1、工程流体力学基础作业1-9 已知椎体高为 ，锥顶角为 ，锥体与锥腔之间的间隙为 ，间隙内H2润滑油的动力黏度为 ，锥体在锥腔内以 的角速度旋转，试求旋转所需力矩的表达式。M解：以锥顶为原点，建立向上的坐标 zvtanzr4costan2dtancosta2d3002HzzMH1-10 已知动力润滑轴承内轴的直径 m，轴承宽度 m，间隙2.0D3.0bmm，间隙内润滑油的动力黏度 Pas，消耗的功率8.0 45kW，试求轴的转速 为多少？75Pn解：力矩 4223bDADFT角速度 143bPD3转速 r/min283042603bPn2-10 如果两容器的压强差很大，超过一个 U 形管的测压计
2、的量程，此时可以将两个或两个以上的 U 形管串联起来进行测量。若已知cm， cm，油的密度 kg/m3，水银的密度601h512h801kg/m3。试求 A、B 两点的压强差为多少？2解： A11ghp1212C123ghp2342B14hgpBC1Ah2B12C12A1B hghghgp kPa06.13921221BAhg2-22 一矩形闸门 AB 可绕其顶端 A 点旋转，由固定在 G 点的重物控制闸门的开闭。已知闸门宽 120cm，长 90cm，闸门和重物共重 10000N，重心在 G点处，G 和 A 点的水平距离为 30cm，闸门和水平面的夹角 。试确定水60深多少时闸门正好打开？解：
3、力矩 Nm30.10T惯性矩 m4729.1.2cxbhI面积 m208.AyIcxDTAghDsin2ccygIisinccxm5768314.0sin2si2cxcxc IgThAhITym8926.0sincyH2-31 汽油箱底部有一锥形阀， mm， mm， mm，10D50d251dmm， mm，汽油密度为 830kg/m3，若略去阀芯的自重和运动时的10a50b摩擦力不计，试确定：（1）当测压表读数 Pa 时，提起阀芯所需的最小的力 F；9806ep（2） 时的计示压强 。0Fe解：（1）相当自由液面高 m254739.1gepbH上面压力体 m32108.4dDV上下面压力体m3
4、222 106582.741 Hdadda下N90.1gVF下上（2） 下上HdDdadDda 21222 441 H212223m178.0212daHPa4gebp3-4 已知流场中速度分布为 ， ， 。问：tyzvxtxzvyxyvz（1）该流动是否定常流动？（2）求 时点（1，1，1）上流体微团的加速度。0t解：（1）非定常（2） 3012xyztzvvtvaxxxx102yxztyzvvtvayyyxy200xtzytzzvvvazzxzz3-13 一喷管直径 m，收缩段长 m， ，若进口平均速度5.0D4.0l30m/s，求出口速度 。3.01v2v解： m381.tanldm6.
5、5212Dv3-14 图示文杜里管和压强计，试推导体积流量和压强计读数之间的关系式。解：由连续方程 221dv伯努利方程 gvpzgpz2211 41222121 dz等压关系 gHhpgm21高度关系 zh21gHzghpm212dv4124122dgHvm41224dgqmV3-25 直立圆管直径 10mm，一端装有 5mm 的喷管，喷管中心到 1 截面的距离为 3.6m，从喷管出口排入大气的水流出口速度为 18m/s，不计摩擦损失，计算截面 1 处的计示压强。解： mm， mm， m/s， m， kg/m301d52d182v6.3H10由连续方程 m/s.4121v由伯努利方程 gvH
6、gvp20201Pa5121 1087.3-33 消防水枪水平工作，水枪进口直径 mm，出口直径 mm，15d70d水枪工作水量 L/min，试确定水枪对消防队员的后坐力。160Vq解： m3/s7.2m241106.4dAm2420385.m/s9.11AqvVm/s2.60V由伯努利方程 gvvgp2021Pa61201 1083.由动量方程 120201 AvApF喷管对水的作用力 N57839.26.4pv水对喷管的作用力为 ，方向向右。.F考虑管内静压对后端的作用力，合力为 N，方53786.14ApF向向左。5-1 用管径 mm 的圆管输送石油，质量流量 kg/h，密度20d 90
7、mqkg/m3，石油冬季时的运动黏度为 m2/s；在夏季时，90 4106m2/s，试求冬、夏季石油流动的流态。5214解：速度 m/s8419.042dqv层流73.91vRe湍流.4202d5-5 输油管的直径 mm，长 m，出口端比进口端高150d50Lm，输送油的质量流量 kg/h，油的密度 kg/m3，进口10h489mq4.89端的油压 Pa，沿程损失系数 ，求出口端的油压 。4ei109p 3.eop解：面积 m27614.2dA平均速度 m/s830.mqv沿程损失 m921.42fgdLh伯努利方程 feoei hpPa5feio 103.72ghp5-9 内径为 6mm 的
8、细管，连接封闭容器 A 及开口容器 B，容器中有液体，其密度为 kg/m3，动力黏度 Pas，容器 A 上部空气计示压强9708.为 kPa。不计进口及弯头损失。试问液体流向及流量 。5.34Ap Vq解：势能水头 m528607.41Agphm3945.sin.B故 AB假设为层流哈根-泊肃叶公式 m3/s4BA44V 109385.128128lghdlpq检验 m/s035.42dv故不是层流26.17Re按湍流光滑管计算 2503164.Regvdlgvdlh23164.0. 5.250BAm/s58743.23164.0275.15.0BAldhgvm3/sV9.4dq5-11 在管
9、径 mm、管长 m 的圆管中流动着 的水，其10d30L10t雷诺数 。试求当管内壁为 mm 的均匀沙粒的人工粗糙管时，48Re 15.其沿程能量损失。解： 67./d580174/2308Re4598.2 .0d故在湍流粗糙管过渡区 02378.Relg4.1d黏度 Pas3108.平均速度 m/s46.dRev沿程损失mH2O983.2fgvdLh5-28 在分支管道系统中，已知 m， m， m，10L1d02.m； m， m， m， m； m，51z602L5.2d.232z83Lm， m， m； m2/s。水泵的特性数据为，当.3d.33z6流量 为 0、1m 3/s、2m 3/s、3
10、m 3/s 时，对应的压头 为Vq pH42m、40m、35m、25m，试求分支管道中的流量 、 、 。1Vq23V解：相对粗糙度 ， ， 。02./1d0./2d08./3d拟合水泵特性曲线 VVp 1674qqH水泵吸入端静水头 gvzh21s水泵压出端静水头 pspH设节点静压头 jh节点总压头 gv21jjT各段压头损失 jp1fh2jT2fz3jT3fzh522f 8gdLqvdhVLq852fV Ldghqvf2V4查 vdRe检验节点处的连续性。试取水泵流量 .5m3/s1VqqV1 1.5 1.56 1.59v1 1.90986 1.98625 2.02445hs 4.814
11、4.799 4.871Hp 38 37.698 37.541hp 42.814 42.497 42.412Re1 1.90986E6 1.98625E6 2.02445E6 1 0.0142 0.0142 0.0142hf1 2.641 2.856 2.967hj 40.173 39.641 39.445hjT 40.359 39.842 39.654hf2 10.359 9.842 9.654 2 0.015 0.0143 0.0143 0.0143v2 3.35968Re2 1.67984E6qV2 0.67562 0.65855 0.65223hf3 15.359 14.842 14.6
12、54 3 0.019 0.0192 0.0192 0.0192v3 3.44834Re3 2.06901E6qV3 0.96991 0.95344 0.94738qV2+qV3 1.646 1.612 1.6005-29 由两个环路组成的简单管网，已知 m， m，10L5.01dm； m， m， m； m，05.1102L4.02d4.23m， m； m， m， m；43d4.3154d.m， m， m；管网进口 A 和出口 B 处水的流量为5L5d.51m3/s。忽略局部损失，并假定全部流动处于湍流粗糙区，试求经各管道的流量。解：相对粗糙度 ，01./ 4321 dd。04./5d沿程损失系
13、数 ， 。012.4321013.5试取流量值，且满足 m3/s2V1q4315V32Vq计算各管道损失 252f8gdLh其中 ， ， ， ， 。74.316.929.374.3142.5检验每个环路是否满足 3f2f1fh3f4f5f不满足则修正流量。qV1 0.6 0.65 0.64qV2 0.4 0.35 0.36qV3 0.1 0.15 0.15qV4 0.7 0.8 0.79qV5 0.3 0.2 0.21hf1 11.426 13.410 13.001hf2 15.498 11.865 12.553hf3 0.097 0.218 0.218hf4 15.553 20.314 19
14、.809hf5 39.798 17.688 19.5016-3 空气 =1.4，R=287J/(kgK)在 400K 条件下以声速流动，试确定：气流速度。对应的滞止声速。对应的最大可能速度。解： m/s89.40crTm/s.vm/s163.492cr0m/s8.crmaxv6-6 空气管流 =1.4，R =287.43J/(kgK)在管道进口处 K，301TPa， m/s， cm2，在管道出口处 K，5104.3p10v501A27Pa， m/s，试求进出口处气流的各种状态参数：2826T0，p 0， 0， Tcr，p cr， cr， ，v max。解：进口处：m/s487.311Rckg/
15、m309.1Tp478.1cvMaK13.2110aTPa51010 09.pkg/m384.1010TK9.2510crPa5110cr 07.pkg/m378.210c1rm/s.31cr1crRT46.01crvm/s2.7911crmaxv出口处：m/s8643.22RTckg/m35.2pcm2498.6212vA75.02cMaK98.3101220aTPa5120207.pkg/m341.12020TK8.520crPa5120cr 0623.pkg/m318.20crm/s730.2cr2crRT856.2crvm/s24.79012crmaxv6-11 空气气流在收缩喷管截面
16、 1 上的参数为 Pa， K，5103p3401Tm/s， mm，在出口截面 2 上马赫数为 ，试求出口的压强、150v461d Ma温度和直径。解： m/s0.3911RTc4582.1vMaK63.9211cr aTPa51cr1cr 072.pmm694.3T121-2cr1-211cr MadaMd或 kg/m3074.1RTpkg/m35.2crcrm/s918.4crcrr RTvmm694.3cr1crvd9-1 空气稳定地流过一等截面管，在某截面处，气流的参数Pa， K， m/s，求发生在状态 1 处的正激波波后的压689301p6701T915v强、温度和速度。解： J/(k
17、gK)4.28Rm/s51.11Tc763.1vMaPa2861211pK02.812212 MaaTm/s6794.3122av9-2 气体在管道中作绝热流动并产生一个正激波。已知在激波上游截面处，K， m/s， kPa；激波下游截面处， K。试求激2781T681v651p4692T波下游截面处的 、 、 ，并与上游截面处的值进行比较。22解：设 4.1由 解得1212111 MaaT 946.1am/s095.341MavcJ/(kgK)78.261TRm/s57.20112MavkPa3.9212pkg/m374.2RT9-7 一拉瓦尔喷管出口面积与喉部面积之比 A1/Acr=4。空气通过喷管并在A/Acr=2 处产生一正激波。已知波前的滞止压强 kPa，试求出口处的压0p强。解：求激波前的马赫数由 解得)1(21cr2MaaA 1978.2a激波前压强 kPa36.2101p激波后压强 kPa4075.112a激波后马赫数 31.2112Ma激波后的总压 kPa942.6220 p激波后的相当临界截面积 79431.021)1(22cr MaaA由 得出口马赫数)1(2cr21eee MaaA 23741.0eMa出口压强 kPa513.60210eep
