工程流体力学习题附答案.docVIP

【1-4】用200升汽油桶装相对密度0.70的汽油。罐装时液面上压强为98000Pa。封闭后由于温度变化升高了20℃，此时汽油的蒸汽压力为17640Pa。若汽油的膨胀系数为0.0006K-1，弹性系数为13.72×106Pa，（1）试计算由于压力温度变化所增加的体积，（2）问灌装时汽油的体积最多不应超过桶体积的百分之多少？ 【解】（1）由可得，由于压力改变而减少的体积为 得　　　　　　 （2）因为，相比之下可以忽略由压力变化引起的体积改变，则 【1-5】图中表示浮在油面上的平板，其水平运动速度为u=1m/s，δ=10mm，油品的粘度μ=0.9807Pa·s，求作用在平板单位面积上的阻力。 【解】根据牛顿内摩擦定律 则 【2-1】容器中装有水和空气，求A、B、C和D各点的表压力？ 【解】空气各点压力相同，与空气接触的液面压力即为空气的压力，另外相互连通的同种液体同一高度压力相同，即等压面 Pmc=Pmd+ρg(h1+h2+h3) Pmd= -ρg（h1+2h2+h3） 【2-5】图示两水管以U形压力计相连，A、B两点高差1m，U形管内装有水银，若读数△h=0.5m，求A、B两点的压力差为多少？ 【解】选取U形管内水银最低液面为等压面，设B点到水银最高液面的垂直高度为x，则 得 　　　　　　　　 【2-7】图示一个安全闸门，宽为0.6m，高为1.0m。距底边0.4m处装有闸门转轴，使之仅可以绕转轴顺时针方向旋转。不计各处的摩擦力，问门前水深h为多深时，闸门即可自行打开？ 【解】 。 则由 B=0.6m，H=1m，可知 得 　　　 【3-4】某一平面流动的速度分量为ux=-4y，uy=4x。求流线方程。 【解】 流线为一簇同心圆，当c取不同值时，即为不同的流线。 【3-5】已知平面流动的速度为，式中B为常数。求流线方程。 【解】平面流动的速度分量 可见流线为一簇双曲线，c取不同值时即为不同的流线。 【4-1】直径d=100mm的虹吸管，位置如图所示。求流量和2、3点的压力（不计水头损失）。 【解】 （v2=v4） 得 （v3=v4） 得 【4-2】一个倒置的U形测压管，上部为相对密度0.8的油，用来测定水管中点的速度。若读数△h=200mm，求管中流速u=? 【解】选取如图所示1-1、2-2断面列伯努利方程，以水管轴线为基准线 其中：p1和p2分别为1-1、2-2断面轴线上的压力。设U形测压管中油的最低液面到轴线的距离为x，选取U形测压管中油的最高液面为等压面，则 则 【4-4】管路阀门关闭时，压力表读数为49.8kPa，阀门打开后，读数降为9.8kPa。设从管路进口至装表处的水头损失为流速水头的2倍，求管路中的平均流速。 【解】当管路阀门关闭时，由压力表度数可确定管路轴线到自由液面的高度H 当管路打开时，列1-1和2-2断面的伯努利方程，则 简化得 得 得 故真空表的读数为26.632kPa。 【4-11】图示一管路系统，欲维持其出口流速为20m/s，问水泵的功率为多少？设全管路的水头损失为2m，泵的效率为80％，压水管路的水头损失为1.7m，则压力表上的读数为若干？ 【解】列自由液面和出口断面的伯努利方程，有 得 又由 列压力表所在断面和出口断面的伯努利方程，则 其中： 得 【4-12】图示离心泵以20m3/h的流量将相对密度为0.8的油品从地下罐送到山上洞库油罐。地下油罐油面压力为2×104Pa，洞库油罐油面压力为3×104Pa。设泵的效率为0.8，电动机效率为0.9，两罐液面差为40m，全管路水头损失设为5m。求泵及电动机的额定功率（即输入功率）应为若干？ 【解】列两油罐液面的伯努利方程，则 得 则 　　　 【4-13】输油管线上水平90°转变处，设固定支座。所输油品δ=0.8，管径d=300mm，通过流量Q=100 L/s，断面1处压力为2.23×105Pa，断面2处压力为2.11×105Pa。求支座受压力的大小和方向。 【解】选取1-1和2-2断面及管壁围成的空间为控制体，建立如图所示坐标系，设弯管处管壁对流体的力为R。 列x方向动量方程 其中： 则 列y方向动量方程