第五版 流体力学习题答案完整版

吸风口的速度为13m/s,距风口轴线0.2m处测得流速为0.5m/s,若实际风口速度为18m/s怎样换算为原型的流动速度? 解

?l?10,ln?lm??l?2m

?v?1813,vn?vm?v?0.69m/s

即在原型

2m处流速为0.69m/s

7.在风速为8m/s的条件下,在模型上测得建筑物模型背风面压强为-24N/m2 ,迎风面压强为+40N/m2 。估计在实际风速为10m/s 的条件下,原型建筑物被风面和迎风面的压强为多少? 解:由雷诺准则:?p???迎?62.5N/m2?2l??2 v

?5??pn?pm?????背??37.5N/m2;

?4?2

8.溢水堰模型设计比例为20。当在模型上测得模型流量为Qm=300L/s 时,水流推力为pm=300N 时,求实际流量Qn和推力pn 。 解:由弗诺德准则:

Q?vA??Q??v?l2??l2.5?Qn?Qm?202.5?202.5?300?10?3?537m3/s3?p??3l?pn?300?20?2400kN

9.两个共轴圆筒,外筒固定,内筒旋转,两筒的筒壁间隙充满不可压缩的粘性流体。写出维持内筒以不变角速度旋转所需转距的无因次的方程式。假定这种转距只与筒的长度和直径,流体的密度和粘性,以及内筒的旋转角速度有关。 解:M?f?d,?,l,?,??

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取d、ρ、ω为基本物理量

?M?ML2T?2?L5T?2?????3ML???M?L5T?25??L??2T?2?????M??1?25???d??M?l???f?,2? 25??d?dd?? 同理

?l??1,????1 L?1,得

?d?2??d??d???或用?定理,解法见下题

10.角速度为Φ的三角堰的溢流流量Q是堰上水头H,堰前流速v0和重力加速度g的函数分别以(a) H,g;(b) H ,v0为基本物理量,写出Q的无因次表达式。 解:(a)?1:Q?H?g?

L:3????

?LT???L??LT?

3?1??2? T:?1??2?

∴??1,??5

22?v0gH?∴?1?QHg5 同理?23

?1?(b) ?1:Q?H?v0?

L:3????

?LT???L??LT??1

Qv0H2 T:?1???

∴??1,??2 ∴?1?

同理?2?Hg2v0,得

?Hg?Q???f1?? vv0H2?0?11.流动的压强降Δp是流速v,密度ρ,线性尺度l,l1,l2重力加速度g,粘滞系数μ,表面张力σ,体积弹性模量E的函数。即: Δp=F(v,ρ,l,l1,l2,g,μ,σ,E)

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取v、ρ、l 作为基本物理量,利用因次分析法,将上述函数写为无因次式。 解:解法同上题

?l1l2gl??P?E??? ?f,,,,,2222??ll?vl?vv?lv?v??12.射流从喷嘴中射入另一均匀流动,按图取x,y 坐标。已知射流轴线轨迹可以用下列形的函数表征: y=f(x,d,θ,α,ρ1,ρ2,v1,v2)

式中d为喷嘴出口直径;v1 , v2 为气流出口流速和外部均匀流速;ρ1,ρ2为气流密度和外部流动介质密度;θ为射流角度;α为紊流系数(无因次量)。试用因次分析:(1)以d , ρ1, v1为基本物理量,将上述函数写为无因次式。(2)从几何相似和惯性力相似出发将上述函数写为无因次式。

解:(1)解法同第10题 ,得:

?vyx?f1(,?,?,2,2) dd?1v1(2)∵是射流 ∴由欧拉准则Eu2?p2?2v2?∴

?p1?1v122?2v2yx ∴?f2(,?,?,2)

dd?1v1??p?v2

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