流体力学计算练习题

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1、计算题1•如图所示，图中A液体是水，密度为1000kg/m',B液体是水银，密度为13600如讥y=60cm,z=30cm。求M点处的压强。答案：46.1kPau=yz+t2、已知流场中的速度分布为"二血tco=xy(1)说明此流动是否恒定？(2)求流体质点在通过流场中点(1,1,1)时的加速度。答案：(1)因为速度与时间有关，所以此流动为非恒定流动；vay=1+fa_=2

2、函数，所以该流动存在流函数。i//=2xy+y4、铅球的密度11420^/m3,直径为25mm,在密度为930畑//的油中以0.375加s的速度等速沉降，求油的动力粘度。答案：9.53Pa.s5、一根输油管总长7000m,内经500mm,油的密度为925kg/m动力粘度为0.13PQS,试问若输油管保持层流，管内的最大流速为多少？此时的沿程阻力造成的压强降为多少？答案：管内的最大流速为0.563m/s,压强降为65443kPa6.离心水泵的体积流量Q=20m3/h,安装高度Hg=5.5m,吸水管内径d=100mm,吸水管的总损失hw=0.25m（

3、水柱高度）水池的面积足够大，求水泵进水口处的真空度？答案:p二56660Pa（真空度）H<=5.5mPa7.设剪切流动的速度场为u-ayv=0a)=0a是不为零的常数，流线是平行于x轴的直线，试判断这个流动是有势流还是有旋流？并加以讨论。解：有势流动要满足以下条件，否则为有旋流。Bit_dv3a)_dv_dydxdxdz'dzdydu=Cl丰dx所以流动为有旋流。讨论：尽管流体质点作直线运动，且流线为平行直线,表面上是无旋流动的假象,但计算结果表明流动是有旋流动。8、水流过一段转弯变径管，如图所示，已知小管径d=200mm,截面压力=70kPa,

4、大管径=400mm,压力Pi=40kPa,流速%2=lm/s。两截面中心高度差z=lm,求管中流量及水流方向。解:Q=V2A2=岭右曲=lx-x3.14x0.42=0.1256(m3/s)—生=4X0.125律4皿加］3.14x0.2取截面1为基准面,截面1的总水头:42H=旦+笙_70000*__?951pg2g1000x9.8062x9.806*截面2总水头:400001000x9.8062x9.806+1~5,13为多少？高度应增加多少米?5—*•••比>H2所以水流方向为由1截面到2截面。9、有一输水系统如图所示，管子规格为048x4,已知

5、管路阻力(直管和局部阻力)2损失为:念,求⑴水的输送流量(2)若欲使流量增大20%,水箱的解：在高位槽与出口截面间列伯努利式，有:5上+3上2g2g/2x9・8x5V—4~2—=4.83m/5Q=VxA=4.83x0.785x0.0442二6.07xlQ~3m3/s管径不变，流量增大20%,则流速增大20%,设增大后的高度为HH_(1.2X4.83)2_1/=9=154.832H=1.44x5=72m所以要增大7.2-5=2.2m10、使小钢球在油中自由沉降，以测定油的动力粘度，已知油的密度为900檢/心小钢球的直径为3mm,密度为7800^/m3

6、,若测得小钢球的沉降速度为0.11m/5,求油的动力粘度。解：假设层流沉降，应用斯托克斯公式"w/S_p)g=o.oo32x(78OO-9OO)x9.81=o.3o%$18匕18x0.11“dupRe=——A0・003x0・l1x9000.308=0・96vl层流沉降，假设合理答案：0・308Pa・s11.用管子从高度为H的高位槽放水，为增大放水量，拟提出如下两种方案：1）并联一根结构和直径相同的管子；2）将原管子换成一根直径为原管径两倍的管子。试定量比较两种方案水量增大的结果（忽略摩擦系数的变化）。解1）并联在高位槽与出口截面间列伯努利式:V2H

7、=Hf+——f2g并联管路的特点：Hf{=Hf2=Hf题意=A2=AH/l1dx2g八「d22gV2v2v2・・・Hf»—>>亠，Hf>>丄72g712g/22g流量：Qf=Q{+Q2=A+A2V2=2AV=2Q2）换成一根直径为原管径两倍的管子在高位槽与出口截面间列伯努利式：V2V22尸Ed2gV2K2・・・H彳»—,Hf>>丄72g%2g依题意：d3=2d;w+工/）=入（厶+工厶）则A3=4A,岭=v^2Q3=A3V3=4AxvV2二4迈Q结论：换一根直径为原管径两倍的管子，比并联一根结构和直径相同的管子所获得的水量增加更多。