工程流体力学计算题集(含答案)

30.(6分)飞机在10000m 高空(T=223.15K,p=0.264bar)以速度800km/h 飞行，燃烧室的进口扩压通道朝向前方，设空气在扩压通道中可逆压缩，试确定相对于扩压通道的来流马赫数和出口压力。(空气的比热容为C p =1006J/(kg ·K)，等熵指数为k=1.4，空气的气体常数R 为287J/(kg ·K))

T 0=T ∞+v C p ∞

=+⨯⨯232

222315*********

21006/.()/()

=247.69K

M ∞=v a ∞∞=⨯⨯⨯=(/)

..

.80010360014287223150743 P 0=p ∞11221

+

-⎡

⎣

⎢⎤⎦

⎥

∞-k M k k =0.264114

1207403821414

1+-⨯⎡⎣⎢⎤⎦

⎥

=-....

.bar

31.(6分)一截面为圆形风道，风量为10000m 3/h ，最大允许平均流速为20m/s ，

求：(1)此时风道内径为多少?

(2)若设计内径应取50mm 的整倍数，这时设计内径为多少? (3)核算在设计内径时平均风速为多少? 依连续方程（ρ=C ）v 1A 1=v 2A 2=q v

(1)v 1

π412d q v = d 1=100004360020⨯⨯π

=0.42m=420mm (2)设计内径应取450mm 为50mm 的9倍，且风速低于允许的20m/s (3) 在设计内径450mm 时，风速为 v q d m s v 22224

410000

36000451746=

=⨯⨯=ππ../ 32.(7分)离心式风机可采用如图所示的集流器来测量流量，已知风机入口侧管道直径d=400mm,U 形管读数h=100mmH 2O ，水与空气的密度分别为ρ水=1000kg/m 3，ρ空=1.2kg/m 3，忽略流动的能量损失，求空气的体积流量q v 。 由伯努利方程

0+0+0=p g

ρ+0+v g 2

2

得v=-2

p ρ

由静力学方程p+ρ水gh=0⇒p=-ρ水gh 代入 得 v=229807011000

12gh

ρρ

水=⨯⨯⨯

...

=40.43m/s q v =v •

=⨯⨯=ππ

440434

04508223d m s .(.)./

33.(7分)要为某容器底部设计一个带水封的疏水管，结构如图示：容器内部的压强值，最高

时是表压强p e =1500Pa,最低时是真空值p v =1200Pa,要求疏水管最高水位应低于容器底部联接法兰下a=0.1m ，最低水位应在疏水管口上b=0.2m(水密度ρ=1000kg/m 3，重力加速

度g=9.8m/s 2)

求：(1)疏水管长度L 。

(2)水封水面到疏水管口的深度H 。 根据流体静力学基本方程 表压强p e =ρgh 或h=

pe g

ρ 在最高压强时，管内水面应低于O-O 面 h 1=

p g e ρ=

1500

100098

0153⨯=..m 在最低压强时，管内水面应高于0-0面 h 2=

p g v ρ=

1200

100098

0122⨯=..m

故疏水管长度

L=a+h2+h1+b=0.1+0.122+0.152+0.2=0.574m

水封水面到疏水管口深度

H=h1+b=0.153+0.2=0.353m

答：疏水管长度应为0.574m，水封水面到疏水管口深度为0.353m。

34.(12分)有一水平放置的90°渐缩弯管，管内径d1=15cm,d2=7.5cm,入口处平均流速

v1=2.5m/s,表压强p1=6.86×104Pa，若不计阻力损失，求水流对弯管的作用力。水的密度ρ=1000kg/m3。

（1）求虹吸管的流量：列进、出口水池水面的伯努利方程：

H=h

L L L

d

v

g w

AB BC CD

=+

++

∑

∑()

ξλ

2 2

把已知参数代入：求得v=1.59m/s

所以q v=vA=0.05m3/s

(2)求最低压强点及其真空度：

最低压强应是虹吸管内的C点（见图）列进水池水面及C断面的伯努利方程：

0=h-pvc

g

v

g

h wAC ρ

++

2

2

得p vc=28200Pa=28.2KPa

35.(12分)用虹吸管输水，如图所示，已知：水位差H=2m,管顶高出上游水位h=1m，虹吸管

内径d=200mm，管长为L AB=3m,L BC=5m,L CD=4m,管路沿程损失系数λ=0.026，局部损失系数有：管路进口滤网(带底阀)一个，ζ滤网=12,B、C两处90°圆弯两个，每个ζ弯头=0.5，管路出口ζ出口=1.0，水的密度ρ=1000kg/m3。

试求：

(1)虹吸管的流量qv。

(2)虹吸管中压强最低点的位置及其真空值。

（1）求虹吸管的流量：列进、出口水池水面的伯努利方程：

H=h

L L L

d

v

g w

AB BC CD

=+

++

∑

∑()

ξλ

2 2

把已知参数代入：求得v=1.59m/s 所以q v=vA=0.05m3/s