三、流体动力基础.doc

流体动力基础

3－1  已知流场的速度分布为，试确定（1）属于几维流动？（2）求（3，1，2）点的加速度。[三维流动；，，]
3－2  已知流场的速度分布为，试确定（1）属于几维流动？（2）求（1，2，3）点的加速度。[二维流动；，，]
3－3  已知流场的速度分布为，试确定（1）属于几维流动？（2）求（2，2，3）点的加速度。[三维流动；，]
3－4  已知流场中速度分布为。问：（1）该流动是否定常流动？（2）求t=0时点（1，1，1）上流体微团的加速度。[属非定常流动；，，]
      3－5  不可压缩流体定常流过一喷嘴，喷嘴截面积A（x）是沿流动方向x变化的，若喷嘴中的体积流量为qv，按一维流动求喷嘴中流体流动的加速度。[]
       3－6  已知平面流动的速度分布规律为，式中为常数，求流线的方程并画出几条流线。[x2+y2=常数]
3－7  一输油管道，在内径30cm的截面上的流速为2m/s，求另一10cm的截面上的流速和质量流量。已知油的密度为850 kg/m。[18m/s；120.1 kg/s]
3－8 已知一流场内速度分布为：  ，求证通过任意一个以原点为圆心的同心圆的流量都相等（z方向取单位长度）。提示：将流场速度以极坐标表示。
3－9  两水平放置的平行平板相距am，其间流体流动的速度为，坐标系原点选在下平板上，y轴和平板垂直。试确定平板间的体积流量和平均流速。[－ m3/s；－m/s]
3－10  不可压缩流体在直径20mm的管叉中流动，一支管的直径为10mm，另一支管的直径为15mm，若10mm管内的流动速度为0.3m/s，15mm管内的流动速度为0.6m/s，试计算总管内流体的流动速度和体积流量。[0.413m/s；129.7×10－6m3/s]
3－11  水龙头和压力水箱相连接，若水龙头的入流速度不计，计示压强为1.7×10 N/m2，水龙头向大气中喷水，设水柱成单根流线，试计算水流能够到达的最大高度。[17.3m]
3－12  比体积＝0.3816m3/kg的汽轮机废气沿一直经d0=100mm的输气管进入主管，质量流量为2000kg/h，然后沿主管上的另两支管输送给用户，如图3－28所示。已知d1上的用户需用量为500kg/h，d2上的用户需用量为1500 kg/h，管内流速为25m/s，求输气管中蒸汽的平均流速和两支管的直径。[27m/s；0.25m；0.09m]

                                                                                        图3-29                  
3－13  如图3－29所示，一喷管直径D=0.5m，收缩段长l=0.4m，300，若进口平均流速1＝0.3m/s，求出口速度2。[51.6m/s]
3－14  图3－30为一文特里管和压强计，试推导体积流量和压强计读数之间的关系式。[]

       3－15  图3－31中倒置U形管中液体相对4℃水的相对密度为0.8，水管直径d=30cm，求所给条件下水流的流速。[1.085m/s]

             图3-30                                                   图3-31
      3－16  如图3－32所示一变截面管路，各段的尺寸分别为：d1=100mm，d2=150mm，d3=125mm ，d4=75mm，自由液面上表压p0=147150N/m2，H=5m，若不计阻力损失，求通过管路的水流流量，并绘制测压管水头线。[0.087m3/s；13.67；18.75 m H2O；17.41 m H2O]
3－17  在内径为20cm的输油管道截面上流速＝2m/s，求输油管道上另一内径为5cm的截面上的流速及管道内的质量流量。已知油的相对密度为0.85。[32m/s；53.4kg/s)
      3－18  在一内径为5cm的管道中流动的空气质量流量为0.5kg/s，在某一截面上压强为5×105N/m2，温度为100℃，求在该截面上气流的平均速度。[54.5m/s]
      3－19  由空气预热器经两条管道送往锅炉喷燃器的空气质量流量为8000kg/h，气温400℃，管道截面尺寸均为400×600mm2，已知标准状态(0℃，760mmHg）下空气的密度＝1.29kg/m3，求管道中的平均流速。[8.85m/s]

                    图3-32

3－20  已知离心式水泵出水量=30L/s，吸水管直径d=150mm，水泵机轴线离水面高H＝7m（图3－33），不计损失，求入口处的真空。[7.15mH2O]
3－21  如图3－34所示，水从井A利用虹吸管引到井B中，设已知体积流量＝100 m3/h，H=3m，z=6m，不计虹吸管中的水头损失。试求虹吸管的管径d及上端管中的压强值p。[0.068m，5.89×104 Pa)
3－22  有一文特里管，如图3－35所示，d1=15cm，d2=10cm，水银差压计液面高度差=20cm，若不计损失，求管流流量。[62L/s]

                                                                                  图3-35
3－23  如图3－36所示，某一风洞试验段，已知D=1m，d=40cm，从U形管测压计上量出h=150mm，空气的密度为1.291kg/m3，U形管中酒精的密度为759.5 kg/m3。不计损失，试求试验段的流速。[43.26m/s]
3－24  如图3－37所示，离心式风机通过集流器从大气中吸取空气，风机入口直径d=200mm，在入口段接一玻璃管其下端插入水中，若玻璃管中的液柱高度H=250mm，空气的密度为1.29kg/m3，求风机每秒钟吸取的空气量qV。[1.935 m3/s]
3－25  如图3－38所示，直立圆管直径10mm，一端装有5mm的喷嘴，喷嘴中心到1截面的距离为3.6m，从喷嘴出口排入大气的水流出口速度为18m/s，不计摩擦损失，计算截面1处的计示压强。[1.87×106Pa]
3－26  如图3－39所示，液面不变的容器内水流沿变截面管路向下作定常流动，已知A1=0.04m2，A2=0.1 m2，A3=0.03 m2，液面至各截面的距离分别为：H1=1m，H2=2m，H3=3m，试求截面A1和A2处的计示压强。[－6717.8 Pa；16966 Pa]

                         图3-38                                图3-39
3－27  如图3－40所示，已知管径不同的两段管路，dA=0.25m，pA=7.845×104 Pa；dB=0.5m，流速uB=1.2m/s，zB=1m，试求A、B两断面间的能量差和水流的运动方向。[3.1m H2O；A→B]

3－28  不可压缩流体流过圆形截面的收缩管，管长0.3m，管径沿管长线性变化，入口处管径0.45m，出口处管径0.15m，如果流动是定常的，体积流量为0.3m3/s，确定在管长处的加速度。[12m/s2]
3－29  密度为r的液体定常地流过一水平放置的平板，平板的宽度为b，入口处的速度为且分布均匀，出口处的速度分布从板面上的零，线性地增加到矩板面h处的，如图3－41所示，试确定流体作用在平板上的力。[]
3－30  喷水船用泵从船头吸水，从船尾以高速喷水而运动。已知流量qV=80 L/s，船头吸水的相对速度=0.5m/s，船尾喷水的相对速度=12 m/s，试确定船的推进力。[920N]
3－31  连续管系中的900渐缩弯管放在水平面上，如图3－42所示，入口直径d1=15cm，出口直径d2=7.5cm，入口处的平均流速=2.5 m/s，计示压强=6.86×104 Pa，若不计阻力损失，试求支撑弯管所需的水平力。[1427N；220]

3－32  水由水箱1经圆滑无摩擦的孔口水平射出冲击到一块平板上，平板刚能盖着另一水箱的孔口，如图3－43所示，两孔口中心线重合，且。当已知水箱1中的水位高度h1时，求水箱2中水位高度h2。[h2=]
3－33  如图3－44所示消防水枪水平工作，水枪进口直径d1=15mm，出口直径d0=7mm，水枪工作水量qV=160L/min，试确定水枪对消防队员的后坐力。[260 N]
3－34  如图3－45所示，直径D=80mm的油缸端部有d=20mm的小孔，若油的粘度ρ＝800 kg/m3，试求活塞上的作用力F=3000 N，油从小孔出流时，油缸将受多大的作用力。（忽略活塞的重量和能量损失）[2647N]

3－35  如图3－46所示，用实验的方法确定流体作用在圆柱体上的力，将一个长为L、直径为D的圆柱体浸入速度为的定常、均匀流动的不可压缩流体中，实际测得圆柱体前后两个截面上的压强是同样的，而圆柱体后的速度如图所示，试确定流体作用于圆柱体上的力。[]
3－36  如图3－47所示，相对密度为0.83的油水平射向直立的平板，已知射流直径d=5cm，=20m/s，求支撑平板所需的力。[652N]
3－37  如图3－48所示，直径d=10cm、流速=20m/s的射流水柱经导板后折转900，若水柱不散，试求导板对射流水柱的反作用力的大小和方向。[4440N；450]

              图3-46                                 图3-47
3－38  如图3－49所示，一射流初速为，流量为，平板向着射流以等速运动，试导出使平板运动所需功率的表达式。[]

3－39  具有对称臂的洒水器如图3－50所示，总流量为5.6×10－4m3/s，每个喷嘴的面积为0.93cm2，不计损失，求其转速，如不让它转动需加多大的力矩。[8.52 1/s；0.3 Nm]

3－40  内径d1=12.5cm、外径d2=30cm的风机叶轮如图3－51所示，若叶片宽度b=2.5cm，转速n=1725 r/min，体积流量=372m3/h，空气在叶片入口径向流入，绝对压强p1=9.7×104 Pa，气温t1=20℃，图中=300，假设流体是不可压缩的。（1）试画出入口处的速度图，并计算入口角；（2）画出出口处的速度图，并计算出口速度；（3）求所需的力矩。[430；20m/s；0.348 Nm]
3－41   水在p=2×105 Pa的压强下沿鸭嘴形弯管流出，如图3－52所示，其体积流量=0.125 m3/s，弯管直径d=200mm，r=600mm。若忽略能量损失和重力的影响，试求弯管所受的力矩是多少。[8136 Nm]