工程流体力学教学课件ppt作者闻建龙工程流体力学习题+答案部分

?vy?vy?vx?vx?0 ??,???,?0,

?y?x?y?x于是欧拉方程(1)成为:

上二式分别乘以dx,dy,相加积分得:

p???222?v0(x?y)?c?22??2r22?c??v22?c (2)

在涡核边界上v?v0,则 p0?2?c (3)

2?v0积分常数 c?p0?2 (4)

于是旋涡中任一点的压强为[(4)代入(2)]:

r?a时

当r?a时,是无旋流动,由拉格朗日积分 p??v22?c

当r??,v??0,p?p?,得c?p?。于是 p?p??2?v0?v22

涡核边界 p0?p??2

3-2 一通风机,如图所示,吸风量q?4.35m3s,吸风管直径d?0.3m,空气的密度

??1.29kgm3。试求:该通风机进口处的真空度pV(不计损失)。

题3-2图

解:1-1断面处: pv?列0-0,1-1,B、E

?水ghv

q12?d44.351??0.324z1?z2,p1?0,v2???61.57m/s,v1?0

2p2v261.57212??????193.23,p2???v2 ?g2g2?9.812p2??193.23?1.29?9.8??2445Pa (真空度)

3-3 如图所示,有一管路,

A、B两点的高差?z?1m,点A处直径dA?0.25m,压强

pA?7.84?104Pa,点B处直径dB?0.5m,压强pB?4.9?104Pa,断面平均流速vB?1.2ms。试

求:断面平均流速vA和管中水流方向。

题3-3图

解:Q?vB121?dB???1.2???0.52?0.235m3/s

44水流方向A?B。

3-4 图所示为水泵吸水管装置,已知:管径d?0.25m,水泵进口处的真空度pV?4?104Pa,底阀的

v2v2v2局部水头损失为8,水泵进口以前的沿程水头损失为0.2,弯管中局部水头损失为0.3。试求:

2g2g2g1)水泵的流量q;2)管中1-1断面处的相对压强。

题3-4图

解:(1) 列水面,进口的B.E

2p1?1v12p2?2v2z1???z2???hw? (1)

?g2g?g2g2222v2v2v2v2hw?8?0.2?0.3??8.5 (2)

2g2g2g2g(2)代入(1)

20??1.04?0.48v2, v2?1.5m/s

(2) 列水面0-0,1-1处B.E 3-5 一虹吸管,已知:a压强水头为10m。求:

1)管中流速及B点的绝对压强。

2)若B点绝对压强的压强水头下降到0.24m以下时,将发生汽化,设C端保持不动,问欲不发生汽化,

?1.8m,b?3.6m,由水池引水至C端流入大气。若不计损失,设大气压的

a不能超过多少?

题3-5图

解:1) 列水面A,出口C的B.E

列水面A,顶点B处的B.E

p??52938Pa (相对压强)

p绝?48387Pa (绝对压强,pa?101325Pa)

2)列水面A,顶点B处的B.E

3-6 图为射流泵装置简图,利用喷嘴处的高速水流产生真空,从而将容器中流体吸入泵内,再与射流一起流至下游。若要求在喷嘴处产生真空压强水头为2.5m,已知:H2?1.5m、d1?50mm、d2?70mm。求上游液面高H1??(不计损失)

题3-6图

解:不计损失,不计抽吸后的流量增加(即抽吸开始时)

列0-0,2-2断面的B.E

2v2H1?, v2?2gH1

2g2d2v1A1?v2A2 , v1?22gH1 (1)

d1列0-0,1-1的B.E

1.41m时,射流泵开始抽吸液体,其工作条件(不计损失)为H1?1.41m。 当H1=3-7 如图所示,敞口水池中的水沿一截面变化的管路排出的质量流量qm?14kgs,若d1?100mm、

d2?75mm、d3?50mm, 不计损失,求所需的水头H,以及第二管段M点的压强,并绘制压强水头

线。

题3-7图

解:qm?14kg/s

化成体积流量:

14?0.014m3/s 1000q0.014v1???1.78m/s,v2?3.17m/s, v3?7.13m/s

121?d1??0.1244q?列0-0,3-3的B.E 列0-0,M处的B.E

3-8 如图所示,虹吸管直径d1?10cm,管路末端喷嘴直径d2?5cm,a满水流并由喷嘴射入大气,忽略摩擦,试求1、2、3、4点的表压强。

题3-8图

解:列0-0,出口2'-2'的B.E

?3m,b?4.5m。管中充

?2v2??2gb?2?9.81?4.5?9.4m/s b?, v22g列0-0,1的B.E

2?52?9.4p1v2d2v20??, v???2.35m/s 2?g2gd1210同理p3?p1??2761.3Pa 列0-0,2的B.E

22d2v?p2v252?9.40?a?? , v???2.35m/s 22?g2gd110列0-0,4的B.E

p1??2.76kPa,p2??32.2kPa,p3??2.76kPa,p1?41.4kPa

3-9 如图所示,一射流在平面上以v?5ms的速度冲击一斜置平板,射流与平板之间夹角??60,射

0流断面积A?0.008m,不计水流与平板之间的摩擦力。试求:

1)垂直于平板的射流作用力。 2)流量q1与q2之比。

题3-9图

解:?Fx??Q??2v2x??1v1x?

对本题就写为:(??1.0)

20?q1v1?q2v2?Qvcos60? (1)

列入口,出口1;入口,出口2的B.E,可得v1?v2?v,(1)式成为: 解得:q1?31Q,q2?Q,q1/q2?3/1 443-10 如图所示,水流经一水平弯管流入大气,已知:d1?100mm,d2?75mm,v2?23ms,水的密度为1000kgm。求弯管上受到的力。(不计水头损失,不计重力)

题3-10图

解:(1) 列1-1,出口2-2的B.E

2p1v12p2v2z1???z2??? (1)

?g2g?g2g3z1?z2,p1??,p2?0,v2?23m/s

1Q0.10Q?v2A2?23????0.0752?0.10m3/s,v1???12.9m/s

4A11??0.124p123212.92??,p1?181295Pa 98102?9.812?9.81列所画控制体的动量方程:

??Fx??Q??2v2x??1v1x? 取?1??2?1.0 ????F??Q?v??v22y11y?yFx?721.3N,Fy?1150N

3-11 图所示的一洒水器,其流量恒定,q?6?10?4m3s,每个喷嘴的面积A?1.0cm2,臂长

R?30cm,不计阻力。求

1)转速为多少?

2)如不让它转动,应施加多大力矩?

题3-11图

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