流体力学1和2分解 下载本文

或动量方程求解;在附面层内,按粘性有旋流动流体能量方程或N-S方程求解;

4、浓差或温差射流由于浓度或温度不同,引起射流介质密度与周围其气体密度与周围气体密度不同,所受的重力与浮力

不相平衡,使得整个射流将发生向上或向下的轴弯曲。

5、当流体绕流曲面体流动时,在减压增速区,流动维持原来的附面层;流动进入增压减速区时,流体质点受到与主流方

向相反的压差作用,将产生方向的回流,而附面层外的流体仍保持原有的前进,这样,回流和前进这两部分运动方向相反的流体相接触,就形成旋涡。旋涡的产生使得附面层与壁面发生分离。

6、流体运动粘滞系数r表征单位速度梯度作用下的切应力对单位体积质量作用产生的阻力加速度,具有运动学要素。 7、流体动力粘滞系数u表征单位速度梯度作用下的切应力,反映了粘滞的动力性质。

8、元流的特性:元流的边界由流线组成;流体质点不能出入元流;元流断面上的流速和压强是均匀分布。 9、Z:断面对基准面高度,水力学中称位置水头,单位位能;

p:在断面压强作用下,流体沿测压管所能上升的高度,压强水头,单位位能; ru2 断面以速度u为初速度的铅直向上射流所能达到的理论的高度,流速水头,单位位能。 :2g10、①任一节点流入和流出的流量相等;②任一闭合环路中,如规定顺时针方向流动的阻力损失为正,反之为负,则各

管段阻力损失的代数和必等于零。

11、有压管路中运动着的液体,由于阀门或水泵突然关闭,使得液体的速度和动量发生急剧变化,从而造成液体压强骤

然变化,该现象就是水击(水锤)现象,产生的原因①液体的可压缩性②管道材质的弹性。

12、原因是流体质点流动时由于有惯性,因而流线不能成折线,是光滑的曲线,所以能够形成真空区域;条件是:管嘴

长度为管径的3~4倍;作用水头H0极限值为9.3m。

13、在自由紊流射流的主体段,射流各断面上速度分布是相似的,轴线速度越来越小,横截面积越来越大,质量流量也

越来越大;个横截面上的动量守恒。

14、在温差射流场中,由于气流密度与周围的气体的不同,射流气体所受的浮力与重力不相平衡,使整个射流发生向下

或向上弯曲。

15、当绕流物体为非对称形或虽为对称但其对称轴与来流方向不平行时,在绕流物体上部流线较密,流速大;下部流线

较疏,流速小,则上部压强小,下部压强大,上、下部存在压强差,由此产生向上的力称为升力。 16、(见第五版书P61) 17、(略)

18、X:是作用在流体微团上的单位质量力。

1?p

:是作用在流体微团上单位质量流体的压力。

??x

2?2ux?uy?2uz ?(是作用在流体微团上单位质量流体粘性偏应力的合力。 ??):?x2?y2?z2

dux:是流体质点的加速度。 dt六、计算题。

4?0.2?0.067?2?(0.2?0.4) 1、解:de?4R?4?0.067?0.267

v0.267?1.5Re?de???2.67?104?20006?15.0?10R?? 所以管内气体为紊流流动。 2、解:如图所示,由连续性方程得:

A v1?Q0.4??3、18m/s

140A1?3.14?()24100Q0.4??51.0m/s

102A21?3.14?()4100 v2? 以轴线为基准面,列1-2断面的伯努利方程

??1

v1p2v2 0???0??2,此时p2?0

?2g?2gp12v2v151.02?3.1822 则:p1?(?)???9.8??1295.4kN /m2

2g2g2?9.82

设喷嘴对水流的作用力为F,沿水流方向列动量方程,并取

??1得:

p1A1?F??Q(v2?v1)F?p1A1??Q(v2?v1).4? ?1295?143.6kN3、①检查流动是否无旋:

140251.0?3.18?3.14?()?1000?0.4? 41001000?162.7?19.1?ux??(x2?y2)??2y?y?y

?uy??2y?x两者相等,故为无旋流动 ②求速度势函数:

d??uxdx?uydy?(x2?y2)dx?2xydy ?x2dx?dxy2

x3???xy234、根据流线方程定义得流线方程:

dxdy?uxuydxdy?x?t2?y?t2

当t=1时,

dxdy?

x?1?y?1 化简得:xdy+ydx+dy-dx=0 积分:xy+y-x+c=0

流线通过(1,1)点:即1×1+1-1+c=0 得:c=-1 将c=-1带入上式,得xy+y-x-1=0 化简得:(x+1)(y-1)=0

5、根据相似原理可得,实验模型风口直径为: dm?0.5?0.125 4 原型雷诺数为:Ren=6.0×0.5/0.0000157=191082.8>50000

所以气流处于阻力平方区,(可采用粗糙度较大的管道),则阻力平方区的最低雷诺数为50000 则:相应的模型气流出口速度Vm为:

Vm×0.125/0.0000157=50000 Vm=6.28m/s 流速比尺为:

??6.0?0.955

6.28若在模型内测得某点气流速度为3.0m/s ,则车间相应点的速度为: Vn=

v??=3.0×0.955=2.87m/s

vnv2F?n?F?m,?m;lngnlmgmEun?Eum,?pn?pm?;22?vn?vm

26、经分析可知,此流动的主要作用力是重力,所以决定性相似准数为付鲁德准数。由付鲁德模型律可知:

2vnln 由付鲁德准数相等推理得:?;

2lmvm 所以:nv?ln16?vm??0.76?3.04m/s lm122?pn?vnvnl 由欧拉准数相等推理得:?2?2?n?pm?vmvmlm

由:F??p?l2223FN?PNlnlnlnln 得:??2??2?3FM?Pmlmlmlmlm3ln所以:Fn?3?Fm?163?4?16384Nlm

7、建立下图所示的坐标,水流方向如图所示:

P2,U2 600U1,P1

Y

O

X

当水流不动时: P1=P2=172kN/m

设Fx,Fy为水流作用于弯管的分力,如图

2Fx?p1A1?P2A2cos600X方向:?172?1600213002?3.14?()?172??3.14?()?0.5 4100041000?42.5kN0 Fy?0?PAsina6011Y方向:

=0-172×1/4×3.14×(300/1000)2×0.86 =-10.5kN 对弯管的合力:R?Fx2?Fy2?43.8kN

方向为:a=arctan(Fy/Fx) =14 ②

当有流动时:

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