冶金传输原理-动量传输-第3章-试题库学习资料

第3章流体动力学【题3-1】在生产过程中常用设备位置的高度差来使流体以一定的流速或流量流动，如水塔、高位槽或虹吸等。这类计算可归纳为已知高度差求流速或流量；或者求出欲达到某一流量须保持若干高度差。如图3-1所示，水槽液面至管道出口的垂直距离保持在6.2m,水管全长330m,管径为如果此流动系统中压头损失为，试求管路中每分钟可达到的流量。图3-1题3-1示意图解取水槽液面为1—1截面，水流出口为2—2截面，取水平基准面通过水管中心。列出1—1截面至2—2截面之间的伯努利方程式为因为水平基准面通过截面2—2，所以。液面因为水流出口均与大气相通，故大气压。因截面1—1比2—2要大的多，所以可近似认为。已知，将这些数值代入得，解出于是水的流量【题3-2】采用如图3-2所示的集流器测量离心风机的流量。已知风机吸入管道的直径d=350mm,插入水槽中的玻璃管内水升高h=100mm,空气的密度水的密度为不考虑损失，求空气的流量。图3-2题3-2示意图解取吸水玻璃管处为过流断面1—1，在吸入口前的一定距离，空气为受干扰处，取过流断面0—0，其空气压力为大气压，空气流速近似为0，。取管轴线为基准线，且，则列出0—0和1—1两个缓变流断面之间的能量方程为而，所以【题3-3】如图3-3所示，求单位宽度二维槽道内水的流量，忽略能量损失。图3-3题3-3示意图解选择槽道底面为基准面，确定两渐变流断面为1—1和2—2。因为渐变流断面上各点的为常数，所以可选断面上任一点表示z和p值，为计算方面，选水面上一点，则断面1—1处和断面2—2处。忽略能量损失，列能量方程由连续方程解得流量为【题3-4】某工厂自高位水池引出一条供水管路AB，如图3-4所示。已知流量管径压力表读数高度。问水流在管路AB中损失了若干水头？图3-4题3-4示意图解:(略)【题3-5】假设有一不可压缩流体三维流动，其速度分布规律为。试分析该流动是否连续？解根据式（3.27）所以故此流动不连续。不满足连续性方程的流动是不存在的。【题3-6】有一不可压缩流体平面流动，其速度分布规律。试分析该流动是否连续？解根据式（3.29）所以故此流动是连续的。【题3-7】有一输水管道，如图3-5所示。水自截面1—1流向截面2—2。测得1—1截面的水流平均流速已知试求截面2—2处的平均流速为多少？图3-5输水管道解：【题3-8】有一贮水装置如图3-6所示，贮水池足够大，当阀门关闭时，压强计读数为2.8个大气压强。而当将阀门全开，水从管中流出时，压强计读数是0.6个大气压强，试求当水管直径d=12cm时，通过出口的体积流量qv,（不计流动损失）。图3-6题3-8示意图解当阀门全开时列1—1、2—2截面的伯努利方程当阀门关闭时，根据压强计的读数，应用流体净力学基本方程求出H值。则代入到上式所以管内流量【题3-9】如图3-7所示的虹吸管中，已知管径如不计损失，问S处的压强应为多大时此管才能吸水？此时管内流速及流量Q各为若干？（注意：管B端并未接触水面或探入水中）图3-7题3-9示意图解：略【题3-10】水流通过如图3-6所示管路流入大气，已知：U形测压管中水银柱高差管径管嘴出口直径不计管中水头损失，试求管中流量。图3-8题3-10示意图解首先计算1—1断面管路中心的压强。因为A—B为等压面，列等压面方程得则列1—1和2—2断面的伯努利方程由连续性方程将已知数据代入上式，得管中流量【题3-11】图3-7所示为测量风机流量常用的集流管试验装置示意图。已知其内径D=0.32m,空气重度由装在管壁下边的U形测压管（内装水）测得。问此风机的风量Q为若干？（可忽略能量损失）图3-9题3-11示意图解选水平基准面0—0，过风断面1—1及2—2如图所示。并假定单位质量流体自A点流到B点，。（为水的重度9800N/m3,pa为环境气压）。自过风断面1—1到2—2（由A到B点）列出流体的总流伯努利方程为因为由此得故风量【3-12】下图为一离心水泵吸水管路装置，已知抽水量吸入管管径水泵产生的真空度为水柱，吸水管路全部水头损失水柱，试确定离心水泵机抽水至水池液面的极限高度已知水的重度。

题3-12示意图解：【3-13】已知在圆柱坐标下的连续性方程为，试判断下列平面流场是否连续？解：将其代入连续方程，得：，满足连续方程，所以流场连续。【3-14】从换热器两条管道输送空气至炉子的燃烧器，管道横断面尺寸均为400mm×600mm，设在温度为400℃时通向燃烧器的空气量为8000kg/h，试求管道中空气的平均流速。（在标准状态下空气的密度为1.293kg/m3，400℃时空气的密度为0.524kg/m解：按一维总流可压缩稳定流处理。答：管道中空气的平均流速为6.2m/s。【3-15】不可压缩流体个流场的速度分布如下，试判断流动是否存在（连续）。（1）（2）（3）（4）解：略【3-16】用皮托管和静压管测量管道中水的流速，如图所示。若V形管中的液体为四氯化碳，并测得液面差，试求管道中心的流速为多少。题3-1