工程流体力学第五章 思考题、练习题 - 副本

工程流体力学第五章思考题、练习题 - 副本

第五章 不可压缩流体一维层流流动

思考题

❖ 建立流体流动微分方程依据的是什么基本原理?有哪几个基本步骤

❖ 导致流体流动的常见因素有哪些? ❖ 流体流动有哪几种常见的边界条件?如何确定这些边界条件?

❖ 对缝隙流动、管内流动或降膜流动，关于切应力和速度的微分方程对牛顿流体和非牛顿流体均适用吗？为什么

一、选择题 1、圆管层流过流断面的流速分布为

A 均匀分布；

B 对数曲线分布；

C 二次抛物线分布；

D 三次抛物线分布。

2、两根相同直径的圆管，以同样的速度输送水和空气，不会出现____情况。 A 水管内为层流状态，气管内为湍流状态；B 水管、气管内都为层流状态；

C 水管内为湍流状态，气管内为层流状态；

D 水管、气管内都为湍流状态。 3、变直径管流，细断面直径为d 1，粗断面直径为d 2，

122d d 粗断面雷诺

数Re 2与细断面雷诺数Re 1的关系是：

A Re 1=0.5Re 2

B Re 1=Re 2

C Re 1=1.5Re 2

D Re 1=2Re 2

4、圆管层流，实测管轴线上的流速为4m/s,则断面平均流速为： A 4m/s B 3.2m/s C 2m/s D 2.5m/s

5 圆管流动中过流断面上的切应力分布如图 中的哪一种？

A 在过流断面上是常数

B 管轴处是零，且与半径成正比

C 管壁处为零 ，向管轴线性增大

D 抛物线分布

9．下列压强分布图中哪个是错误的？B

10．粘性流体总水头线沿程的变化是( A ) 。

A. 沿程下降

B. 沿程上升

C. 保持水平

D. 前三种情况都有可能。

1．液体粘度随温度的升高而___，气体粘度随温度的升高而___( A )。

A.减小，增大；

B.增大，减小；

C.减小，不变；

D.减小，减小

四、计算题(50分)

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))

T0=T∞+v C

p

∞=+⨯

⨯

2

3

2

222315

80010

3600

21006 /.()/()

=247.69K

M

∞=v

a

∞

∞

=

⨯

⨯⨯

=

(/)

..

.

800103600

1428722315

074

3

P

0=p

∞1

1

2

21

+

-

⎡

⎣⎢

⎤

⎦⎥

∞

-

k

M

k

k

=0.2641141

2

074

03821414

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 1π41

2d q v

= d 1=100004

360020⨯⨯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

2

2

22

4

410000

3600

045

1746==⨯⨯=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

22

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 •=⨯

⨯=π

π

4

40434

045082

23d 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