第1章 流体流动

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1、第1章流体流动一、思考题1、粘性流体在流动过程中产生阻力的原因是什么？2、定态流体与非定态流体有何区别？3、机械能包括哪几项？有何特性？4、牛顿流体与非牛顿流体有何区别？5、何为相对粗糙度？它对层流阻力系数有何影响？6、边界层分离时为何有旋涡产生？7、气体、液体的粘度随温度如何变化？8、考察流体质点运动的方法有哪些？9、当量直径如何定义的？10、对牛顿型流体管中何处速度梯度最大，何处剪应力最小？11、λ随流速的增加而减小（阻力平方区近于常数）为什么能量损失反而增加？12、管内流体的流速大小与层流内层的薄厚有何关系？流体粘度的大小与层流内层的薄厚有何关系

2、？13、流体在管内呈层流流动是，其λ与ε/d有何关系？λ与Re有何关系？关系如何？14、当流体处于阻力平方区时，λ与什么有关？15、流体进入管中作层流流动，经起始段长度后，速度分布呈什么形状，边界层厚度为何？16、局部阻力计算有几种方法？如何表示？17、那种流量计是恒压降、变截面的流量测量装置？18、那种流量计是变压降、恒截面的流量测量装置？19、流动型态有几种？各为何？流型判据是什么？各流型是如何判定的？20、对一三支并联管路，主管中的流量与支管中的流量有何关系？21、在工程单位制中，质量的单位是什么？22、湍流粘度μ‘是不是流体的物性？它与什么有关

3、？23、层流时直管阻力损失如何计算？湍流直管阻力损失的经验式？24、水的经济流速是多少？一般气体的常用流速是多少？二、计算题1.用习题1-1附图所示的U型压差计测量管路A点的压强，U型压差计与管路的连接导管中充满水。指示剂为汞，读数R=120mm，当地大气压pa为101.3kPa。试求：（1）A点的绝对压强，Pa；（2）A点的表压，Pa。[（1）pA（绝压）=1.28×105Pa；（2）pA（表压）=2.66×104Pa]1-4附图为一油水分离器。油与水的混合物连续进入该器，利用密度不同使油和水分层。油由上部溢出，水由底部经一倒置的U型管连续排出。该管

4、顶部用一管道与分离器上方相通，使两处压强相等。已知观察镜的中心离溢油口的垂直距离Hs=500mm，油的密度为780kg/m3，水的密度为1000kg/m3。今欲使油水分界面维持在观察镜中心处，问倒置U型出口管顶部距分界面的垂直距离H应为多少？因液体在器内及管内的流动缓慢，本题可作静力学处理。[0.39m]1-5用习题1-5附图所示复式U型压差计测定水管A、B两点的压差。指示液为汞，其间充满水。今测得h1=1.20m，h2=0.3m，h3=1.30m，h4=0.25m，是以Pa为单位表示A、B两点的压差Δp。[2.41×105Pa]1-8如图所示，在A、

5、B两容器的上、下各接一压差计，两压差计的指示液相同，其密度均为ρi。容器及测压导管中均充满水，试求：（1）读数R与H之间的关系；（2）A点和B点静压强之间的关系。[（1）H=R；（2）pA>pB]1-12水以60m3/h的流量在一倾斜管中流过，此管的内径由100mm突然扩大到200mm，见附图。A、B两点的垂直距离为0.2m。在此两点间连接一U型压差计，指示液为四氯化碳，其密度为1630kg/m3。若忽略阻力损失，试求：（1）U形管两侧的指示液液面哪侧高，相差多少mm？（2）若将上述扩大管路改为水平放置，压差计的读数有何变化？[(1)340mm；（2）

6、R不变]1-14图示为马里奥特容器，其上部密封，液体由下部小孔流出。当液体流出时，容器上部形成负压，外界空气自中央细管吸入。试以图示尺寸计算容器内液面下降0.5m所需的时间。小孔直径为10mm。设小孔的孔流系数C0=0.62。[1466s]1-15水以3.77×10-3m3/s的流量流经一扩大管段。细管直径d=40mm，粗管直径D=80mm，倒U型压差计中水位差R=170mm，见附图。求水流经该扩大管段的阻力损失Hf，以J/N表示。[0.26J/N]1-16图示为30℃的水由高位槽流经直径不等的两管段。上部细管直径为20mm，下部粗管直径为36mm。不

7、计所有阻力损失，管路中何处压强最低？该处的水是否会发生汽化现象？[细管最上端，会汽化]1-26如附图所示。一高位槽向用水处输水，上游用管径为50mm水煤气管，长80m，途中设90º弯头5个。然后突然收缩成管径为40mm的水煤气管，长20m，设有1/2开启的闸阀一个。水温20℃，为使输水量达3×10-3m3/s，求高位槽的液位高度z。[12.4m]1-28如附图所示。黏度为30mPa·s、密度为900kg/m3液体自容器A流过内径40mm的管路进入容器B。两容器均为敞口，液面视作不变。管路中有一阀门，阀前管长50m，阀后管长20m（均包括局部阻力的当量长

8、度）。当阀全关时，阀前、后的压强计读数分别为0.09MPa和0.045MPa.现将阀门打开至1