Q vgH A 0 60 62 2 9 8 55 946 14 vm s 2 厚壁孔口 2 43 0 01 0 822 9 8 56 38 10 4 Qms 通过孔口的流速0 822 9 8 58 12 vm s 5 3 图示水箱用隔板分为左右两个水箱 隔板上开一直径mm 的薄壁小孔口 水40 1 d 箱底接一直径mm 的外管嘴 管嘴长m m 1 分析出流恒定30 2 d1 0 l3 1 H 性条件 不变的条件 2 在恒定出流时 B 箱中水深等于多少 3 水箱流量 2 H 2 H 为何值 1 Q 1 时 恒定不变 解 12 QQ 2 H 2 为管嘴出流 为孔口出流 取 2 0 13 4lmd 1 d 1 0 6 1112222 22Ag HHAg Hl 2222 1222 0 6230 8220 1AgHAg H 2224 2 2222 2224 1 0 820 820 3 30 10 10 590 1 0 60 60 4 A HHHH A 22 30 0591 0 591 59HH 2 2 941 1 85 1 59 Hm 3 3 23 112 20 60 0421 153 58 10 4 m QAg HHg s 2 5 7 某恒温室采用多孔板送风 风道中的静压为 孔口直径为 空气温200Pa20mm 度为 0 8 要求送风量为 问需要布置多少孔口 0 20 C 3 1m s 在通风工程中 对于多孔板送风 流量系数采用 0 8 解 3 23 1 2 200 20 8 0 02 4 586 10 41 2 p m QAg s 个 1 QnQ 1 3 1 218 4 586 10 Q n Q 5 11 如图孔板流量计 输送 20 空气 测量 h 100mmH2O d 100mm 求 Q 0 62 解 0 3 2 3 2 2 0 1 9 8 10 0 620 1 41 2 0 197 p QA m s 5 15 两水池用虹吸管连通 上下游水位差 管长 直2Hm 123 3 5 4lm lm lm 径 上游水面至管顶高度 已知 200dmm 1hm 0 026 10 1 5 入口弯头 求 a 虹吸管中的流量 b 管中压强最低点的位置及其最大负压值 1 0 出口 写上下游水面的能量方程 得 解 22222 12 0 02102 1 5 1 15 2 22220 22 l vvvlvv H dgggdgg h p1p2 3 2 2 0 1315 215 215 2 vH g 20 13151 6mvg s 3 22 0 21 65 10 4 m QAv s 压强最低点在末端 则 2 l 222 12 0 10 1 5 222 c pllvvv h gdgg 2 8 1 12 50 02 1 0 1315 13 3 2 75 20 2 c pv m g 5 16 如图所给水泵抽水系统 管长 管径单位为米 给于图中 流量 求 1 吸水管和压水管的 S 数 2 求水泵所需水头 3 3 40 10 m Q s 0 03 1 S 数 解 25 1 1 2424 1 20 8 8 0 033 2 0 25 118 0 25 l d Ssm d gg 25 2 2 2424 2 260 8 8 0 030 7 0 2 2052 0 2 l d Ssm d gg 2 223 2 12 2170 40 10 3 5hS QS Qm 4 17320Zm 203 523 5HZhm 5 20 有一简单并联管路如下图 总流量 求各管段间的 3 3 80 10 m Q s 0 02 流量及二节点间的水头损失 第一支路 第二支路 1 200dmm 1 600lm 2 200dmm 2 360lm 解 12 111 SSS 1 1 2425 1 8 8 0 02 600 3090 0 2 l d S d gg 2 2 2425 2 8 8 0 02 360 1860 0 2 l d S d gg 11111 0 01820 02320 0414 55 54330901860S 2 1 582 0 0414 S 节点间的水头损失 22 582 0 083 72hSQm 3 1 1 3 72 0 0350 3090 h m Q s S 3 2 2 3 72 0 045 1860 h m Q s S 校核 3 12 0 08mQQ s 5 5 22 如图所示管路 设其中的流量不计局部损失 其它已各 3 0 6 0 02 A Qms 条件如 求 A D 二点间的水头损失 解 2222 232 222 0 61000120 4 0 027 67 220 60 6 2 2 0 6 2 0 6 44 AB l vlQl hm dgdgAdg gg BC 段的损失为 2 BC hSQ 423 1111 SSSS 2 2424 8 8 0 02 1100 344 0 350 35 l d S d gg 3 2424 8 8 0 02 800 538 0 350 35 l d S d gg 4 2424 8 8 0 02 900 144 0 350 35 l d S d gg 1111111 0 08330 04320 0540 18 1223 218 5144538344S 所以 2 1 31 0 18 S 2 31 0 611 15 AB hm 6 22 2452 150040 630 16 0 36 0 025 3 0 7 20 70 72 CD hm gg 7 67 11 155 324 12 ADABBCCD hhhhm 5 25 三层供水管路 各管段的 S 值均为 层高为 5m 设 a 点的压力水头 20m 求 1 Q 并比较三流量 得出结论来 2 Q 3 Q 解 2 11 hSQH 3 4 8 1 20 4 46 10 10 H m Q s S 以二 三层楼分支点 分别写能量方程 设分支点水头为 1 H 则 对二层 2 112 HS Q 1 2 1 H Q S 对三层 2 113 52HS Q 1 3 1 5 2 H Q S 写上述分支点 a 点的能量方程 2 1123 5 HHS QQ 22 1123123 5 15 HHS QQS QQ 上式代入及 则 2 Q 3 Q 2 11 11 11 5 5 2 HH HHS SS 2 1111 1 1111 55 15 2 22 HHHH S SSSS 7 111 1 5 5 152 22 H HH H 111 3 5 35 2 222 HH H 1 1 111 335 5 535 22 2244 H H H HH 22 2 111 11 22 55 5 353535 5 2 22 444444 HHH H H 222 1111 1 5 3535025 32 HHHH 22 11 710350HH 1 14Hm 3 4 2 8 14 3 74 10 10 m Q s 3 4 1 3 88 1 594 5 2 12 10 22 1010 H m Q s S 123 QQQ 6 2 某体育馆的圆柱形送风口 风口距赛区为 要求比赛区风速 质 0 0 6dm 60m 量平均风速 不得超过 求送风口的送风量应不超过多少 0 3m s 3 m s 解 0 0 3 0 6720 6722 52 0 08 602 52 n r sm a 2 0 0 0 0 223 00 0 23 0 147 0 30 23 0 08 60 0 147 0 6 10 63 10 630 63 44 v aS v d v m v s Qvdms 所以 计算断面在主体段 a 值为 0 08 8 6 3 岗位送风所设风口向下 距地面 4m 要求在工作区 距地 1 5m 高范围 造成直径 为 1 5m 的射流 限定轴心速度为 求喷嘴直径及风口流量 2m s 采用圆形喷嘴 解0 08a 0000 0 1 50 08 2 5 6 8 0 147 6 8 0 147 0 14 DaS dddd dm 为主体段 0 0 07 0 6720 6720 5882 5 0 08 n r SS a 00 0 0 223 00 0 4820 48 0 08 2 5 0 1470 147 0 14 6 56 6 560 140 101 44 m v aS vv d m v s Qvdms 6 9 高出地面 5m 处设一孔口 以速度向房间水平送风 送风温度 0 0 1dm 2m s 室内温度 试求距出口 3m 处的 及弯曲轴心坐标 0 0 10tC 0 27 e tC 2 v 2 t 解 2222 10 0 2 27270 230 230 23 0 08 3 1027372 547 0 1470 147 0 1 23 7 e e TTTtt aS TTT d tC 32 0 2 00 0 510 35 e g Ta ySS v Td 32 2 9 8273 10 27327 0 08 0 5130 35 3 2 27327 0 1 4 28m 22 0 0 2 0 230 23 0 08 3 2 0 1470 147 0 1 0 181 vv aS v d m v s 9 9 12 有一收缩型喷嘴 如图 9 2 已知 p1 140kPa abs p2 100kPa abs v1 80m s T1 293k 求 2 2 断面的速度 v2 解 v2较高 可做等熵处理 22 1122 12 22 12 12 22 2 2 1212 1212 80 3 52933 5 22 pvpvkk kk vvkk RTRT kk v RRT 3 3 11 11 11 11 3 122 1 4 21 121 140 10 1 6649 287 293 100 1 66491 309 140 k kk pp RTkg m RT ppp kg m p 3 2 2 2 2323 2 2 100 10 266 1 309 287 140 1080100 10 3 5 3 5 1 664921 3092 245 5 p Tk R v vm s 9 13 某一绝热气流的马赫数 M 0 8 并已知其滞止压力 p0 5 98100N m2 温度 t0 20 试求滞止音速 c0 当地音速 c 气流速度 v 和气流绝对压强 p 各为多少 解 1 0 1 4 287 293343 ckRTm s 2 11 22 0 22 13430 4 1 1 0 8 1 062 22 323 ck M cc cm s 3 0 8258 4 323 vv Mvm s c 4 1 4 22 0 10 4 2 0 10 4 1 1 0 8 1 524 22 5 98100 3 28 98100 1 5241 524 k k pk M p p pN m 9 15 空气在直径为 10 16cm 的管道中流动 其质量流量是 1kg s 滞止温度为 38 在管 道某断面处的静压为 41360 N m2 试求该断面处的马赫数 速度及滞止压强 10 解 2 0 0 112 pkkpv kk 0 0 0 p RT 2 0 112 kkpv RT kk 代入数据 得 2 1 41 441360 287 311 0 40 42 v 即 2 144760 312399 5 1 2 v 又1vA 2 11123 4 2 0 1016 4 Avv v 将 2 式代入 1 式 得 2 144760 312399 5 123 42 v v 即 2 2346 2312399 50vv 解得 2 2346 22346 24 312399 52346 22598 9 253 22 vm s 3 123 4 0 488 253 kg m 41360 295 287 0 488 pp RTTk R 1 4 287 295344 ckRTm s 259 0 73 344 v M c 2 0 1 1 1 2 k k pk M p 11 20 35 0 1 0 2 0 73 1 42558955pppPa 10 1 弦长为 3m 的飞机机翼以 300km h 的速度 在温度为 20 压强为 1at n 的静止空 气中飞行 用比例为 20 的模型在风洞中作实验 要求实现动力相似 a 如果风洞中空 气的温度 压强和飞行中的相同 风洞中空气的速度应当怎样 b 如果在可变密度的 风洞中作实验 温度仍为 20 而压强为 30at n 则速度应是怎样 c 如果模型在水 中实验 水温为 20 则速度应是怎样 解 a 由雷诺准则相等 且模型与原型的温度压强相等 即 可 n nm m nm v lv l nm 知 所以 11 20 nm mnl vl vl 20300 206000 mn vvkm h 此时马赫数 M 1