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 i，粗断面直径为d2，d?二2d i粗断面雷诺数Re2与细断面雷诺数Re i的关系是：

A Re i =0.5Re2

B Re i=Re2

C Re i=1.5Re2

D Re i=2Re z

4、圆管层流，实测管轴线上的流速为

A 4m/s

B 3.2m/s

C 2m/s

5圆管流动中过流断面上的切应力分布如图

A在过流断面上是常数

C管壁处为零，向管轴线性增大

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 ）

4m/s,则断面平均流速为:

D 2.5m/s

中的哪一种？

B管轴处是零，且与半径成正比

D抛物线分布

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 •

3

= 223.15 (800 10 )2 /(2 1006)

3600

=247.69K

_

3

M ^=^-

(80^10 /3600)

-0.74 a

比

J1.4 X287 X223.15

k

k -1

2 百

P o =p a 1 M ：-

-2

1.4

14 -1 2

=0.264 1

0.742

2

3

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

求：（1）此时风道内径为多少？

⑵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（p =C ） V 1A =V 2A ?=q v

（1）v 「d 2 =q v d 1=

4 ⑵设计内径应取 450mm 为50mml 的9倍，且风速低于允许的 20m/s ⑶在设计内径450mm

时，风速为

q v 4X10000

V 2 v

2 = 17.46m / s

d

2

3600 二 0.45

4

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

、 3

3

d=400mm,U 形管读数h=100mmH 2O ,水与空气的密度分别为 p 水=1000kg/m , p 空=1.2kg/m , 忽略流动的能量损失， 由伯努利方程 2 p V

0+0+0= +0+ ft

2

g

K)) 2

T o =T - +v ：：= 0.38bar

10000 4

=0.42m=420mm

3600 20二

求空气的体积流量 q v 。

_P _

集渍器

由静力学方程 p+ p 水gh=0= p=- p 水gh 代入

-• 2

-•

2 3

q v =v

d =40.43 (0.4) = 5.08m /s

4

4

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p =1000kg/m 3,重力加速

度 g=9.8m/s 2) 求：⑴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 = p gh 或h= Pe

在最高压强时，管内水面应低于 0-0面

P e 1500 一 小 h 1= — = 0.153 m

:g 1000 9.8 在最低压强时，管内水面应高于

0-0面 」P v

1200

h 2=

=

0122m

:g 1000 9.8

得 v=、2gh

2 X9807 xO.1 X 1000 =40.43m/s

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