第一章流体流动

1第一章：流体流动习题课2第一章流体流动复习课一、流体静力学三、管路计算及流量测量二、流体动力学32.主要公式一、流体静力学

静力学方程流体性质：混合流体的密度，平均密度静止流体内部静压能和位能可以相互转化。静止流体内部压强的大小关系。静止流体内部任一点处的压强。1.目的

a.学会等压面的选取

b.熟悉静力学方程，并练习其应用4a.单位制换算：主要是工程制和国际单位制换算

b.质量守衡，能量守衡输入+输出＝积累

c.流体流动产生阻力的原因

d.流体粘性产生的原因及影响因素

e.流体静力学方程的物理意义及能量之间的转换

f.等压面的含义及条件

g.压强计：

U型压强计的应用及所测数值的含义3.主要概念5二、流体动力学2.主要公式

a.连续性方程

b.柏努利方程1.目的及要求

a.练习截面的选取

b.熟悉柏努利方程并练习其应用63.基本概念

a.连续性方程的意义及推导条件

b.柏努利方程的意义及三种能量表达式

c.柏努利方程的使用注意事项及截面选取的原则

d.流体流动过程中能量的相互转换71.基本要求a.掌握层流和湍流阻力计算的方法b.掌握管路的分类及特点c.掌握流量测量元件的原理、特点及使用注意事项2.主要公式a.流动类型：b.阻力计算：其中λ，层流时：Re<2000,λ＝f(Re)湍流时：Re>4000,λ＝f(Re,ε/d)查图1-27，特别的，阻力平方区λ＝f(ε/d)三、管路计算及流量测量83.管路计算并联管路:串联管路:分支管路:4.流量测量9选择１．流量增大时，流体流经转子流量计的压强差()A.增大B.减小C.不变答案：()２．孔板流量计的孔流系数Co，当Re数增大时，其值().A.总在增大B.先减小，当Re数增大到一定值时，保持为某定值；C.总是减小D.不定答案：()３．皮托管测定的流速是()。A．点速度B.平均速度C.最大速度答案：()cba101、流体流动过程中，影响摩擦因子λ的两个无因次数群分别为

和

，而在层流区，摩擦因子只与

有关。2、转子流量计测量流量时，当流量加大时，转子上下两截面的压强差

（增大，不变，减小），而流体的流通截面积

。（增大，不变，减小）3、流体在圆管内作层流流动时，截面上各点的平均速度u与管中心处最大速度umax的关系为：u/umax=

。当流动进入湍流时，u/umax随Re的增加而

。（减小、不变、增加）Reε/dRe不变增大0.5增加填空114．用管子从高位槽放水，当管径增大一倍，则水的流量为原流量（）倍，假定液面高度，管长，局部阻力及摩擦系数均不变，且管路出口处的流体动能项可忽略。答案：（）5．常温下水密度为1000kg/m3,粘度为1cp，在d内=100mm管内以3m/s速度流动，其流动类型为().答案：（）6．20摄氏度的水通过10m长，d内=100mm的钢管，流量Vn=10m3/h,阻力系数=0.02,压力降P=（）。答案：（）7.常用测定流量的流量计有()，()，()。答案：（）（）（）湍流125.3N/m2128．气体的粘度随温度的升高而（），水的粘度随温度的升高而()9．假如流体的流量不变，而圆形直管的直径减少二分之一，则因直管阻力引起的压降损失为原来的多少倍？假设为层流。１0．一转子流量计，当流量为10m3/h时，测定转子进出口压差为50N/m2,现流量变为12m3/h,则进出口压差为（）N/m2。11.等边三角形边长为a,其当量直径是（），长方形长2a,宽为a,当量直径是()。升高降低16501320m1用泵将密度为1100kg/m3、粘度为1.2×10-3Pa·s的溶液从贮槽送至表压为0.2×105Pa的密闭高位槽，如图所示。管子直径为φ108×4mm、直管长度为70m、各种管件的当量长度之和为100m（不包括进口阻力与出口阻力）。输送量为50m3/h，两槽液面恒定，其间垂直距离为20m。今采用一台效率为65%、轴功率为7.5kw的库存离心泵，核算该泵能否完成任务。（阻力系数λ可取0.027，进口阻力系数ξc为0.5，出口阻力系数ξe为1）14答：在贮槽1-1¹面与2-2¹面间列柏努力方程，以1-1¹面为基准面其中：z1=0，z2=20，P1=0（表压），P2=0.2×105Pa（表压）u1=0m/s，u2=0m/s，d＝0.1mu=V/S=50×4/(3600×3.14×0.12)＝1.769m/s15质量流量ws=50×1100/3600=15.28Kg/s故该泵合适162：用U型测压计测压强差，如流量、管径均不变，而将水平管改为垂直管。问p1-p2=?解：对于垂直管取等压面A—A’水平管时故①和水平管对照，多了1、2两点位能转换的静压能②如果是气体，密度较小，则水平管、垂直管相同173.如图，且不互溶，两容器液面在同一水平面，且两容器尺寸相同，试问：⑴如在两容器底部用管连通，求两容器液面差∆h⑵如将右测液体换成ρ1，又求液面差∆h解：(1)连通后，右侧下降Δh/2，左侧上升Δh/2，底部为等压面⑵将右侧改为ρ1

，则右侧上升，左侧下降，同理，底部为等压面。184.判断三个玻璃管中压强大小关系和液柱面高低关系⑴对理想流体对1—1，2—2z

1=z

2;u

1>u

2∴p

2>p1∴液面2高于液面1对1—1，3—3u

1=u

3,z1>z3,

∴p3>p

1

而p3-p

1=∆zgρ∴1、3液面同高理想流体非理想流体19对2—2，3—3⑵对非理想流体1、2液面:须知1→2的阻力损失1、3液面:1定高于32、3液面:2定高于3液面必定2高于1而1＝3液面必定2高于3205.如图，三槽中水面相同且恒定，忽略阻力，判断：⑴u1,u2⑵u2,u3,u4⑶p1,p2⑷p2,p3（2）对水槽液面和出口处建立柏努利方程，基准水平面为2-2ABC解：（1）略21226.同一平面两并联管路，l1

=l2,d2=2d1，两管绝对粗糙度相同，且流动均处于平方区，判断两管的流速哪个大？在阻力平方区，解：237.由自来水总管引出一支管AB，向居民楼供水，在端点B分成两支路，一路供一楼，一路供二楼已知：LAB=100m,LBC=10m,LBD=20m,λ=0.03,

管径d＝30mm，A处压强为PA＝3.43×105pa（表压）求：⑴当阀C全开时ζc=6.4

，管路D可否有水？并求C的流量⑵当阀C关小，使C流量减半，求此时D的流量，（此时D阀应全开,ζD=6.4）24解：首先判断B点的静压能，设D管没有水。对入口A处外侧和1－1截面之间列柏努利方程，管道ABC为基准水平面，对串联管路由A→B列柏努利方程，管道ABC为基准水平面25此时26⑵如水上二楼，则成分支管路通过调节阀门，使分支管路的流量关系为：由A→B列柏努利方程：由B→2列柏努利方程：整理得到：27解得：uD=1.39m/s

uB=1.39+1.21＝2.6m/s2830mP＝49pa真空度19.内截面为1000mm×1200mm的矩形烟囱高为30m。平均摩尔质量为30kg/kmol，平均温度为400℃的烟道气自下而上流动，烟囱下端维持在49pa的真空度。在烟囱高度范围内大气的密度可以视为定值，大气温度为20℃，地面处的大气压强为101.33×103pa。流体流经烟囱的摩擦