哈工程3系流體力學(xué)--流體動(dòng)力學(xué)習(xí)題

1、1,工程流體力學(xué)(流體動(dòng)力學(xué)習(xí)題),哈 爾 濱 工 程 大 學(xué)動(dòng)力與能源工程學(xué)院,【4-1】直徑d=100mm的虹吸管，位置如圖所示。求水流流量和2、3點(diǎn)的壓力（不計(jì)水頭損失）。,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,2,【解】以過1點(diǎn)的水平面為基準(zhǔn)面，分別列1、2、3、4點(diǎn)所在斷面的伯努利方程。由于故有因此取可解得,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,3,,,【4-2】一個(gè)倒置的U形測(cè)壓管，上部為相對(duì)密度0.8

2、的油，用來測(cè)定水管中點(diǎn)的速度。若讀數(shù)△h=200mm，求管中流速u=?,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,4,【解】選取如圖所示1-1、2-2斷面列伯努利方程，以水管軸線為基準(zhǔn)線。其中：p1和p2分別為1-1、2-2斷面軸線上的壓力。設(shè)U形測(cè)壓管中油水分界面的低液面到軸線的距離為x，則可列出U形測(cè)壓管中油水分界面的高液面的等壓面條件解上述方程可得,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,5,,,,,【4-3】圖示為一文丘里管和壓

3、力計(jì)，試推導(dǎo)體積流量和壓力計(jì)讀數(shù)之間的關(guān)系式。當(dāng) ρ = 1000kg/m3， ρH = 13.6×103kg/m3， d1=500mm，d2=50mm，H=0.4m時(shí)，求 Q =？,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,6,【解】列1-1、2-2斷面的伯努利方程。其中：p1和p2分別為1-1、2-2斷面軸線上的壓力。設(shè)過1-1斷面中心點(diǎn)的水平線到壓力計(jì)中水銀與水分界面的低液面的距離為x，則可列出U形測(cè)壓管中水銀與水分界

4、面的低液面的等壓面條件由上述方程可得代入解得,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,7,,,,,,,,,,,,【4-4】管路閥門關(guān)閉時(shí)，壓力表讀數(shù)為49.8kPa，閥門打開后，讀數(shù)降為9.8kPa。設(shè)從管路進(jìn)口至裝表處的水頭損失為流速水頭的2倍，求管路中的平均流速。,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,8,【解】當(dāng)管路閥門關(guān)閉時(shí)，由壓力表度數(shù)可確定管路軸線到自由液面的高度H當(dāng)管路打開時(shí)，列1-1和2-2斷面的伯努利方程，則

5、得,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,9,,,,,,,,,,,,,,,,【4-5】為了在直徑D=160mm的管線上自動(dòng)摻入另一種油品，安裝了如下裝置：自錐管喉道處引出一個(gè)小支管通入油池內(nèi)。若壓力表讀數(shù)為2.3×105Pa，喉道直徑d=40mm，T管流量Q=30L/s，油品的相對(duì)密度為0.9。欲摻入的油品的相對(duì)密度為0.8，油池油面距喉道高度H=1.5m，如果摻入油量約為原輸量的10%左右，B管水頭損失設(shè)為0.5m，

6、試確定B管的管徑。,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,10,【解】列1-1和2-2斷面的伯努利方程，則其中故列4-4自由液面和3-3斷面的伯努利方程，以4-4自由液面為基準(zhǔn)面，則其中 p3=p2,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,11,,,,,,,,,,,,,,,,,則解得,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,12,,,,,,,,,,,,,,,【4-6】一變直徑的管段AB，直徑d

7、A=0.2m，dB=0.4m，高差 h=1.0m，用壓力表測(cè)得pA=70kPa，pB=40kPa，用流量計(jì)測(cè)得流量Q=0.2m3/s。試判斷水在管段中流動(dòng)的方向。,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,13,【解】列A點(diǎn)和B點(diǎn)所在斷面的伯努利方程故流動(dòng)方向?yàn)锳 B。,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,14,,,,,,,,,,,,,,,,,,【4-7】泄水管路如附圖所示，已知直徑d1=125mm，d2=100mm

8、，d3=75mm，汞比壓力計(jì)讀數(shù) h=175mm，不計(jì)阻力，求流量和壓力表讀數(shù)。,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,15,【解】設(shè)2-2斷面中心點(diǎn)到壓力計(jì)中水銀最高液面的距離為x，列1-1、2-2斷面的伯努利方程，以過2-2斷面中心點(diǎn)的水平面為基準(zhǔn)面，則選取壓力計(jì)中水銀最低液面為等壓面，則由連續(xù)性方程可知代入伯努利方程中，可得列壓力表所在斷面和出口斷面的伯努利方程可得壓力表度數(shù),第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,16

9、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,【4-8】如圖所示，敞開水池中的水沿變截面管路排出的質(zhì)量流量Qm=14kg/s，若d1=100mm，d2=75mm，d3=50mm，不計(jì)損失，求所需的水頭H，以及第二段管段中央M點(diǎn)的壓力，并繪制測(cè)壓管水頭線。,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,17,【解】列1-1和3-3斷面的伯努利方程，則列M點(diǎn)所在斷面2-2和3-3斷面的伯努利方程，則,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,18,

10、,,,,,,,,,,,,,,,,【4-9】由斷面為0.2m2和0.1m2的兩根管子組成的水平輸水管系從水箱流入大氣中：（1）若不計(jì)損失，①求斷面流速v1及v2；②繪總水頭線及測(cè)壓管水頭線；③求進(jìn)口A點(diǎn)的壓力。（2）計(jì)入損失：第一段的水頭損失為流速水頭的4倍，第二段為3倍，①求斷面流速v1及v2；②繪制總水頭線及測(cè)壓管水頭線；③根據(jù)所繪制水頭線求各管段中間點(diǎn)的壓力。,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,19,【解】（1）列自由液面和管子出口斷

11、面的伯努利方程則由連續(xù)方程得列A點(diǎn)所在斷面和管子出口斷面的伯努利方程則,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,20,,,,,,,,,,,,,,,,,,（2）列自由液面和管子出口斷面的伯努利方程，則由得細(xì)管段中點(diǎn)的壓力為粗管段中點(diǎn)的壓力為,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,21,,,,,,,,,,,,,,,,,,【4-10】用73.5kW的水泵抽水，泵的效率為90％，管徑為0.3m，全管路的水頭損失為

12、1m，吸水管水頭損失為0.2m，試求抽水量、管內(nèi)流速及泵前真空表的讀數(shù)。,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,22,【解】列兩自由液面的伯努利方程，則得列最低自由液面和真空表所在斷面的伯努利方程，則故真空表的讀數(shù)為26.632kPa。,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,23,,,,,,,,,,,,,,,,,,【4-11】圖示一管路系統(tǒng)，欲維持其出口流速為20m/s，問水泵的功率為多少？設(shè)全管路的水頭損失為2m，泵的效

13、率為80％，壓水管路的水頭損失為1.7m，則壓力表上的讀數(shù)為若干？,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,24,【解】列自由液面和出口斷面的伯努利方程，有列壓力表所在斷面和出口斷面的伯努利方程，則,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,25,,,,,,,,,,,,,,,,,,【4-12】圖示離心泵以20m3/h的流量將相對(duì)密度為0.8的油品從地下罐送到山上洞庫油罐。地下油罐油面壓力為2×104Pa，洞庫油罐油面壓力為3&

14、#215;104Pa。設(shè)泵的效率為0.8，電動(dòng)機(jī)效率為0.9，兩罐液面差為40m，全管路水頭損失設(shè)為5m。求泵及電動(dòng)機(jī)的額定功率（即輸入功率）應(yīng)為若干？,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,26,【解】列兩油罐液面的伯努利方程，則,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,27,,,,,,,,,,,,,,,,【4-13】輸油管線上水平90°轉(zhuǎn)彎處，設(shè)固定支座。所輸油品δ=0.8，管徑d=300mm，通過流量Q=100L/s，斷面1處壓力為2

15、.23×105Pa，斷面2處壓力為2.11×105Pa。求支座受壓力的大小和方向。,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,28,【解】選取1-1和2-2斷面及管壁圍成的空間為控制體，建立如圖所示坐標(biāo)系，設(shè)彎管處管壁對(duì)流體的力為R。 列x方向動(dòng)量方程 列y方向動(dòng)量方程支座受壓力F的大小為21.84kN，方向與R方向相反。,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,29,,,,,,

16、,,,,,,,,,,,,,,【4-14】水流經(jīng)過60°漸細(xì)彎頭AB，已知A處管徑dA=0.5m，B處管徑dB=0.25m，通過的流量為0.1m3/s，B處壓力pB=1.8×105Pa。設(shè)彎頭在同一水平面上摩擦力不計(jì)，求彎頭所受推力。,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,30,【解】選取A和B斷面及管壁圍成的空間為控制體，建立如圖所示坐標(biāo)系。列A斷面和B斷面的伯努利方程，得（因彎頭為水平放置，即z1=z2=0）其中

17、,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,31,,,,,,,,,,,,,,,,,列x方向動(dòng)量方程可知，與設(shè)的方向相反。 列y方向動(dòng)量方程,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,32,,,,,,,,,,,,,,,,,【4-15】消防隊(duì)員利用消火唧筒熄滅火焰，消火唧筒出口直徑d=1cm，入口直徑D=5cm，從消火唧筒射出的流速v=20m/s。求消防隊(duì)員手握住消火唧筒所需要的力？（設(shè)唧筒水頭損失為1m）,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原

18、理習(xí)題,33,【解】選取消火唧筒的出口斷面和入口斷面與管壁圍成的空間為控制體，建立如圖所示坐標(biāo)系。 列1-1和2-2斷面的伯努利方程 列x方向的動(dòng)量方程得,第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題,34,,,,,,,,,,,,,,,,,,【4-16】嵌入支座的一段輸水管，如圖所示，其直徑由D1=0.15m變化為D2=0.1m。當(dāng)支座前端管內(nèi)壓力p=4×105Pa，流量Q=0.018m3