工程流体力知识学知识题

1、【1-4】用200升汽油桶装相对密度 0.70的汽油。罐装时液面上压强为17640Pa 。98000Pa。封闭后由于温度变化升高了20 C,此时汽油的蒸汽压力为若汽油的膨胀系数为 0.0006K -1 ,弹性系数为13.72 X106Pa, (1 )试计算由于压力温度变化所增加的体积,(2)问灌装时汽油的体积最多不应超过桶体积的百分之多少？【解】(1)dVpVdp 1可得，由于压力改变而减少的体积为VpVdPE200 17640 Cd 0.257L 13.72 101 dVtV dTVttVdT0.0006 200 202.40L(2)因为Vp，相比之下可以忽略由压力变化引起的体积改变，则V

2、V tdT 200LV20011tdT1 0.0006 20 98.8%【1-5】图中表示浮在油面上的平板，其水平运动速度为 u=1m/s , S=10mm，油品的粘度=0.9807Pa s，求作用在平板单位面积上的阻力。【解】根据牛顿内摩擦定律dudyU 0.9807 0.0198.07N/m 2【2-1】容器中装有水和空气，求 A、B、C和D各点的表压力?【解】空气各点压力相同，与空气接触的液面压力即为空气的压力，另外相互连通的同种液体同一高度压力相同,即等压面Pmag(h3h4)PmbPmag(h3 h4 h2)gh2PmcPmbgh2PmdPmcg(h3 h2)g(h3 2h2)Pmc

3、=Pmd+pg(h1+h2+h3)Pmd=-pg(h1+2h2+h3)【2-5】图示两水管以U形压力计相连,B两点高差1m，U形管内装有水银，若读数h=0.5m，求A、B两点的压力差为多少?【解】选取U形管内水银最低液面为等压面,A、设B点到水银最高液面的垂直高度为x，则Pawg(1 x) Hg hPbwg(xh)PbPawg(H w)g h10007.1549.8 (13600 1000)104 Pa9.8 0.5【2-7】图示一个安全闸门，宽为0.6m，高为1.0m。距底边0.4m处装有闸门转轴，使yD yChIP胃書 0.4m l0.5m-|HIIU. .JUHIIID.题2-7图之仅可

4、以绕转轴顺时针方向旋转。不计各处的摩擦力，问门前水深h为多深时，闸门即可自行打开?【解】yD ycJcycAy yc 0.1m。则由 B=0.6m ,H=1m，可知Jcyycyc AbhI12(h 0.5)BH12 (h1 0.5)0.1m1.33m【3-4】某一平面流动的Ux=-4 y，Uy=4x。求流线方程。【解】dxUxdyUydxdyx等效自由液面速度分量为流线为一簇同心圆，当xdxydyx2c取不同值时，即为不同的流线。【3-5】已知平面流动的速度为UBx厂厂5j，式中B为常数。求流线方程。【解】平面流动的速度分量B yUX 丁 772 (X y )B X2UydxdyUxUydxd

5、yyxxdxydy22xy0c（X可见流线为一簇双曲线， c取不同值时即为不同的流线。如图所示。求流量和 2、3点的压力（不计水头2m损失）。【解】5m2V45 000 02 9.8题4-1图V4=9.9 m/sP2P3-d2V43.1440.12V2g39.90.078 m /s(V2= V4)2V2210009.9244.9 10 PaP32V2g(V3= V4)2 980010009.92246.86 10 Pa【4-1】直径d=100mm的虹吸管，位置Q 实际Q 0.02 0.9 0.018m3/s【4-2】一个倒置的U形测压管，上部为相对密度0.8的油，用来测定水管中点的速度。若读数

6、i=200mm ，求管中流速u=?8=0.8油水1 I I2题4-2图【解】选取如图所示1-1 、 2-2断面列伯努利方程，以水管轴线为基准线0卫 wgu2其中：pi和P2分别为1-1、2-2断面轴线上的压力。设U形测压管中油的最低液面到轴线的距离为 X,选取U形测压管中油的最高液面为等压面，则P1wgxog hP2wg(Xh)P2P1( wo)g hw o )g h72 0.2 9.8 0.20.885m/s【4-4】管路阀门关闭时，压力表读数为49.8kPa，阀门打开后，读数降为2倍，求管路中的平均9.8kPa。设从管路进口至装表处的水头损失为流速水头的流速。【解】当管路阀门关闭时，由压力

7、表度数可确定管路轴线到自由液面的高度3, p 49.8 10 L cccH 亠3 5.082mg 1 103 9.8当管路打开时，列1-1和2-2断面的伯努利方程，则简化得Pig2V22g22里2g23匕2gPig5.0824.082mJi 9.8 4.0825.164m/s(2.2(2.23 185 )980026.632k Pa 9.8故真空表的读数为 26.632kPa 。【4-11】图示一管路系统，欲维持其出口流速为20m/s，问水泵的功率为多80 %,压水管路的水头损失为1.7m ,少？设全管路的水头损失为 2m ,泵的效率为 则压力表上的读数为若干？【解】列自由液面和出口断面的伯努

8、利方程，有H 2020 22g22又由N2022 9.8gv1- D12H442.41m98001 220 3.14 0.012 42.41 40.80.816kW列压力表所在断面和出口断面的伯努利方程，则20 Pm 里g 2g192 w2g1.7其中:v2 dJv1220 5m/s0.022 2v1v2PM(20.7g2g2 2205(20.7) 9800390.36k Pa2 9.8【4-12】图示离心泵以 20m 3/h到山上洞库油罐。 地下油罐油面压力为的流量将相对密度为0.8的油品从地下罐送2 X104Pa,洞库油罐油面压力为 3 X104Pa。设泵的效率为0.8，电动机效率为0.9

9、，两罐液面差为40m，全管路水头损失设为 。求泵及电动机的额定功率（即输入功率）应为若干？5m【解】列两油罐液面的伯努利方程，则0 R 0ogH 45P2 P1og45p240 05og3 1042 104 “cc46.28m 0.8 1000 9.8ogQH 0.8 103 9.8 20 46.282.52kW36000.82522.8kW0.9【4-13】输油管线上水平 90。转变处，设 固定支座。所输油品 8=0.8，管径d=300mm , 通过流量Q=100 L/S，断面1处压力为2.23 X 105Pa,断面2处压力为2.11 X105Pa。求支座受压力的大小和方向。【解】选取1-1

10、和2-2断面及管壁围成的r xRy空间为控制体，建立如图所示坐标系， 设弯管处题4-13图Rx1管壁对流体的力为 R。流速v=20m/s。求消防队员手握住消火唧筒所需要的力?(设唧筒水头损失为1m)方向动量方程Rx0oQv其中:Pid22.2310543.140.32 15.75kNRxPioQv15.750.80.10.113.1440.32y方向动量方程其中:P2P2Ry15.86kNd2P2RyoQv2.11oQv1053.14 0.3214.91kN14.910.815.02kN0.10.11 3.1440.32Jr； RyV15.862 15.02221.84kNRy15.02arc

11、tan arctanR,15.8643"支座受压力F的大小为21.84kN，方向与R方向相反。【4-15】消防队员利用消火唧筒熄灭火焰，消火唧筒出口直径d=1cm ，入口直径 D=5cm，从消火唧筒射出的1yi题4-15图建立【解】选取消火唧筒的出口断面和入口断面与管壁围成的空间为控制体,如图所示坐标系。1-1和2-2断面的伯努利方程P1g2V12g2竺12g其中:Vid2V2-0.01220 20.052 2V2V1P1丁PP1 -40.8m/s20220.8231000 9800209.48 10 Pad2209.48 103.1420.05411.1N列x方向的动量方程QV2Q

12、v1411.1Q(V2V1)10000.81 -3.14 0.052(200.8),2381N20 C【6-1】用直径为100mm的管路输送相对密度为0.85的柴油，在温度时,其运动粘度为 6.7 X10-6m2/s , (1)欲保持层流，问平均流速不能超过多少?(2)最大输送量为多少?【解】欲保持层流需 Re <2000，即Re Vd 2000u6(1)2000 u 2000 6.7 10,0.1vmax 0.134m/sd12 12(2) Qmax nd vmax p - 3.14 0.10.134 0.85 10000.0009t/s4 4【6-2】用管路输送相对密度为0.9，粘度为0.045Pa s的原油，维持平均速度不超过1m/s，若保持在层流的状态下输送，则管径不能超过多少?【解】欲保持层流需 Re <2000，即Re vd 2000U其中卫哄 5 10 5m2/s0.9 10d 竺0U 2000 5 10 5 0.1mVmax【6-7】运动粘度为4 xio-5m2/s的流体沿直径 d=0.01m 的管线以v=4m/s 的速度流动，求每米管长上的沿程损失。【解】雷诺数Revd4 0.014 10 51000为层流2vRe D 2g64 16411000 0.01 2 9.824-5.22【6-12】相对密度为1