流体第4章作业答案

为了从4.1水管中获取蝶阀的特性，事先在空气中进行模型点实验。两个阀门的角度相同。空气=1.25千克/m3，流量qv，m=1.6 m3/s，实验模型的直径dm=2500mm，实验模型中阀的压力损失=275mmH2O，作用Fm=140N，作用扭矩Mm=3Nm尝试：(1)速度比以kv、长度尺度KL、密度尺度k为食。(2)物理蝶阀的压力损失、力和作用力矩。解决方案：(1)Vm=，Vp=Kv=20=kl2kv，=kl220，kl=0.1，=1.25(2)kF=KL 2 kv2=1 . 250 . 12202=5KF=，解决物理压力损失=0.55mmH2OKF=，物理力解决方案Fp=28NKM=kF kl=50.1=0.5，实际工作力矩解决方案Mp=6Nm使用4.2模型研究溢流堰的流向，使用长度比例尺kl=1/20。考试答案：(1)已知原型头hp=4m，模型的坝头试验；(2)模型中的流量测量qv，m=0.2m3/s，圆形中的流量测量；(3)测量模型堰顶部的真空值pv，m=200Pa，找出圆形堰顶部的真空值。解决方案：溢流堰主要由重力流动，因此模型必须按照froude准则设计(1)(2)(3)4.3风速为8m/s时，模型中建筑模型背风面压力为，风面压力为。实际风速为10m/s的情况下，原型建筑的背风面和风面压力分别是多少？解决方案：从问题中获得：因为所以所以原型建筑背风的压力风面的压力测量4.4长度比例尺船模、拖曳速度、波浪阻力时。不受粘性影响，试验试产船的速度、阻力和消耗的电量。解决方案：根据普鲁德准则，在同一重力场中，圆形船体在海水中运行的速度如下：力的百分比：阻力大小：耗电量：4.5汽车高度h=2m、速度v=108km/h、行驶环境为20度时的空气。对于模型测试，如果空气为0度，气流速度为v=60m/s，请尝试以下操作：(1)型号的汽车高度h(2)在模型上测量的正面阻力是1500N，原型汽车行驶时的正面阻力是多少？解决方案：(1)kv=vm/vp=60/(108/3.6)=2KL=kv2=hm/hpdimhm=kv2hp=22 x2=8m(2)kF=k米kl3=Fm/Fp degfm=FP/(k米kl3)=1500/(1X43)=23.4N4.6弦长为3米的机翼以300公里/小时的速度在温度为20C、压力为1.013105Pa的静止空气中飞行，利用长度比例为1: 20的模型在风洞中试验，要求实现动力地。(1)风洞中的空气温度、压力和飞行过程中的空气速度相同时，风洞中的空气速度是多少？(2)模型在水中试验，水温为20 ，速度是多少？解决方案：(1)雷诺数相同，空气参数相同(2)温度为20 时查找表：空气的动态粘度M2/s在20 的水流上放置直径为4.7厘米的球体进行实验时，水的流速为3m/s，阻力为6N。直径为2米的气象气球在20、101.3kpa的大气中移动，那么在类似的情况下气球的速度和阻力分别是多少呢？解决方案：作为问题，Kl=0.03，由于水流是重力引起的，因此模型必须按照Fr=，即kv=0.173设计气球的速度V=17.3m/s，K=829KF=kk L2 kv2=8290.0320.1732=0.022气球的阻力Fp=273N4.8水温为20，平均速度为4.5m/s时，直径为0.3m的水平管线段的压力减小到68.95kN/。如果使用比例为1: 6的模型管线(使用20 的空气作为工作流体)，则在平均流速为30m/s时，该管段需要55.2 kn/s的压降。计算力学相似所需的空气压力。解决方案：leora的数量相同4.9三角堰与坝头h和重力加速度有关，是通过尺寸分析确定的关系型。解决方案：根据瑞利法以指数形式记录。以指数格式替换变量尺寸：因为尺寸是统一的：L: 3=a bT: -1=-2b解决方案： b=1/2 b=5/2因此：4.10气体的声速c根据压力p和密度变化，并测试尺寸分析以确定c的表达式。解决方案：声速c可以表示为：c=f(p，)根据瑞利法以指数形式创建：c=k(pa1a2)在变量尺寸层代指数表达式中：L/T=k(M/LT2)a1(M/L3)a2因为标注形式很适合M: 0=a1 a2L: 1=-a1-3a2t；-1=-2a1解决方案：a1=0.5，a2=-0.5c的表达式为c=kp/4.11流体通过测试尺寸分析确定与管道直径、动态粘度、压力梯度p/l相关的流速的表达式。解决方案：根据标题，存在以下函数关系其中，选择了5个物理量作为主变量，并应用了定理，对上述物理量的函数关系进行了无单位的3个函数关系，即。其中显示为基本尺寸的尺寸公式为根据尺寸一致性原则，例如相同的追求：所以在不可压缩粘性流体中，4.12球移动的阻力FD根据球直径d、匀速运动的速度v、流体密度和动态粘度推断出阻力的表示。解决方案：可以使用函数表达式表示以下内容：因此n=5其中尺寸为：基本尺寸是，因此m=3，n-m=2个单位的参数选择作为重复变量邮报邮报同样的道理4.13火箭的升力是长度l、速度v、冲压角度、密度、粘性系数和空气速度c的函数。推导出阳历的表达。解法：如果将正向力设定为fF=f(l，v，c)N=7与此相关的基本尺寸为m、l、t因此，m=3，n-m=4个无量纲参数，即f(，)=0选择l，v，作为迭代变量。=lvF=lv=lv=lv c=m 0 l0 t 0=(l)(lt-1)(ml-3)(ml-1t-2)M: 0=c11，l: 0=a1 B1-3c1-1，t: 0=-B1-2A1=0，b1=-2，c1=-12=可以用同样的方式使用。=、=、=因此，电阻表达式为f(，)=0。4.14两个同轴圆柱体，外部圆柱体旋转，内部圆柱体旋转。两桶壁间隙充满了不可压缩粘性流体。保持内缸速度恒定所需的扭矩，根据筒体的长度和直径、流体的密度和粘性、内