流体力学大题及答案

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时间:2017-12-28

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1、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Cp=1006J/(kg·K),等熵指数为k=1.4,空气的气体常数R为287J/(kg·K))31.(6分)一截面为圆形风道,风量为10000m3/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?32.(7分)离心式风机可采

2、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=100mmH2O,水与空气的密度分别为ρ水=1000kg/m3,ρ空=1.2kg/m3,忽略流动的能量损失,求空气的体积流量qv。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pe=1500Pa,最低时是真空值pv=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/m3,重力加速度g=9.8m/s2)求:(1)疏水管长度L。(2)水封水面到疏水管口的深度H。34.(1

3、2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。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LAB=3m,LBC=5m,LCD=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

4、吸管的流量qv。(2)虹吸管中压强最低点的位置及其真空值。四、计算题(共50分)30.T0=T∞+=247.69KM∞=P0=p∞=0.26431.依连续方程(ρ=C)v1A1=v2A2=qv(1)v1d1==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32.由伯努利方程0+0+0=+0+得v=由静力学方程p+ρ水gh=0p=-ρ水gh代入得v==40.43m/sqv=v33.根据流体静力学基本方程表压强pe=ρgh或h=在最高压强时,管内水面应低于O-O面h1==在最低压强时,管内水面应高

5、于0-0面h2==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. 35.(1)求虹吸管的流量:列进、出口水池水面的伯努利方程:H=把已知参数代入:求得v=1.59m/s所以qv=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-得pvc=28200Pa=28.2KPa

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