第一章-习题课-流体流动.ppt

第一章总复习 本章总体框架图 主要公式 静力学方程式 连续性方程 不可压缩流体 圆管内 要求能够对管路进行计算和分析 机械能衡算方程 管路计算 阻力计算 直管 简单管路 局部 复杂管路 设计型计算 操作型计算 主要公式 静力学基本方程 虚拟压强 非等径直管中稳态流动 等径直管中稳态流动 连续介质模型 等压面 牛顿粘性定律 粘度 及其影响因素 雷诺数 层流与湍流的本质区别 因次分析法 边界层概念 普兰特边界层理论 边界层厚度 边界层的形成和发展 边界层分离 脉动 层流底层压差计 流量计等结构及测量原理 重要概念 1 当不可压缩理想流体在水平放置的变径管中作稳定的连续流动时 在管子直径缩小的地方 其静压力 A 不变 B 增大 C 减小 D 不确定 2 水在内径一定的圆管中稳定流动 若水的质量流量保持恒定 当水温升高时 Re值将 A 不变 B 增大 C 减小 D 不确定 3 层流和湍流的本质区别是 A 湍流流速大于层流流速 B 流动阻力大的为湍流 C 层流的雷诺数小于湍流的雷诺数 D 层流无径向脉动 而湍流有径向脉动 C B D 5 在皮托管工作时 测压孔正对流体流动方向所测压力代表该处的 此时侧壁小孔所测压力代表该处的 A 动压 静压 B 动压 动压与静压之和 C 动压与静压之和 静压 D 静压 动压与静压之和 4 如图所示 水流过一段等径水平管子 在A B两处放置相同的压差计 测压点等高 其读数分别为R1 R2 则 A R1 R2 B R1 R2 C R1 R2 D R2 R1 2r1 6 流速增加一倍后流体在圆管内仍作层流流动 则流动阻力损失为原来的 倍 B C 2 7 滞流内层越薄 则以下结论是正确的 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 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 A 1 2 B 1 4 C 1 8 D 1 16 D 9 管路设计的正确思路应是 A 尽量选用低流速 以减少动力消耗费用 操作费用 B 尽量选用高流速 以减少管道费用 设备费用 C 应选择适宜的流速 使设备费和操作费之和为最少 C D 10 水在圆形直管中作完全湍流时 当输送量 管长和管子的相对粗糙度不变 仅将其管径缩小一半 则阻力变为原来的 倍 A 16B 32C 不变 11 已知直圆管内流动阻力损失与流速的平方成正比 则其流动形态为 A 层流B 湍流C 完全湍流 C 12 相同管径的圆形管道中 分别流着粘油和清水 若雷诺数Re相等 二者的密度相差不大 而粘度相差很大 则油速 水速 A大于 B等于 C小于 13 流体流动时产生内摩擦力的根本原因是 A 流动速度大于零B 管边不够光滑C 流体具有粘性 C B A 14 流体在管内作湍流流动时 层流内层的厚度随Re数的增大而 A 增厚B 减薄C 不变 B 15 U形管压差计测得 A AB间的阻力损失B A B间的压强差C A B间的位头差和阻力损失D A B间的位差 A 16 随着流量的增大 流体通过哪种流量计时 其压降变化幅度最小 A 孔板流量计B 文丘里流量计C 转子流量计 C 17 转子流量计的主要特点是 A 恒截面 恒压差B 恒流速 恒压差C 恒流速 变压差D 变流速 变压差 B 3 当两段管路中流体均作湍流流动时 并取 1 2 则V 1 V 2 2 4 8 1 2 1 4 2 当管路中流体均作层流流动时 V 1 V 2 2 4 8 1 2 1 1 h f1 h f2 2 4 1 2 1 4 1 18 有一并联管路如图所示 两段管路的流量 流速 管径 管长及流动阻力损失分别为V 1 u 1 d 1 L 1 h f1 及V 2 u 2 d 2 L 2 h f2 若d 1 2d 2 L 1 2L 2 则 C B 1 如图1所示 液体在等径倾斜管中稳定流动 则阀的局部阻力系数 与压差计读数 的关系式为 2 流体在流动过程中 由于速度的大小和方向发生变化而引起的阻力 称为 阻力 形体 3 流体在水平等径直管中流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的 项 P r 4 一般情况下 温度升高 气体的粘度 液体的粘度 升高 降低 1 粘性是流体的物性之一 无论是静止的还是流动的流体都具有粘性 2 尽管粘性是流体的物性之一 但只有流动的流体才考虑粘性的影响 对静止的流体可不考虑粘性的影响 3 U型压差计测量的是两截面间静压强的差值 4 流体在圆形管道中作稳态流动 流速会因内摩擦力的存在而减速 5 孔板流量计工作时 流体在流过孔板前后的静压强差不变 6 转子流量计工作时 流体作用在转子上下截面间的静压强差不变 1 如图所示 在两个压强不同的密闭容器A B内充满了密度为 的液体 两容器的上部与下部分别连接两支规格相同的U行管水银压差计 连接管内充满密度为 的液体 试回答 1 判断1 2 2 3 3 4及5 6 6 7 7 8等对应截面上的压强是否相等 2 两压差计读数R与H的关系 1 1 2 3 4及5 6 6 7为等压面 2 R H 2 20 的清水以一定流速从细管流入粗管 如本题附图所示 测得U形管压差计读数为R 保持管内流动状况不变 将管路从水平放置改为垂直放置 U形管压差计的读数将如何变化 3 某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过 各管绝对粗糙度 管径均相同 上游截面1 1 的压强 流速也相等 阀门全开 问 1 在三种情况中 下游截面2 2 的流速是否相等 2 在三种情况中 下游截面2 2 的压强是否相等 如果不等 指出哪一种情况的数值最大 哪一种情况中的数值最小 其理由何在 1 2 4 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 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 解 1 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 5 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 液体流经整个管路系统的能量损失情况 关小阀门 局部阻力加大 管内流速及流量均变小 E1 E2 hf整个管路系统的能量损失不变 包括出口阻力 答 6 已知 管内径为50mm 管路总长为l 且l le 流量为Vh 水塔水面与送水管出口间的垂直距离为h 今用水量增加50 需对送水管进行改装 有如下三种改装方案 试分析这些建议的效果 假设在各种情况下 摩擦系数l变化不大 水在管内的动能可忽略 1 有人建议将管路换成内径为75mm的管子 见附图a 解 2 有人建议将管路并联一根长度为l 2 内径为50mm的管子 见图b 增加26 5 解 设改装后支管流速为u 则总管流速为2u 3 有人建议将管路并联一根长度为l 内径为25mm的管子 见附图c 增加17 7 其中 解 7 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 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 试分析 1 两阀门全开时 两支管的流量是否相等 11 BB CC 解 选择高位槽液面为1 1截面 B C支管出口内侧为B B和C C截面 有 其中 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 2 B支管内水的流量增大 但小于两支管均全开时的流量和 3 增加 主管能量损失及管内动能比原来减小 8 如附图所示 水由位于水箱底部 孔径d为30mm的泄水孔排出 若水箱内水面上方保持20mmHg真空度 水箱直径D为1 0m 盛水深度1 5m 试求 1 能自动排出的水量及排水所需时间 2 如在泄水孔处安装一内径与孔径相同的0 5m长的导水管 虚线所示 水箱能否自动排空及排水所需时间 管内阻力忽略不计 解 1 设t时刻水箱内水深度为H 孔口水流速度为u0 以孔口面为基准面 在水面1 1与孔口内侧截面2 2间列柏努利方程 有 P2 pa p1 pa p真 z1 z2 H u1 0 u2 u0 1