冶金传输原理作业汇总

1、冶金传输原理作业 (c).注意希腊符号的书写;(d)注意单位的检查;(e).用同一种颜色的笔书写.1. 名词解释1 流体的粘度与运动粘度2 理想流体与实际流体3 牛顿流体与非牛顿流体4 质量力和表面力5 流线与迹线2.简答题1 什么是流体连续介质模型？说明研究流体力学引入连续介质概念的必要性和可能性2 简单表述流体粘性产生的机理。温度对液体和气体的粘性的影响有何不同。为什么会有这种不同?3 研究流休运动的Lagrange法和Euler法有什么区别和联系系？沿江河设置的水文观测站和陆地设置的气象观测站，前者观刚洪水的传播，后者收集天气预报数据，问它们属于拉格朗日法还走欧拉法？1. 怎样理解层流和

2、紊流剪应力的产生和变化规律不同，而均匀流动方程式?2. 紊流的瞬时流速、时均流速、脉动流速、断面平均流速有何联系和区别?3. 紊流不同阻力区(光滑区、过渡区、粗糙区)沿程摩阻系数的影响因素有何不同?4. 什么是当量粗糙, 当量粗糙高度是怎样得到的?5. 试比较圆管层流和紊流水力特点(剪应力、流速分布、沿程水头损失、沿程摩阻系数)的差异?1怎样判别粘性流体的两种流态层流和湍流2为何不能直接用临界流速作为判别流态(层流和湍流)的标准?3常温下，水和空气在相同直径的管道中以相同的速度流动，哪种流体易为湍流?为什么？1. Euler 运动微分方程各项的单位是什么？2. 归纳伯努利方程，a)适用的范围；

3、b).各项比能的单位。(1)造成局部压力损失的主要原因是什么?(2)什么是边界层?提出边界层概念对流体力学研究有何意义?计算题1.设有温度为0的空气，以4m/s，的速度在直径为100mm的管中流动,试确定其流动形态.若管中的流体先后换成水和油，它们的流速均为0.5m/h水的运动粘度，油的运动粘 度，试问水和油在管中各何种流动形态?2如图所示，试说明流体以流率q沿长L的圆锥形渐变管流动时雷诺数Re的变化规律。题 2 图3 通过流率的输水管道中，接入一渐缩圆锥管，其长度L40cm，d18cm，d22cm，已知水的运动粘度(a)试判别在该锥管段中能否发生流态的转变.(b)试求发生临界雷诺断面的位置。

4、4.如图所示，U形水银压差计连接于直角弯管，巳知d1300mm，d2：100mm。当管中流量Q100Ls时，试问压差计读数h等于多少?(不计摩擦损失)5.有一压力喷水装置（如图所示)，已知活塞简立径为D20cm，喷水管直径d5cm，活塞筒中心至喷水管出口的高差H=5m . ，当喷水高度h20m时，求作用于活塞上的力(不计摩擦损失)6. 水流经喷嘴流入大气，巳知管道直径为150mm，喷嘴出口直径为75mm，U型管水银差压汁的读数h1.27m，如图所示。试求在管道上压力表的读数。7.试推导流体在两垂直平行板间流动的公式。平板间距离为2：假定是完全发展的流动，求出、(d)速度分布方程；(b)体积流率

5、。8.设流体在决两平板间流动，该两平行板与重力方向的夹角为。 试求：(e)速度分布方程，(b)体积流率。9.水管直径d10cm，管中流速v1ms，水温为10 0C，试判别流态。又流速等于多少时流态将发生变化?10. 通风管道直径为250mm，输送的空气温度为20 0C试求保持层流的最大流量；若输送空气的质量流量为200kgh，其流态是层流还是湍流?11.有一矩形断面的小排水沟， 水深15cm，底宽20cm，流速0.15ms，水温10，试判别流态12.粘度=3.92Pa.S 的粘性流体沿壁面流动， 距离壁面y处的流速为 试求壁面的切应力。解:由牛顿内摩擦定律,壁面的切应力为:13.在相距1mm的

6、两平行平板之间充有某种粘性液体，当其中一板以1.2m/s 的速度相对于另一板作等速移动时，作用于板上的切应力为3500Pa。 试求该液体的粘度。解: 由可得,14.设流体质点的轨迹方程为其中C1，C2，C3 为常数，试求：(1) t=0时位于处的流体质点的轨迹方程；（2）任意流体质点的速度；（3）用Euler法表示上面流动的速度场；（4）用Euler法直接求加速度场和用Lagrange 法求得质点的加速度后，再换算成Euler 法的加速度场，两者结果是否相同？解:以代入轨迹方程,得,故得,当时,位于流体质点的轨迹方程为, (a)(2)求任意质点的速度 (b)若用Euler法表示该速度场，则由(

7、a)式解出a,b,c，即： (c)将(a) 式对t 求导, 并将(c) 代入得, (d)用Euler法求加速度场：由(a)式，用Lagrange法求加速度场，得 (e)将(c) 代入(e)，得可见两种结果完全相同.15.已知流场中的速度分布为试问此流动是否恒定？求流体质点在通过场中（1，1，1）点时的加速度。解:(1)由于速度场与时间t有关,该流动为非恒定流动. (2)将代入上式,得16. 一流动的速度场为试确定在t=1时，通过（2，1）点的迹线方程和流线方程解:迹线的微分方程为即:将以上两式积分,得,将两式相减,得即:将代入,得C=1故过(2,1)点的轨迹方程为: 流线的微分方程为:即消去t

8、,两边积分,得或以x=2,y=1代入,得到积分常数, C=1故在t=1时,通过(2,1)点的流线方程为17.如图1所示，设一个虹吸管a=2m,h=6m,d=15cm。试求：1)管内的流量；2)管内最高点S的压强；3)如果h不变（即a 增大，而上端管口始终浸入水中内），问使虹吸管内的水不能连续流动的a 值为多大。(注：常温下，水的汽化压强为1697Pa（绝对压强）)。计算题1图3 计算题1粘度=3.92Pa.S 的粘性流体沿壁面流动， 距离壁面y处的流速为 试求壁面的切应力。 2在相距1mm的两平行平板之间充有某种粘性液体，当其中一板以1.2m/s 的速度相对于另一板作等速移动时，作用于板上的切

9、应力为3500Pa。 试求该液体的粘度。 3设流体质点的轨迹方程为其中C1，C2，C3 为常数，试求： (1) t=0时位于处的流体质点的轨迹方程；（2）任意流体质点的速度；（3）用Euler法表示上面流动的速度场；（4）用Euler法直接求加速度场和用Lagrange 法求得质点的加速度后，再换算成Euler 法的加速度场，两者结果是否相同？ 4已知流场中的速度分布为（1） 试问此流动是否恒定？（2） 求流体质点在通过场中（1，1，1）点时的加速度。 5 一流动的速度场为试确定在t=1时，通过（2，1）点的迹线方程和流线方程计算题(1)一平板顺流放置于均流中。今若将平板的长度增加一倍，试问：

10、平板所受的摩擦阻力将增加几倍?(设平板边界层内的流动为层流)(2) 油液流过一顺流放置的2.5m长的薄板流速为4ms，油液的运动粘度为，密度，试确定：离板前缘分别为0.5m，1m，1.5m和2m处附面层厚度和壁面切应力(3)设平板层流附面层内的速度分布为试求附面层厚度, 摩擦阻力系数和的关系.例1-5 关于能头转化如图1-25所示，一高位槽中液面高度为H，高位槽下接一管路。在管路上2、3、4处各接两个垂直细管，一个是直的，用来测静压；一个有弯头，用来测动压头与静压头之和，因为流体流到弯头前时，速度变为零，动能全部转化为静压能，使得静压头增大为（p/rg+u2/2g）。假设流体是理想的，高位槽液

11、面高度一直保持不变，2点处直的细管内液柱高度如图所示；2、3处为等径管。试定性画出其余各细管内的液柱高度。解 如图1-25所示，选取控制面1-1面、2-2面、3-3面和4-4面。对1-1面和2-2面间的控制体而言，根据理想流体的柏努利方程得：可见，3点处有弯头的细管中的液柱高度也与槽中液面等高，又因为2、3处等径，故u2= u3，而z3>z2=0，故由式1、式2对比可知，p3/rg< p2/rg，静压头高度见图1-26。在1-1面和4-4面间列柏努利方程有：解 取河面为1-1面，喷嘴上方管截面为2-2面，洗涤塔底部水面为3-3面，废水池水面为4-4截面。河水经整个输送系统流至废水池的过程中并不是都连续的，在2-2面和3-3面之间是间断的，因此，机械能衡算方程只能在1-2、3-4之间成立。在1-1面和2-2面间列机械能衡算方程：例1-7 如图1-34所示，将敞口高位槽中密度870kg/m3、粘度0.810-3Pa×s的溶液送入某一设备B中。设B中压力为10kPa（表压），输送管道为f382.5无缝钢管，其直管段部分总长为10m，管路上有一个90°标准弯头、一个球心阀（全开）。为使溶液能以4m3/h的流量流入设备中，问高位槽应高出设备多少米即z为多少米？解 选取高位槽液面为1-1面、管