流体力学题目整理.ppt
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1、例5-5 某两层楼的供暖立管,管段1的直径为20mm,总长为20m,。管段2的直径为20mm,总长为10m,管路的,干管中的流量为,求Q1和Q2。解:根据并联管路特点,另,例5-5 某两层楼的供暖立管,管段1的直径为20mm,总长为20m,。管段2的直径为20mm,总长为10m,管路的,干管中的流量为,求Q1和Q2。,将管路1,2的几何参数分别代入,而,例5-6 两水箱,水位差一定,液面都通大气,用n根等直径等长度的管子连接,求n根管串联和并联时的体积流量,设两种情况下,沿程损失系数相等,局部损失忽略不计。,解:1)串联 2)并联 水箱水位差一定 不论并联或是串联,h相等,n根管情况相同,例5
2、-7如图,用一条管路将水从高水池输入低水池,两水池水面高差H=8m,管路是一个并联、串联管路,各管段长度L4=800m,L5=400m,L1=300m,L2=100m,L3=250m,管段4和管段5直径均为d4=d5=0.3m,管段 1、2、3均为d1=d2=d3=0.2m,各管段=0.03m,不计 局部损失,求Q。,解:由伯努利方程,并联特点,由(2),代入(3),将(5)代入(1),对风机带动气体管路,气体常用压强表示例5-4 某矿渣混凝土板风道,断面积为,长为,局部阻力系数,流量为,空气温度为20,求压强损失。解:1)20空气运动粘滞系数对矩形风管计算阻力损失应用当量直径,单位,流动速度
3、,求雷诺数,查莫迪图,2)计算 值,代入数据,例5-3 液体从封闭的立式容器中经管嘴流入开口水池,管嘴直径,要求流量为,试求作用于容器内液面上的压强为多少?解:按管嘴出流流量公式:,取,则,而又由,例5-1 房间顶部设置夹层,把处理过的清洁空气用风机送入夹层中,并使层中保持300Pa的压强,清洁空气在此压强作用下,能过孔板的孔口向房间流出,=0.6,=0.97,孔口直径1cm,求每个孔口,出流的流量及速度。解:由孔口流量公式:,出流速度:,例 在直径,相对粗糙度 的工业管道内,运动粘滞系数,的水以的速度运动。试求:管长的管道内的沿程水头损失。解:1)查莫迪图:流动处于紊流粗糙区2)用尼古拉兹粗
4、糙区公式,两种方法较为接近,例 在管径,管长 的圆管中,冷冻机润滑油作层流运动,测得流量,水头损失,试求油的运动粘滞系数?,解:管中润滑油的平均流速,沿程阻力系数为,是层流,例 水在直径为10cm的60水平弯管中以5m/s流速流动,弯管前端压强为0.1at,如不计损失,亦不考虑重力作用,求水流对弯管的作用力。,解:1)取控制体,进口、出口及管壁组成1122;,2)选择坐标系,如图x轴与弯管进口前管道轴线一致;,由于不考虑重力,,管壁水作用力为,假设与x轴成角;,另:方向沿x轴正方向(已知),方向垂直于断面22,且指向控制体内(未知)。,根据伯努利方程,由动量方程:,(未知数,,两个方程),则,
5、例如图所示,空气由炉子a流入,通过燃烧后,废气经b,c,d又烟囱流出.烟气=0.6kg/m3,空气密度=0.6kg/m3,由a到c的压强损失为9v2/2,c到d的损失为20 v2/2,求(1)绘制气流经过烟囱的总压线、势压线和位压线。(2)求c点的总压、势压、静压、全压。,例如图所示,空气由炉子a流入,通过燃烧后,废气经b,c,d由烟囱流出.烟气=0.6kg/m3,空气密度=1.2kg/m3,由a到c的压强损失为9v2/2,c到d的损失为20 v2/2,求(1)出口流速v;(2)c处静压pc。,解(1)在进口前零高程和出口50m高程处两断面写能量方程,解得,(2)计算pc,取c,d断面,解得:
6、,例 水流由水箱经前后相接的两管流出到大气中。大小管断面的比例为2:1。全部水头损失的计算式参见图3-29。(1)求出口流速v2;(2)绘总水头线和测压管水头线;(3)根据水头线求M点的压强PM。,解3(1)划分水面l-l断面及出流断面2-2,基准面通过管轴出口。则,写能量方程,由于两管断面之比2:1,两管流速之比为1:2,即,则,(2)现在从11断面开始绘总水头线,水箱静水水面高H=8.2m,总水头线就是水面线。入口处有局部损失,,则l-a的铅直向下长度为0.25m。,从A到B的沿程损失;则b低于a的铅直距离为1.75m。以此类推,直至水流出口,图中1-a-b-b0-c即为总水头线。,问题1
7、:粘性流体总水头线沿程的变化是:A.沿程下降;B.沿程上升;C.保持水平;D.前三种情况都有可能。,问题2:粘性流体测压管水头线的沿程变化是:A.沿程下降;B.沿程上升;C.保持水平;D.前三种情况都有可能。,D,A,判断:测压管水头线若低于管轴心,则该处水流一定处于真空状态。,对,【例】有一文丘里管如图a所示,若水银差压计的指示为 360 mmHg,并设从截面A流到截面B的水头损失为0.2mH2O,dA=300mm dB=150mm,试求此时通过文丘里管的流量是多少?,图a 文丘里管,【解】以截面A为基准面列出截面A和B的伯努利方程 由此得 由连续性方程 所以,水银差压计11为等压面,则有,
8、由上式可得,解得,将式(b)和式(c)代入(a)中,(c),解 整个流动是从水箱水面通过水箱水体经管道流人大气中,它和大气相接的断面是水箱水面1-1和出流断面2-2,这就是我们取断面的对象。基准水平面0-0通过出口断面形心,是流动的最低点。,(1)写11、22的能量方程:,代人方程,取a=1,则,(2)为求M点的压强,必须在M点取断面。另一断面取在和大气相接的水箱水面或管流出口断面,现在选择在出口断面。则,代人能量方程,【例】一抽水机管系(如图),要求把下水池的水输送到高池,两池高差15m,流量Q=30 l/s,水管内径d=150mm。泵的效率hp=0.76。设已知管路损失(泵损除外)为10v
9、2/(2g),试求轴功率。,【解】取基准面0-0及断面1(位于低水池水面)及2(位于高水池水面)。设泵输入单位重水流的能量为hp,取1=2=1,则能量方程有:,因z1=0,z2=15m,p1=p2=0,且过水断面很大,v1v20,而管中流速:,故有:,得:hp=16.47 m,所需轴功率Np为:,【例】有一贮水装置如图所示,贮水池足够大,当阀门关闭时,压强计读数为2.8个大气压强。而当将阀门全开,水从管中流出时,压强计读数是0.6个大气压强,试求当水管直径d=12cm时,通过出口的体积流量(不计流动损失)。,【解】当阀门全开时列1-1、2-2截面的伯努利方程 当阀门关闭时,应用流体静力学基本方
10、程求出值:则 代入到上式,所以管内流量,【例】水流通过如图所示管路流入大气,已知:形测压管中水银柱高差h=0.2m,h1=0.72m H2O,管径d1=0.1m,管嘴出口直径d2=0.05m,不计管中水头损失,试求管中流量qv。,【解】首先计算1-1断面管路中心的压强。因为A-B为等压面,列等压面方程得:则,列1-1和2-2 断面的伯努利方程,由连续性方程:,将已知数据代入上式,得,管中流量,例 水在水平长管中流动,在管壁B点安置测压管(图3-15)。测压管中水面Cc相对于管中点A的高度是30m,求A点的压强。,解 在测压管内,从C到B,整个水柱是静止的,压强服从于流体静力学规律。从B到A,水
11、虽是流动的,但B、A两点同在一渐变流过流断面,因此,A、C两点压差可以用静力学公式来求:,例 水在倾斜管中流动,用u形水银压力计测定A点压强。压力计所指示的读数如图3-16,求A点压强。,解:因A,B两点在均匀流同一过流断面上,其压强分布应服从流体静力学分布。u形管中流体也是静止的,所以从A点经B点到C点,压强均按流体静压强分布。因此,可以从C点开始直接推得A点压强:,解:(1)风道中空气流速,例:如图,d1=2.5cm,d2=5cm,d3=10cm。1)当流量为4L/s时,求各管段的平均流速。2)旋转阀门,使流量增加至8L/s时,平均流速如何变化?,2)各断面流速比例保持不变,Q=8L/s,
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