流体力学习题课ppt课件

1、第一章作业题第一章作业题Fluid Mechanics 流膂力学流膂力学牛顿粘性定律如图1-16所示，活塞直径 ，缸径 活塞长 ，光滑油的运动粘度 密度 。试求活塞以 的速度运动时，抑制摩擦阻力所耗费的功率。152.4mmd 420.9144 10 m /s30.48 cmL 152.6mmD 3920kg/m6m/s习题习题1-13解题步骤解题步骤Fluid Mechanics 流膂力学流膂力学【解】由牛顿内摩擦定律 ddxy设油层在缝隙内的速度为直线分布，即 ，摩擦阻力F为：ddy4()60.9144 109203.14 0.1524 0.3048(152.6 152.4)/2735.12

2、3NFAdl抑制摩擦力所耗费的功率735.123 64.42 KWtPF第二章作业题第二章作业题Fluid Mechanics 流膂力学流膂力学重力作用下的液体平衡习题习题2-7解题步骤解题步骤Fluid Mechanics 流膂力学流膂力学 知顶盖上作用着知顶盖上作用着F载荷和大气压，因此可载荷和大气压，因此可以从顶盖开场，运用流体静力学根本方程式，以从顶盖开场，运用流体静力学根本方程式，逐点推算，可求得逐点推算，可求得A点压强，从而计算得到水点压强，从而计算得到水银柱高度银柱高度H。 【解】【解】 AA左边A点压力： 122AaoilH OFPPghghS右边A点压力： AaHgPPgH有

3、： 122aoilH OaHgFPghghPgHS代入数据，得到H0.4m 等角速旋转液体的相对平衡等角速旋转液体的相对平衡Fluid Mechanics 流膂力学流膂力学阐明：对于一切等角速旋转液体的平衡问题，都可以采用2-19式，然后根据不同的边境条件和建立的坐标系求出积分常数后，得到压强公式。22()2rpgzCgFluid Mechanics 流膂力学流膂力学静力学静力学曲面壁静压力acodb(abcdaobaoc)压力体宽度矩形三角形扇形类似原理的运用类似原理的运用Fluid Mechanics 流膂力学流膂力学Hv习题习题4-2解题步骤解题步骤Fluid Mechanics 流膂力

4、学流膂力学 由于溢流堰流动主要作用力是重力，所以按重力由于溢流堰流动主要作用力是重力，所以按重力类似准那么设计模型。类似准那么设计模型。1模型的长度比尺为模型的长度比尺为kl =10，那么模型堰顶水头，那么模型堰顶水头2在重力作用下水由堰顶流在重力作用下水由堰顶流出，要使流动类似，弗劳德数必出，要使流动类似，弗劳德数必需相等。需相等。30.1520mlhkhHv1/2lkk2.53220.190.192011/22.5()20339.9m /sVVVVllkkqklqqqqkkFluid Mechanics 流膂力学流膂力学 3由欧拉类似准那么有由欧拉类似准那么有2pkkk2196012039

5、.2Paeleeekpppppkk 由于原型和模型用同一种流体由于原型和模型用同一种流体1k习题习题4-2解题步骤解题步骤Fluid Mechanics 流膂力学流膂力学【思绪】构成紊流条件给出，根据【思绪】构成紊流条件给出，根据Re计算得到流速，计算得到流速，由流速算出流量。由流速算出流量。液体流动第五章习题第五章习题管道水力学计算管道水力学计算Fluid Mechanics 流膂力学流膂力学习题习题5-11解题步骤解题步骤Fluid Mechanics 流膂力学流膂力学 以过出口断面的程度面为基准面，列出自在水面以过出口断面的程度面为基准面，列出自在水面1-11-1截面和出口断面截面和出口

6、断面2-22-2的柏努利方程的柏努利方程1122221120 22ewpphhgggg 自在外表计示压强自在外表计示压强 速度速度 油在输油管道中流速为：油在输油管道中流速为：1010p 22244 300/36000.193m/s880 3.14 0.025mqdFluid Mechanics 流膂力学流膂力学沿程阻力：沿程阻力：0.025 0.193Re19320000.00025d层流64640.3316Re193层流22300.1930.33160.756 m20.025 2 9.807flhdg2220.193()880 9.807 (80.756)22 9.80762.5 kPae

7、fpg hhg喷油器前重油的计示压强：喷油器前重油的计示压强：【阐明】如要思索部分阻力，就要包括管道入口管道拐角；【阐明】如要思索部分阻力，就要包括管道入口管道拐角； 出口部分阻力问题出口部分阻力问题习题习题5-11解题步骤解题步骤Fluid Mechanics 流膂力学流膂力学第五章习题第五章习题5-18. 用新铸铁管保送25的水，管道直径d=576mm，流量qv=0.3m3/s，在l=1000m长的管道上沿程损失为hf=2m水柱；今假设管道中安装一阀门，当调整阀门使得管内流量减少到原流量的一半时，总能量损失不变，问阀门的部分损失系数等于多少？按该管道换算的等值长度le等于多少？【分析】总能

8、量损失不变，也就是流量减小使得沿程阻力减少的部分由阀门阻力所替代。习题习题5-18解题步骤解题步骤Fluid Mechanics 流膂力学流膂力学2224(1/2)4 0.5 0.30.576m/s0.576vqd0.01822222222flhdgg5-60.5760.5757Re3.7 100.897 10d86.5486.54 0.576/=2737.4m0.0182eld【解】查穆迪图加阀门后： 得：620.335,0.897 10/mmms粘度 5460.335 105.82 100.897 10dFluid Mechanics 流膂力学流膂力学管道水力学计算管道水力学计算【分析】(

9、1) 截面的选取 (2) 一切的阻力(沿程2个，部分4个)1122Fluid Mechanics 流膂力学流膂力学管道水力学计算管道水力学计算whH 22222221122211221212()222222wvvvvvlvlvhggggdgdg入口出口阀门gvgvhw213 . 06002. 05 . 32302010.230018. 05 . 0222122）（）（222125. 22030vvv）（v1224q4 0.26.37m/sd0.2vsmv/83. 22mH737.10【解】： 列上下游两个自在外表的伯努力方程Fluid Mechanics 流膂力学流膂力学第七章第七章 理想流体

10、平面流动理想流体平面流动 知速度分布，首先判别能否存在流函数，求出流函数 能否存在势函数，求出势函数。如作业7-6题。 【思绪】流函数能否存在，用不可紧缩平面流动的延续性方程能否成立来判别 速度与流函数的关系 来计算得到流函数表达式。 ？假设知无穷远处压强，速度，如何求某点的压强？ 势函数能否存在，用场能否无旋判别：0yxxy？,xyyx yxvvxy交叉偏导数相等，对于平面流动？Fluid Mechanics 流膂力学流膂力学第七章第七章 理想流体平面流动理想流体平面流动速度与势函数的关系,xyxy？假设有旋，如何求旋转角速度。知速度，如何求加速度。(2) 知流函数，求流函数 知势函数，求势

11、函数。如作业7-3，7-4题。【思绪】知流函数，经过流函数与速度关系求出速度，再利用势函数与速度关系求出势函数。对于知势函数求流函数采用一样的方法，经过速度作为中间量。Fluid Mechanics 流膂力学流膂力学第七章第七章 习题习题势函数、流函数如何求？以7-62为例阐明(1) 直接代入xyddxdydxdyxyyxddxdydxdyxy22(2)xyxyxxy y已知22322222()(2)(2)()()()()322xyddxdyxyx dxxy y dyxxyx dx xdx ydyy dxxydydddd y x 3222322xxyy x积分得： Fluid Mechanic

12、s 流膂力学流膂力学势函数、流函数势函数、流函数222223(2)()(2) ()()( )(/3)dxy y dxxyx dyxydx x dyydx xdyy dyd x yd xyd y23/3x y xy y积分得：(2) 根据速度与势函数、流函数关系，用偏导数积分22(2)xyxyxxy y已知22xxyxx先对x积分322( )32xxxyf y对势函数Fluid Mechanics 流膂力学流膂力学势函数、流函数势函数、流函数22xxyxy先对y积分对流函数32( )3yx yxyf x22( )yxyyxyyfxx ( )0( )fxf xC323yx yxy得：(2)2( )

13、yxyyxyfyy 2( )( )/2fyyf yy 3222/232xxxyy求出： Fluid Mechanics 流膂力学流膂力学第六章第六章 习题习题气体的一维定常流动【6-3】二氧化碳做等熵流动，在流场中第一点上的温度为60，速度为14.8m/s，压强为101.5kPa，在同一流线上第二点上的温度为30，求第二点上的速度、压强和密度为多少？k=1.28，R=189J/kgK【解】根据等熵流动的能量方程2121222211vkkRTvkkRT整理并代入数据得： 22214.81.28 189 3331.28 189 3031.4 121.4 12v2228/vm sFluid Mech

14、anics 流膂力学流膂力学第六章第六章 习题习题气体的一维定常流动0211TvR2) 1(Tkk201.28-1T601560.132 1.28 1891.4010.4011T60.13273pp ()101.5()101.6T60273kk1.4210.4200T30273pp ()101.6()85.6T60.11273kk KPa KPa222pRT2.Fluid Mechanics 流膂力学流膂力学第六章第六章 习题习题气体的一维定常流动【6-5】知进入动叶片的过热蒸汽的温度为430，压强为5000 kPa，速度为525m/s，试求过热蒸汽在动叶片前的滞止压强 k=1.3，R=462J/kgK【解】根据滞止温度和恣意形状温度关系30. 1k0211TvR2) 1(TkKT99.7715254623 . 1213 . 115.27343020akkkpTTpp2 .7495)15.70399.771(500)(13 . 13 . 111010Fluid Mechanics 流膂力学流膂力学第六章第六章 习题习题气体的一维定常流动【6-7】空气流在管道中构成正激波，知激波前的马赫数为2.5、压强为30kPa、温度为25C，试求