工程流体力学习题及答案Word文件下载.doc
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10夹缝宽度为h,其中所放的很薄的大平板以定速v移动。
若板上方流体的粘性系数为,下方流体的粘性系数为,问应将大平板放在夹缝中何处,方能使其移动时阻力为最小?
(答:
)
11如图所示,一正方形b×
b=67×
67厘米2、质量为12公斤的平板,在厚毫米的油膜支承下,以匀速v=0.18米/秒沿一斜面滑下,问油的粘性系数是多少?
10题图11题图
0.728牛·
秒/米2)
12如图所示,气缸直径D1=16厘米,活塞直径D2=16厘米,质量0.97公斤,若活塞以匀速0.05米/秒在气缺内下降,试求油的粘性系数是多少?
12题图15题图
0.63牛·
13直径为150毫米的圆柱,固定不动。
内径为151.24毫米的圆筒,同心地套在圆柱之外。
二者的长度均匀250毫米。
柱面与筒内壁之间的空隙充以甘油。
转动外筒,每分钟100转,测得转矩为9.091牛·
米。
假设空隙中甘油的速度按线性分布,也不考虑末端效应。
计算甘油的粘度
0.729帕·
秒)
14均热炉油枪进口重油的粘度1.6。
E,重油的密度为公斤/米3,求重油此时的绝对粘性系数为若干?
7.45×
10-3帕·
15如图所示,一平板在油面上作水平运动,已知速度v=1米/秒,板与固定边界的距离毫米,油的粘滞系数牛·
秒/米2,由平板所带动的油层的运动速度呈直线分布,求作用在平板单位面积上的粘滞阻力为多少?
1.15×
10-3牛)
36
工程流体力学习题及答案
(2)
1截面积为30厘米2的活塞,以60牛顿重的力作用在液面上,试将活塞对液体产生的压力用大气压、牛顿/米2及米水柱高为单位来表示。
2×
104牛/米2,0.197物理大气压,2.04米水柱)
2如图示加热炉出钢口炉门开启机构,开启炉门时,由气缸上端导入压缩空气;
关闭炉闭时,由气缸下端导入压缩空气,若压缩空气的压力为2大气压,炉门重550牛顿,配重为250牛顿,求活塞面积应为多少,摩擦不计。
2题图3题图
1.48×
10-3米2)
3如图示,比重计重0.4牛顿,其球泡体积厘米3,管外径d=25毫米,问在用比重计测定水与煤油(密度为760公斤/米3)的比重时,比重计的管子淹没在液面下的深度h各为多少?
h煤油=7.88厘米,h水=5.25厘米)
4如图示,水管直径d为15毫米,管路内水的表压PM为2.5大气压,若a=100毫米,b=500毫米,问浮球的直径最小应为多少,才能保证将阀门关住?
4题图5题图
0.113米)
5如图示,将一封闭的玻璃管装满水后,倒置在水槽上;
若大气压为735.6毫米汞柱,水温t=4℃,求此时玻璃管内的水柱高为多少?
又若将水温升高为20℃与80℃,则水柱高又为多少?
水在4℃,20℃,80℃下的密度与汽化压力见下表。
P与
t=40℃
t=20℃
t=80℃
汽化压力Pv牛顿/米2
617
2310
47300
密度公斤/米3
1000
998.2
971.8
9.94米,9.78米,5.33米)
6已知海水重度随海水深度变化的关系为,试导出确定海洋中深为h的任一点压力的表达式。
7如图示,气柜1与2内充满空气,若压力表A的读数为2.1大气压,真空计c的读数为78毫米汞柱,若大气压为10米水柱,试问安装在气柜1上而露在气柜2中的压力计B的读数是多少?
2.206大气压)
8如图示,U型管水银压力计原先的读数为h毫米,现将压力计向下移动距离a毫米,压力计的读数为h+△h毫米,试求出压力计读数的改变值△h与a之间隔关系。
7题图8题图
9为测定运动物体的加速度,可在物体上安装一如图示的U型管随物体一起运动。
若在物体运动时测得两支管的液位差h=5厘米,若两支管间距厘米,问此时物体运动的加速度a是多少?
9题图10题图
1.63米/秒2)
10如图示,一底为正方形b×
b=200×
200毫米2的容器,自重G=40牛顿,装水深度h=150毫米,在重量Q=250牛顿物体的拖动下沿平面滑动,若容器与平面间的摩擦系数,问欲保证在此情况下容器内水尚不致溢出,则容器的高度H最少要多少?
0.213米)
11如图示的U型管水银压力计,厘米,厘米,油的比重为,大气压力为756毫米汞柱,求压力。
1611米/Hg)
12如图示的倒装差压计,油的比重为,h1=165厘米,h2=152厘米,h3=50厘米,求Px-Py的值。
11题图12题图
-4560牛/米2)
13如图示,水柜A上安装有一多管式压力计,若H=4米,h1=1.1米,h2=0.9米,h3=1.3米,h4=1.3米,水柜水面上为空气,试问安在水柜顶部的压力计M的读数为多少?
104牛/米2)
13题图
14为测定汽油库内油面的高度,在图示装置中将压缩空气弃满AB管段。
已知油的重度千牛/米3,当h=0.8米时,相应油库中汽油深度H是多少?
14题图15题图
1.14米)
15尺寸为的飞机汽油箱,所装汽油量为容器容积的三分之一,飞机作水平等加速飞行,试确定:
1)汽油自由液面碰到油箱底边时的加速度a。
2)汽油自由液面达到油箱中心时(即油箱停止供油时)的飞机加速度a。
(不计油箱圆角的影响,已知尺寸比例b:
c=1:
2)
3.27米/秒2,14.7米/秒2)
16如图为一盛有水的圆筒形容器,以角速度绕垂直轴作等角速旋转,试求超过多少转数时可露出筒底。
(答)
16题图
17如图示,各盛水器形状不同,但底面积相同,盛水深度也相同,问桶底所受的总压力是否相同,为什么?
底所受的总压力是否等于盛水的重量。
17题图
18在圆球表面形三个测压孔,并用橡皮管分别与多管压力计连通(用虚线表示),气流吹过时测得hA=0,hB=60毫米,hc=30毫米(均为垂直高度差),如图示。
多管压力计中液体的重度为牛/米3,大气的压力为760毫米汞柱。
试计算A、B、C三点的压力。
18题图
760毫米汞柱,756.5毫米汞柱,758.2毫米汞柱)
19如图为一开口容器,已知ax=ay=4.903米/秒2,AB=BC=1.3米,求A、B、C各点处的压力。
19题图
0;
17.89千帕;
11.52千帕)
20旋风除尘器的下端出灰口插入水中,使其内部与大气隔形,称为水封。
求管口必须插入水中的深度h。
若:
除尘器内为正压,P=100毫米水柱。
20题图
工程流体力学习题及答案(3)
1如图所示,d=80毫米的一分流管,其壁上等距离开有四处分流口,若分流器底端封闭,经各分流口流出的流量为q1=q2=q3=q4米3/秒,求分流管截面22与44上的流速是多少?
8.97米/秒;
2.99米/秒)
1题图
2某厂均热炉以重油为燃料,重油罐高与直径均为5.5米,以仪表测得油罐油面每小时下降25厘米,若均热炉工段经常有九座炉子在生产,试求每座炉子的平均耗油量,重油密度公斤/米3。
641公斤/时)
3试证明以下流场是否能存在(即是否满足连续方程);
a)u=4,v=3;
b)u=4,3x;
c)u=4y,v=0;
d)u=4y,v=3x;
e)u=4y,v=-3x;
f)u=4y,v=-4x;
g)u=4xy,v=0。
若流场存在,则画出其流线图。
4已知
试问流动是否能连续。
5试证明一维稳定管流的连续方程式也可以写为
6今拟设计一锥形收缩喷咀,已知喷咀进口直径d1=60毫米,水流流量Q=0.012米3/秒,设若需将喷咀出口流速提高为进口的两倍,问喷咀出口直径d2与流速v2为多少?
42.4毫米;
8.49米/秒)
7如图所示为测量空气流速的皮托管,压差计的读数为h=250毫米水柱,空气的密度为公斤/米3,求空气的流速。
63米/秒)
7题图
8如图所示,在阀门打开的情况下,风管内空气的流速为v=30米/秒,酒精压力计的读数为h=100毫米,若空气与酒精的密度各为公斤/米3,公斤/米3,
0.174米酒精柱)
9为测定离心式通风机的进风量,在风机吸风口装置了吸风量筒,直径d=200毫米,如图示,若空气的密度为公斤/米3,真空计读数h=250毫米水柱,试求风机的吸风量。
8题图9题图
1.93米3/秒)
10如图所示,水经由一串联管段流过,流量Q=50米3/时,管径d1=200毫米,d2=150毫米,H=2米,在11与22截面上测得压力分别为PM1=4大气压,PM2=3.5求截面11与22间的压头损失。
约3米水柱)
10题图
11如图,水自密封容器沿管路流出,容器液面上的真空度为1千牛/米2,不计损失求:
1)流量;
2)A点流速;
3)管中压强最低点的位置及其负压值。
155升/秒;
19.74米/秒;
136.9千牛/米2)
12如图所示,水流经一倾斜管段流过,若d1=60毫米,d2=100毫米,h1=1.5米,h2=1.2米,A点处流速为2.4米/秒,不计比能损失,求B管内水面高度为多少?
11题图(d1=100mmd2=150mm)12题图
1.51米)
13如图所示,水流流速v1=6米/秒,d1=300毫米,若要求两个压力计的读数相同,则管径d2应该是多少?
不计损失。
235米)
13题图14题图
14如图所示的管路,若当时水温下水的汽化压力为0.2大气压,不计损失,试求此时管道中的最大流量。
0.02米2/秒)
15如图所的管路,若当时水温下水的汽化压力为0.32大气压,试问当管路中通过的流量为最大时,管B端的标高是多少?
26.8米)
15题图
16如图所示,水流经管径d=50毫米管顶端的两圆盘间的夹缝射出,设水流在夹缝中为径向流动,不计损失,试求点A、B、C、D处水流的压力。
5545牛/米2,1221牛/米2-3662牛/米2,0)
16题图17题图
17如图所示,水流自管段射出,毫米,毫米,试求水流流量及压力计的读数。
0.1125米3/秒53000牛/米2)
18如图所示,水自由流股射在一圆盘上,流动情况如图,试求水流的流量,不计损失。
米3/秒)
19如图所示,两块很长的平行平板,长为2L,其间距为B,若上平板以均速v向下运动,将板间充满的流体挤出,按平板问题考虑,求当a)若出流速度均匀分布;
b)若出流速度为抛物线分布时的出流流量及最大速度。
a);
vb);
Lv)
18题图19题图
20如图所示一油罐。
油面上空气压力维特为表压毫米汞柱,油经由罐壁上直径为50毫米的一管咀流出,若不计损失,试求罐内油面下降0.7米所需的时间,油的比重为。
约159秒)
20题图
21二维收缩通路如图示,其宽度,进口处为b,出口处为,理想不可压缩流体(密度为)分层流过进口,流速下一半为,上一半为,两层不相掺混,压力在进口出口上均匀不变化,求及出口截而处上下层流体所占区域之比。
;
1.69)
21题图
22放置在平面上的一套管,管径D=150毫米,喷咀出口直径d=50毫米,管内水的流量为米2/秒,阻力不计,求水流过时S螺栓上所受之力。
9195牛)
22题图23题图
23如图所示,流股以45°
角自一窄缝射出冲击在一平板上,若出流的流量为,不计阻力及重力,求平面上流体流量与的比值。
0.17)
24如图所示,在进行圆柱绕流的阻力测定时,测得情况如图,求圆柱对流体的阻力。
24题图25题图
25一变直径弯管,轴线位于同一水平面,转角,直径由毫米变为毫米,在流量米2/秒时压力千牛/米2,求水流对AB段弯管的作用力。
(不计弯段的阻力损失)。
千牛,千牛)
26如图所示,压缩空气通过一引射器抽吸水池中的水,若,,h及均为已知参数,不计损失,求压气罐中的气体相对压力至少应有多大?
26题图27题图
27如图所示,一矩形管路的弯头,内外壁的曲率半径分别为和,若断面流速分布为,R为从曲率中心算起的半径距离,C为常数,流体的重度为,求的表达式。
)
28如图所示,一喷射泵,高压水自截面积厘米2的管内以流速米/秒射出,将所输送的水以流速米/秒引射带入截面积A=540厘米2的管道内,在截面22以,两股水流完全混全阻力不计。
a)求截面22上水的流速;
b)设在截面上压力均匀分布为,求。
-4.4×
牛/米2)
28题图
29如图所示,装有水泵的机动船逆水航行,水速为1.5米/秒,相对于岸上的船速为9米/秒,水泵从船首进水,从船尾喷出,相对于船体速度为18米/秒的射流,流量为0.15米3/秒,若水泵的输出功率为21千瓦,求射流对船体的推力及喷射系统的效率。
1125牛,40%)
29题图
30如图所示,上下两个水箱,盛水深度相同,底部均有出口直径d=0.2米的流线型喷咀,下水箱的箱重和箱中水共重1.120千牛,如将称台置于下水箱的下面,称的读数将为多少?
(答;
2.32千牛)
30题图31题图
31如图所示,空气从A、B两口(截面积皆为5厘米2)进入贮箱,入口绝对压力为1.08×
105牛/米2,流速v=30米/秒并从C(截面积为10厘米2)流出,出口压力为1个大气压,进出流动皆为稳定流,空气密度为公斤/米3,求两反作用力和。
5.11牛;
9.53牛)
32如图所示,一底端封闭的管口,开有宽为毫米,长米的窄缝,水由窄颖径向射出,成为厚毫米的水片,若水流量为0.027米3/秒,求水流作用在管上以BB为转轴的力矩。
121.5牛米)
32题图
33如图所示,重度与流速v相同的两流股相遇后流去的情况如图示,求角。
33题图34题图
34如图所示,d=200毫米,D=300毫米,厘米,管内水流速度v=3米/秒,求水流作用在锥体上的力。
约862牛)
35如图所示,水流在明槽中以流速米/秒,水深h=0.6米,漫过H=1.2米的平台流去,若明槽宽B=1.2米,求水流在流动方向上作用于平台上的力。
约9504牛)
35题图
工程流体力学习题及答案(4)
1管内水的流量Q=15升/秒,管径d=100毫米,水温t=50℃,试确定管内水流状态是层流还是紊流?
紊流)
2柴油经直径d=8毫米的管子送往烧咀,若烧咀每小时耗油量为35公斤,油的密度公斤/米3,粘性系数帕·
秒,试确定油管内柴油的流态。
层流)
3绝对压力为2大气压,温度为32℃的空气在管径d=100毫米的管内流动,问空气尚能维持为层流状态的最大流量是多少?
1.47x10-3米3/秒)
4流体自管径毫米的管段流入直径毫米的管内b若流体在管径75毫米的管段内雷诺数为20000,问在150毫米的管内雷诺数是多少?
104)
5一垂直向上放置的喷管,长0.5米,直径毫米,毫米,若喷管进口水压为1表大气压,喷管的压头损失为米水柱,若不计空气的阻力,试求喷管内水的流量与喷出的水柱上升所能达到的高度。
4.12×
10-3米3/秒;
8.42米;
6若喷射器喷咀紧前截面上速度分布如图所示,试计算动能流速修正系数与动量流速修正系数。
1.41;
1.21;
6题图7题图
7如图所示一二维槽道,其流量米3/秒,试计算与。
1.23;
1.03;
8一水平放置的喷管,毫米,毫米,若喷管进口前水压为0.82表大气压,且,喷咀出口射流,若流量为0.062米3/秒,试计算喷管一段内的压头缶失;
又若设,则压头损失又是多少?
-1.3米水柱;
-1.23米水柱)
9试证明圆管不可压缩流体层流运动情况下,。
10题图
10石油(,厘米2/秒)经长L=3600米,直径D=100毫米的输油管内A处输往B处。
试求:
(a)若B点位于A点之下b=22米,输油量米/日,则在油管起始端A处,油泵需达到之压力应为若干?
(b)若C点位于A之上米,试求C处之压力,管长米。
24.5大气压;
3.5大气压。
11如图所示,沿虹吸管输送石油,升/秒。
试求1)若H=2米,油管长L=44米,石油运动粘性系数厘米2/秒,密度公斤/米3,所需采用的管径d是多少?
2)若在断面Y处最大许可的真空度为5.4米水柱,则油管许可放置的最大高度是多少?
55毫米;
4.98米。
11题图12题图
12如图,矩形平底船的尺寸为宽2米,长米,高0.5米,船重G=7.85千牛,底部有一直径d=8毫米的小圆孔,流量系数,问打开小孔后需多少时间,船将沉没。
20.8小时)
13设有两个由多孔隙材料制成的同心圆筒,不可压缩流体在其夹缝间作径向稳定层流运动,忽略端头效应不计。
①试根据连续方程证明:
且为常数。
②试将运动方程简化,以得到以下用表出的压力分布的表达式:
③试证明将上式中的积分可得到:
14流体在圆管内作紊流运动。
①试利用下式:
,证明:
并证明当则;
②将式(4-50)在管截面上积分,以求得管截面上平均流速与最大流速之比(即忽略层流边层所引起的误差),并将之与a项所得结果进行比较。
15如图所示,文杜里流量计测水流量,试判断压差
1);
2)H();
3)其它
15题图
16有一圆形输水管,直径为D=1.0cm。
管内水流的断面平均流速为0.25米/秒,水温为10℃,试判别水流的流动型态。
若直径改为2.5厘米,水温不变,管中流态又如何?
当由紊流变为层流时,流量应为多少?
若直径仍为2.5厘米,温度也不变,但改为输送石油(厘米2/秒),如要求管中仍保持为层流流动,则断面平均流速允许最大值为多少?
16题图
17设两个尺寸形状均相同的管道,上管中气体自左向右流动。
下管中气体自右向左流动,两管入口处流速相等,又知,问与谁大?
(略去流动中的阻力损失)
17题图18题图
18如图所示,连接两个油池的油管长L=4米,直径d=50毫米,若油的粘性系数泊,比重,油池液面高米,米,试确定管内油的流量,计算时,取管进口的局部阻力系数。
1.5×
103米3/秒。
19如图所示,一机器所需的润滑油由一高位油箱供给,油管长L=5米,管径d=6毫米,油的运动粘性系数厘米2/秒,比重0.82,若润滑油流量Q=0.4厘米3/米,油出口处的压力为大气压,问油箱液面高h应为若干?
0.94米)
20管径d=200毫米,管壁绝对粗糙毫米,水温t=10℃,问管内水流的流量Q最大是多少?
在此情况下,层流边层尚能将管壁粗糙盖住。
0.0052米3/秒)
21温度为10℃的水,以Q=100米3/时的流量,在管径d=200毫米,绝对粗糙毫米的管内流动,试确定管流的沿程阻力系数。
0.0165)
22温度为5℃的水(厘米2/秒)沿管径d=100毫米,绝对粗糙毫米的管内流动,问当水的流速自米/秒增为米/秒时,管流沿程阻力系数有何变化。
下降(0.029→0.026)
23温度为10℃的水(厘米2/秒),在管径d=200毫米,长米,绝对粗糙毫米的管内流动,试求流速为米/秒与米/秒的两种情况管流的沿程阻力。
约.0116;
0.79(米水柱))
24如图所示,水箱水面高H=0.5米,阀门直径d=12毫米,其局部阻力系数K=4,不计沿程阻力,试求水下由箱出流的流量。
1.58×
10-4米3/秒)
24题图25题图
25如图所示,管径d=75毫米的管子上装置有一局部阻力系数K=4的阀门,若连接阀门前后的水银差压计读数h=58毫米,试求管内水流流量是多少?
8.7×
10-3米3/秒)
26如图所示,一突然扩大管长d1=50毫米, d2=100毫米,水流流量Q=15米3/时。
比压计内所装测示液体为四氯化碳,千牛/米3,h=17
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