冶金传输原理作业汇总培训资料

冶金传输原理作业汇

总

冶金传输原理作业

(c).注意希腊符号的书写;(d)注意单位的检查;(e).用同一种颜色的笔书写.

1.名词解释

[1]流体的粘度与运动粘度

[2]理想流体与实际流体

[3]牛顿流体与非牛顿流体

[4]质量力和表面力

[5]流线与迹线

2.简答题

[1]什么是流体连续介质模型？说明研究流体力学引入连续介质概念的必要性

和可能性

[2]简单表述流体粘性产生的机理。温度对液体和气体的粘性的影响有何不

同。为什么会有这种不同?

[3]研究流休运动的Lagrange法和Euler法有什么区别和联系系？沿江河设置的

水文观测站和陆地设置的气象观测站，前者观刚洪水的传播，后者收集天气预报数据，问它们属于拉格朗日法还走欧拉法？

1.怎样理解层流和紊流剪应力的产生和变化规律不同，而均匀流动方程式?

2.紊流的瞬时流速、时均流速、脉动流速、断面平均流速有何联系和区别?

3.紊流不同阻力区(光滑区、过渡区、粗糙区)沿程摩阻系数 的影响因素有何不同?

4.什么是当量粗糙, 当量粗糙高度是怎样得到的?

5.试比较圆管层流和紊流水力特点(剪应力、流速分布、沿程水头损失、沿程摩阻系数)的差异?

1．怎样判别粘性流体的两种流态——层流和湍流

2．为何不能直接用临界流速作为判别流态(层流和湍流)的标准?

3．常温下，水和空气在相同直径的管道中以相同的速度流动，哪种流体易为湍流?为什么？

1. Euler 运动微分方程各项的单位是什么？

2. 归纳伯努利方程，a)适用的范围；b).各项比能的单位。

(1)造成局部压力损失的主要原因是什么?

(2)什么是边界层?提出边界层概念对流体力学研究有何意义?

计算题

1.设有温度为0℃的空气，以4m/s ，的速度在直径为100mm 的管中流动,试确定其流动形态.若管中的流体先后换成水和油，它们的流速均为0.5m/h 水的运动粘度621.79210/m s ν-=?，油的运动粘 度623010/m s ν-=?，试问水和油在管中各何种流动形态?

2如图所示，试说明流体以流率q 沿长L 的圆锥形渐变管流动时雷诺数Re 的变化规律。

题 2 图

3 通过流率 1.1/q L s =的输水管道中，接入一渐缩圆锥管，其长度L ＝40cm ，d1＝8cm ，d2＝2cm ，已知水的运动粘度221.30810/v cm s -=?

(a)试判别在该锥管段中能否发生流态的转变.

(b)试求发生临界雷诺断面的位置。

4.如图所示，U形水银压差计连接于直角弯管，巳知d＝300mm，d

：＝100mm。

2

当管中流量Q＝100L／s时，试问压差计读数△h等于多少?(不计摩擦损失)

5.有一压力喷水装置（如图所示)，已知活塞简立径为D＝20cm，喷水管直径d ＝5cm，活塞筒中心至喷水管出口的高差H=5m . ，当喷水高度h＝20m时，求作用于活塞上的力(不计摩擦损失)

6. 水流经喷嘴流入大气，巳知管道直径为150mm，喷嘴出口直径为75mm，U 型管水银差压汁的读数△h＝1.27m，如图所示。试求在管道上压力表的读数。

7.试推导流体在两垂直平行板间流动的公式。平板间距离为2δ：假定是完全发展的流动，求出、(d)速度分布方程；(b)体积流率。

8.设流体在决两平板间流动，该两平行板与重力方向的夹角为β。 试求：(e)速度分布方程，(b)体积流率。

9.水管直径d ＝10cm ，管中流速v ＝1m ／s ，水温为10 0C ，试判别流态。又流速等于多少时．流态将发生变化?

10. 通风管道直径为250mm ，输送的空气温度为20 0C 试求保持层流的最大流量；

若输送空气的质量流量为200kg ／h ，其流态是层流还是湍流?

11.有一矩形断面的小排水沟， 水深15cm ，底宽20cm ，流速0.15m ／s ，水温10℃，试判别流态

12.粘度μ=3.92Pa.S 的粘性流体沿壁面流动， 距离壁面y 处的流速为

23(/)v y y m s =+ 试求壁面的切应力。

解:由牛顿内摩擦定律,壁面的切应力为:

00

(32)3.92311.76d v y P a d y τμμ==+=?= 13.在相距1mm 的两平行平板之间充有某种粘性液体，当其中一板以1.2m/s 的速度相对于另一板作等速移动时，作用于板上的切应力为3500Pa 。 试求该液体的粘度。

解: 由d v d y τμ=可得,31.01035002.917.1.2

d y P a s d v μτ-?==?= 14.设流体质点的轨迹方程为

12311t t x Ce t y C e t z C ?=--?=+-??=?

其中C1，C2，C3 为常数，试求： (1) t=0时位于,,x a y b z c ===处的流体质点的轨迹方程；（2）任意流体质点的速度；

（3）用Euler 法表示上面流动的速度场；（4）用Euler 法直接求加速度场和用Lagrange 法求得质点的加速度后，再换算成Euler 法的加速度场，两者结果是否相同？

解:以0,,,

t x a y b z c ====代入轨迹方程,得, 12311a C b C c C =-??=-??=?故得,123

11C a C b C c =+??=+??=?

当0

t =时,位于(,,)a b c 流体质点的轨迹方程为, (1)1(1)1t t x a e t y b e t z c ?=+--?=++-??=? (a) (2)求任意质点的速度

12110t t u C e v C e w ?==-???==+??=???

(b) 若用Euler 法表示该速度场，则由(a)式解出a,b,c ，即：

1(1)11(1)1t t a x t e b y t e

c z

?=++-???=-+-??=???

(c)

将(a) 式对t 求导, 并将(c) 代入得,

(1)1(1)120

t t u a e x t v b e y t w t ?==+-=+

???==++=-+???==?

?? (d) 用Euler 法求加速度场： 1()1

1(2)1

x y z u

u

u

u

a u v w t x y z

x t x t v v v v

a u v w t x y z

y t y t w w w w

a u v w t x y z ????=+++????=++=++????=+++????=-+-+=-+????=+++????=

由(a)式，用Lagrange 法求加速度场，得

2222(1)(1)0

t

x t

y z a a e a b e a t ==+==+=

=? (e) 将(c) 代入(e)，得