流体力学计算题练习.docx

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流体力学计算题练习

练习题

1.如右图所示，在一密闭容器中，上部装有密度

Po。

2.图示为一水暖系统，为了防止水温升高时体积膨胀将水管

胀裂，在系统顶部设一膨胀水箱，使水有膨胀的余地。

若系统内水的总体积为8m3加温前后温差为50C，在其温度范围内水的膨胀系数为PT=9X10-41/C,求膨胀水箱的最

小容积。

3.当温度不变，压强从MPa增加到10MPd时，某种液体的体积减小%求该液

体的体积模量。

4.

两个充满空气的封闭容器互相隔开，左边压力表M的读

水银压差计中h的读值。

Pa?

定的管中流速V=1m/s,下水箱的液面压强应保持在多少

口迎着流动方向。

测得A点的液柱高度为hA=170mmB点的液柱高度为hB=230mm,已知液体的

密度为=990kg/m3，忽略阻力损失，试计算管

内液体的流速uA。

8.如右图所示为一壁厚可以忽略的大容器，在其下部开一直

径为d=12mm的小孔口，水自孔口流出后进入另一液面比大容

器液面低H=1.2m的容器中，两容器内的水位始终保持不变。

试计算水的出流流量和孔口处的流速。

9.如图所示为一壁厚可以忽略的大容器，为了便于出流，在

容器壁上开一圆孔并在外面焊接一段等径圆管，容器自由液面及孔口出口皆与大气相通，而且可以保证容器内的水位不变。

已知孔口直径为d=12mm焊接的圆管长度I二40mm容器自

由液面相对于孔口中心线的高度为H=1.2m，试计算水的出流

流量和出口流速。

10.用长I=300m、内径d=200mm的铸铁管输送密度二880kg/m3的油液,

测得质量流量qm二X104kg/h。

设冬季油液的运动粘度1=x10-6m2/s，夏

季运动粘度2=x10-6m2/s，试确定冬、夏季输油管路以油柱高度表示的水头

管长l=20m，管中水流流速u=0.12m/s，水温

t=10C时水的运动粘度n=X10-6m/s，求沿程阻

力损失

-未知液体

h|=Em

T

12、如图，已知压力表测得密闭容器内的压力读

水银

h2=5,61D

T

2in

数为5千帕，其他数据如图中所示，求未知液体的密度（已知水和水银的密度分别为1吨/立方米和吨/立方米）。

13.液体由水箱经中间有收缩截面（截面积为A1）的管子定常出流，A为出口面积，h2是出口在水箱液面

下的深度，问要吸上深为h1的同种液体，A1/A2应为多少（不计损失）？

14.

已知流体运动的速度场为:

Vx

（X,

y,Z）（3,1,2）处的流线方程。

15.

一压缩空气罐与文丘里式的引射管

连接，di,d2,h均为已知，问气罐压力

多大方才能将B池水抽出。

v

xy2,

-y3

16.用水银压差计测量水管中的点速度

=60mm求该点流速。

17.如图所示输水管经三通管分流。

已知管径分别为d1=200mm

d2=100mm和d3=150mm断面平均流

速分别是v1=2m/s和v2=s，试求断

面平均流速v3.

18.图示一串联管路，管径、管长、

ti-lOOOm

知=0血5

L；=5m200mm

Aj-0.026

沿程水力摩阻系数和流量分别标于

盯255

JL

Q-2i5

1.

解：

以水银柱下面为等压面，列平衡方程:

Po

2gh2Pa

则：

PoPa

3gh

101325136009.81

0.5

10009.81

0.48009.810.2

162539Pa

1dV

T89104500.36m3

3.

故：

等温压缩系数:

4.解：

已知pm1=100kPapv2=。

根据题意可知

p竺J咋3.75109m2/N

PVdpdp4104

6.解：

以下水箱液面为基准面，列两液面的伯努利方程:

8.解：

显然是薄壁小孔口淹没出流。

其流量:

对于厚壁孔口，Cr=（取-皆可）

代入数据，得:

qv

V

j_d

t

H

l

qv

0.0120.60J29.811.23.29310m3/s

于是，孔口流速为:

v鱼3.2931042.91m/s

A0.0122/4

9.解：

本题中I/d=40/12=,可知该孔口为厚壁孔口。

孔口出流流量计算公式为:

qvACr^^gH

对于厚壁孔口，Cr=

代入数据，得:

2

流速:

u=qV/A=X4）=0.884m/s

冬季雷诺数：

Re仁ud/1=XX10-6）=1619<2320（层流）

夏季雷诺数：

Re2=ud/2=XX10-6）=4980>2320（湍流）

②水头损失（以油柱咼度表示）:

1（l/d）（u2/2g）=（64/Re1）（l/d）（u2/2g）=2.366m

（油柱）

夏季：

h2=

2（l/d）（u2/2g）=2.390m

（油柱）

Re

11.解：

雷诺数

罟爲监严12爲2320

沿程阻力损失系数:

64

Re

640.0348

1837.67

h

沿程阻力损失：

o.。

348002

2

0.12

29.81

0.0256mH2O

12.解：

如图，设大气压为

p0,以图中

2点为基点，则:

P2PO

p表（hh2

h3）ig

p3p2

h32g

P4

Po

P3

h23g

P3

P2h3

2g

Poh2

3g

P2

PoP表

（h

h2h3）

1g

h3

2gPo

h23g

因此,

h23g

Pa（h1h2

1g

h3

2g

Pa

3

hlh2h3

h2

h

h,

5000

5.619.81

7311000竺13600

5.615.61

13.解：

（1）

根据连续性方程

A1u1=A2u2

（a）

同时在1点和2点列出伯努力方程得:

2

匹皿旦

g2gg

2

U1

2g

（b）

（2）水箱高位与

1点之间列伯努力方程得

2

U1

2g

（C）

（3）1点要吸上深度为

h1的液体，则必须:

PPoP1ghi

（d）

解上述3个式子，从⑻得：

氏

AU2

U1

Po

根据（b）得：

Pi

Pi

从（c）得：

g

Po

g

u：

g（「

2g

2

h2—

u；

2?

）

2

2/U1

U2（r

U2

U；仝1）gh1

gh2（A2

因此：

△即：

A

Ai

1）

2g，代入（b）得:

A2

A

nh2

h2

U2

J2gh2

h2

h1h2

dx

14.解：

根据流线方程Vx

dy

vy，因此得:

dx

2

xy

dy

dx

3y3，即:

3x

dy

y

上述方程解得：

3x/y

由t=2时过点（x，y，z）

（3,1,2）,c=9,则流线方程为:

3x/y9

15.解：

已知d1，d2，ho

列1、

1

代入伯努利方程，得

2U2

水h

（?

）41

列气罐至喷口的伯努利方程，得

2

U2

d24

所以，气罐压力P0必须大于或等于水h/Ky）

1］才能将B池中的水抽出。

16.解：

已知△h=60mm

根据题意，由流体静力学方程，得

P0p（汞

）g

列伯努利方程，基准面取在管轴线上，得

Po

（2（P0P）uV

|2（汞）gh

{

2（13.61）9.81100.06

17.解:

Vj=2,89rnZs

18.

解.Q150L/s0.05m3/s

Q2

25L/S0.025m3/s

V2

4Q2

d22

40.025

20.8m/s

3.140.22

3.85m/s

V14Q1

d12

40.05

3.140.252

1.02m/s

L|二lOOOtndf~250tTvn-0.025

fl-255

L】=5

Ai-0.026i

一0-25la

hfi

hf2

LiVi2

1000

1.022

0.025

di2g

0.25

29.8

L2V22

0.026

500

0.82

d22g

0.2

29.8

hf2

7.4m

1

2

hfi

5.3m

2.1m

19.解:

M:

由题童如阳2-0.9SIFa二-9BDPs

取彗压EM-N

g=pj!

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P带兰DilM+e字餵窘必3

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9.SxS.6

43904

-五？

论k詁"

于是，出口流速为:

v鱼4.5**10243.98m/s

A0.0122/4