流体力学泵与风机习题讲解ppt课件.ppt
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1、1,流体力学泵与风机-习题集,1-1 一 底 面 积 为45x50cm2,高 为 1cm 的 木 块,质 量 为5kg,沿 涂 有 润 滑 油 的 斜 面 向 下 作 等 速 运 动,木 块 运 动 速 度u=1m/s,油 层 厚 度1cm,斜 坡 角 22.620(见 图 示),求 油 的 粘 度。,解:木 块 重 量 沿 斜 坡 分 力 F 与 切 力 T平 衡 时,等 速 下 滑,1-2:已 知 液 体 中 流 速 沿 y 方 向 分 布 如 图 示 三 种 情 况,试 根 据 牛 顿 内 摩 擦 定 律,定 性 绘 出 切 应 力 沿 y 方 向 的 分 布 图。,1-3 试 绘 出
2、封 闭 容 器 侧 壁 AB 上 的 相 对 压 强 分 布,并 注 明 大 小(设 液 面 相 对 压 强)。,1-4:如 图 所 示 容 器,上 层 为 空 气,中 层 为 的 石 油,下 层 为 的 甘 油,试 求:当 测 压 管 中 的 甘 油 表 面 高 程 为 时 压 力 表 的 读 数。,解:设 甘 油 密 度 为,石 油 密 度 为 做 等 压 面 1-1,则 有,15.某 处 设 置 安 全 闸 门 如 图 所 示,闸 门 宽 b=0.6m,高 h1=1m,铰 接 装 置 于 距 离 底 h2=0.4m,闸 门 可 绕 A 点 转 动,求 闸 门 自 动 打 开 的 水 深
3、h 为 多 少 米。,解:当 时,闸 门 自 动 开 启 将 代 入 上 述 不 等 式 得,16 画 出 图 中 圆 柱 曲 面 上 的 压 力 体,并 标 明 方 向。,17 有 一 盛 水 的 开 口 容 器 以 的 加 速 度3.6m/s2 沿 与 水 平 面 成 30o 夹 角 的 斜 面 向 上 运 动,试 求 容 器 中 水 面 的 倾 角.,由 液 体 平 衡 微 分 方 程,将 以 上 关 系 代 入 平 衡 微 分 方 程,得:,在 液 面 上 为 大 气 压,,18.如 图 所 示 盛 水U 形 管,静 止 时,两 支 管 水 面 距 离 管 口 均 为h,当U 形 管
4、绕OZ 轴 以 等 角 速 度 旋 转 时,求 保 持 液 体 不 溢 出 管 口 的 最 大 角 速 度max。,解:由 液 体 质 量 守 恒 知,管 液 体 上 升 高 度 与 管 液 体 下 降 高 度 应 相 等,且 两 者 液 面 同 在 一 等 压 面 上,满 足 等 压 面 方 程:,液 体 不 溢 出,要 求,以 分 别 代 入 等 压 面 方 程 得:,作业解答,110一个圆锥体绕其铅直中心轴等速旋转,锥体与固定壁的间距为1mm,全部为润滑油充满,0.1Pa.s,当旋转角速度16s1,锥体底部半径R0.3m,高H0.5m时,求:作用于圆锥的阻力矩。,解:取微元体,微元面积:
5、切应力:阻力:阻力矩:,作业解答,229如图,上部油深h1m,下部水深h12m,求:单位宽度上得静压力及其作用点。,解:,作用点:,合力,31:有 一 等 直 径 的 虹 吸 管:(1)试 定 性 会 出 当 通 过 实 际 水 流 时 的 总 水 头 线 和 测 管 水 头 线;(2)在 图 上 标 出 可 能 产 生 的 负 压 区;(3)在 图 上 标 出 真 空 值 最 大 的 断 面。,(1)总 水 头 线 和 测 压 管 水 头 线(2)全 部 都 可 能 为 负 压 区(3)AA 断 面 真 空 值 最 大,32 1)试 定 性 绘 出 当 实 际 水 流 通 过 图 示 管 道
6、 时 的 总 水 头 线 和 测 压 管 水 头 线;2 在 图 上 标 注 可 能 的 负 压 区;3 在 图 上 标 注 真 空 值 最 大 的 断 面。,33:注 液 瓶 为 了 使 下 部 管 口 的 出 流 量 不 随 时 间 而 变,在 上 部 瓶 塞 中 插 人 通 气 管,试 分 析 出 流 量 恒 定 的 原 理 和 调 节。,调 节:水 面 不 低 于 通 气 管 下 端 处,即 水 面 高 度 不 小 于a,流 量 恒 定。,原 理:出 流 时,水 面 下 降,但 通 气 管 下 端 处 的 压 强 维 持 为 大 气 压,即 通 过 该 处 的 水 平 面 维 持 为
7、零 压 面,由,因 为 不 变,所 以 流 量 恒 定。,34:烟 囱 直 径d=1.2m,通 过 烟 气 流 量,烟 气 密 度,空 气 密 度,烟 囱 的 压 强 损 失 为 了 保 证 进 口 断 面 的 负 压 不 小 于10mm 水 柱,试 计 算 烟 囱 的 最 小 高 度H。(设 进 口 断 面 处 的 烟 气 速 度),解:以 进 口 为11 断 面,出 口 为22 断 面,过11 形 心 的 水 平 面 为 基 准 面,列 气 体 能 量 方 程:(1)由 题 意 又 代 人(1)式,有 其 中 代 人 得(烟 囱 的 最 小 高 度),35.水 由 水 箱 经 一 喷 口
8、无 损 失 地 水 平 射 出,冲 击 在 一 块 铅 直 平 板 上,平 板 封 盖 着 另 一 油 箱 的 短 管 出 口。两 个 出 口 的 中 心 线 重 合,其 液 位 高 分 别 为 h1 和h2,且h1=1.6m,两 出 口 直 径 分 别 为d1=25mm,d2=50mm,当 油 液 的 相 对 密 度 为0.85 时,不 使 油 液 泄 漏 的 高 度 h2应 是 多 大(平 板 重 量 不 计)?,解:建 立 水 箱 液 面 与 喷 口 的 能 量 方 程,按 照 题 意 有,则 水 射 流 的 速 度 为 取 图 示 射 流 边 界 为 控 制 体,根 据 动 量 原 理
9、,平 板 对 射 流 的 作 用 力 为 此 力 即 为 射 流 对 平 板 的 作 用 力P1,此 外,平 板 另 一 侧 所 受 到 的 静 止 油 液 的 总 压 力 为P2,为 保 持 平 板 对 油 箱 短 管 的 密 封 作 用,须 使 平 板 在 水 平 方 向 保 持 静 止 状 态,根 据 水 平 方 向 力 的 作 用 情 况,则 有 即,36:设 管 路 中 有 一 段 水 平(xoy 平 面 内)放 置 的 变 管 径 弯 管,如 图 所 示。已 知 流 量,过 流 断 面11 上 的 流 速 分 布 为,形 心 处 相 对 压 强,管 径;过 流 断 面22 上 的
10、流 速 分 布 为,管 径,若 不 计 能 量 损 失,试 求 过 流 断 面 形 心 处 相 对 压 强。注:动 能 修 正 系 数 不 等 于1.0。,解:列11、22 断 面 总 流 伯 努 利 方 程(1)代 人(1)式 得,习题课 41,1 油 管 直 径 d=8mm,流 量 油 的 运 动 黏 度,油 的 密 度,水 银 的 密 度 试 求:(1)判 别 流 态(2)在 长 度 的 管 段 两 端,水 银 压 差 计 读 值。,解(1)是 层 流(2),习题课 42,2.水 从 水 箱 经 水 平 圆 管 流 出,开 始 为 层 流。在 保 持 水 位 不 变 的 条 件 下,改
11、变 水 的 温 度,当 水 温 由 底 向 高 增 加 时,出 流 量 与 水 温 的 关 系 为流 量 随 水 温 的 增 高 而 增 加;(b)流 量 随 水 温 增 高 而 减 小;(c)开 始 流 量 随 水 温 增 高 而 显 著 增 加,当 水 温 增 高 到 某 一 值 后,流 量 急 剧 减 小,之 后 流 量 变 化 很 小;(d)开 始 流 量 随 水 温 增 高 而 显 著 减 小,当 水 温 增 高 到 某 一 值 后,流 量 急 剧 增 加,之 后 流 量 变 化 很 小。,答:圆 管 内 流 动 处 于 层 流 状 态 时,流 动 主 要 受 流 体 的 粘 性 支
12、 配,提 高 水 温(相 当 于 减 小 流 体 的 黏 度)流 量 急 剧 增 加。随 温 度 升 高,流 体 黏 度 减 小,相 应 的 雷 诺 数 增 大 到 临 界 时,流 动 由 层 流 过 渡 到 紊 流。在 紊 流 情 况 下,紊 流 阻 力(附 加 阻 力)大 于 粘 性 阻 力,因 此 流 量 在 出 现 紊 流 时 减 小。之 后 再 提 高 水 温,粘 性 阻 力 虽 然 减 小,但 因 紊 流 阻 力 起 支 配 主 要,流 量 增 加 甚 微。(本 题 内 容 为 1839 年 GHagen 所 做 著 名 实 验),习题课 43,3 水 箱 中 的 水 通 过 垂
13、直 管 道 向 大 气 出 流,设 水 箱 水 深 为 h,管 道 直 径 d,长 度 l,沿 程 阻 力 系 数,局 部 阻 力 系 数。试 求:(1)在 什 么 条 件 下 流 量 Q 不 随 管 长 l 而 变?(2)什 么 条 件 下 流 量 Q 随 管 长 l 的 加 大 而 增 加?(3)什 么 条 件 下 流 量 Q 随 管 长 l 的 加 大 而 减 小?,解:(1)流 量 Q 不 随 管 长 而 变,即(2)流 量 Q 随 管 长 加 大 而 增 加,即(3)流 量 Q 随 管 长 加 大 而 减 小,即,习题课 44,锅 炉 省 煤 器 的 进 口 断 面 负 压 水 柱,
14、出 口 断 面 负 压 水 柱,两 断 面 高 差,烟 气 密 度,炉 外 空 气 密 度,试 求 省 煤 器 的 压 强 损 失。,解:,(1)圆 形 正方形 矩 形(2),习题课 45,5.圆 形、正 方 形、矩 形 管 道,断 面 积 相 等 均 为 A,水 流 以 相 同 的 水 力 坡 度 流 动 时,试 求:(1)边 壁 上 切 应 力 之 比;(2)当 沿 程 阻 力 系 数 相 等 时,流 量 之 比。,习题课 51,1.图 示 水 箱 侧 壁 同 一 竖 线 上 开2 相 同 孔 口,上 孔 距 水 面 为a,下 孔 距 地 面 为c,两 孔 流 速 相 等,试 求 两 水
15、股 在 地 面 相 遇 的 条 件。,解.孔 口 出 流 流 速 流速射程 流 速 落 地 时 间 流 速 射 程 对 上 孔 口 对 下 孔 口 相 遇 时 即 当a=c时上式成立,习题课 52,2.A,B 两 容 器 有 一 薄 壁 圆 形 小 孔 相 同,水 面 恒 定,两 容 器 水 面 高 差,B 容 器 开 敞 水 面 压 强,A 容 器 封 闭,水 面 压 强,孔 口 淹 没 出 流 的 流 量,当 流 速 系 数,收 缩 系 数,不 计 流 速 水 头 时,求 孔 口 直 径d。,解.设 以 容 器B 水 面 为 基 准 面,且 为11 断 面;A 容 器 水 面 为22 断
16、面,列 能 量 方 程 得:,又,又,水往哪流?,习题课 53,3.矩 形 平 底 船 宽B=2m,长L=4m,高H=0.5m,船 重G=7.85KN,底 部 有 一 直 径 d=8mm的 小 圆 孔,流 量 系 数=0.62,问 打 开 小 孔 需 多 少 时 间 船 将 沉 没?(船 壳 厚 不 计),解.船 沉 没 前,船 内 外 水 位 h不 变,打 开 小 孔 前 船 吃 水 深,打 开 小 孔 后 孔 口 进 水 流 量,打 开 小 孔 后 船 沉 没 需 时,习题课 54,4.已 知 室 外 空 气 温 度 室 内 空 气 温 度,上、下 通 风 窗 面 积 为A8m2 窗 孔
17、流 量 系 数0.64,上 下 窗 口 高 程 度H8m,只 计 窗 孔 阻 力 求 车 间 自 然 通 风 的 质 量 流 量。,解.设 只 计 窗 孔 阻 力,压强损失位压,下窗 孔 进 气 质 量 流 量,上 窗 孔 出 气 质 量 流 量,由 代 入 数 据 简 化 得,代 入 式(1),质 量 流 量,习题课 55,5.图 式 水 箱,在 侧 壁 孔 径 为d 的 圆 孔 上,拟 分 别 接 上 内 径 均 为d 的 三 种 出 流 装 置,请 把 这 三 种 装 置 的 出 流 量Q 按 大 小 顺 序 排 列 并 说 明 这 样 排 列 的 理 由(弯 管 局 部 损 失 很 小
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