过程基础第二章习题答案

第二章习题思考题1．气压计读数为755mm汞柱时，水面以下7.6m深处的绝对压强为多大？解：大气压强设为,由得：mhppN333''0/9.17498006.74.10010102．试述表压与绝对压力在性质上的差别。解：表压即相对压力，,是体现在液柱高度上的;绝对压力为是重力作用下的液体中一点的真实压力。3．如何用U型管检测厨房中煤气管道是否有泄漏？答：（1）关闭总阀门以及厨房里所有的煤气阀门（2）以热水器为例，将U形管接在热水器的接口处，U形管内装水（3）打开热水器阀门，打开总阀门（4）U形管内接热水器的一端液位降低，另一端液位升高（5）关闭总阀门，观察U形管内有无变化（6）若液位发生变化，说明管道有泄漏；无变化则管道不泄漏。4．建立流体动力学方程的基本方法有哪两种？其差别何在？答：拉格朗日法和欧拉法拉格朗日法：选定一个流体质点，并在整个过程中追随这一质点，观察它的运动特性的变化。欧拉法：把流体所占据的空间中的任一点挑选出来，观察通过这一点的流体运动特性的变化。5.流线的定义是什么？什么情况下流线就是轨迹？解：流线是在流体中某一瞬间想象的一条曲线，在这条曲线上任一点所引的切线就是这点的流体质点在此瞬间的流动方向。当流体为稳定流动时，轨迹与流线重合。6.质量守恒定律应用于管道内流体，其表达式如何推导？答：AudA0质量守恒定率对于管道内的流体，表面A由前后两个截面AA21,和管道环面A组成AuAuAudAudAAudAudAAA2221110021所以AuAu222111,当不变时，AuAu22117.欧拉运动微分方程与奈维-斯托克公式建立的依据是什么？差别何在？答：都是依据牛顿第二定律；欧拉运动微分方程是理想流体的流动微分方程；奈维-斯托克公式对实际流体微元所受的表面力除了法向力之外还需考虑由于与相邻流体层间的摩擦而受的切向力。9.流动边界层的性质如何？答：（1）流体有粘性，由壁面附近的流体层向流体内部，粘性造成的减速作用越来越小（2）在垂直于流动方向，仍有梯度dydu，边界层内的阻力不可忽视（3）主流区（外流区）流体粘性阻力可以忽略10．引入流动边界层的意义是什么？答：（1）反映客观存在（2）利用其性质，有利于求解N-S方程11.流动边界层的结构形式是什么样的？答：在边界层中，在垂直于流动方向上存在着显著的速度梯度dydu，边界层的阻力具有不可忽视的影响。边界层以外的流动，粘性阻力可以忽略不计，流体可以看作为理想流体对待。13.层流层和紊流层各自的主要阻力是什么？答：层流层：低速层流体对高速层流体产生阻滞作用而使之减速，高速层流体对低速层流体产生携带作用。而使之加速，造成的流体摩擦阻力是主要阻力。紊流层：紊流中速度分布比较均匀的区域内，由于流体微团的无规则迁徙、脉动，使得流体微团间进行动量交换非常剧烈，造成的流动阻力是主要阻力15．是否所有准则都有一定的物理意义？雷诺准则的物理意义是什么？答：所有的准则都有一定的物理意义。雷诺数是作为判别流体流动状态的准则，当雷诺数较小时，流体做层流运动，当雷诺数较大时，流体做紊流运动。18．沿程阻力计算的复杂性在工程计算中是如何处理的？答：靠理论分析与实验相结合，并且主要依赖于实验的结果。练习题1．矩形风道的断面为2300400mm，风量为32700mhr，求断面平均流速。若出风口断面缩小为2100200mm，该处的平均流速多大？解：,.,得=6.25(m/s)=37.5(m/s)2．封闭容器中盛有比重0.8的油，1300hmm，下面为水，2500hmm，测压管中汞液面读数400hmm，求封闭容器中的油面压强p值。解：mKgOHoil32/8008.0)/(5.1544.01333.10123330101010mhppNHgb)/(2.147)3.08.98005.09800(5.154)(2331221010mhhpNpoilOHb3.盛水容器的形状如图所示，已知各水面高程为11.15m，20.68m，30.44m，40.83m，求1、2、3、4各点的相对压强。解：点2与空气直接接触，所以mppN2302/3.10110，mNgOHOH322/9800)/(7.96)68.015.1(98003.101)(233212211010mhhppNOH)/(7.103)44.068.0(98003.101)(2333222431010mhhpppNOH4．判断下列不可压缩流体的流动是否连续：002222()xxyzwwlxy2200222()()yxyzwwlxy0022zywwlxy解：luyxzyyzxxux00332)(2226luyxzyyzxyuy00332)(22260zuz所以0zuyuxuzyx满A足连续性方程，所以流动连续。8．三段管路串联如附图所示，直径1100dmm，250dmm，325dmm已知断面平均流速310vms，求1v，2v和质量流量(流体为水)。解：uAuAuA332211所以)/(5.2101.005.022212221smdudu)/(4010025.005.022232223smdudumKgAuQm/5.782210．水箱下部开口面积为0A，箱中恒定水位高度为h，水箱断面甚大，其中流速可以忽略，如图，求孔口流出的水流断面A与其位置x的关系。解：以水箱的上水平面为在轴的原点，垂直向下为z轴的负方向。由水面分别对AA,0处分别用伯努利方程A0:hgupp)(200021得ghu20))((20021:xhguppA得)(2xhgu由流量相等：uAuA00得AxhhA011．一抽吸设备水平放置，求开始能够抽吸时的流量，抽吸和被抽吸介质相同，设备尺寸如下：213.2Acm，214AA，1hm，6am，29.81gms。解：在小管的最低点处：gapgaghpa1得：)(3105.91181.9100010013.151mNghppa又因为：流量相等。uAuA2211AA412,所以uu421由伯努利方程得upupa222112121整理得)(144.11000159810215)(212smppua)(34322105.1144.1102.34smuAQ12．用汞比压计测定水管中的点流速u，当读数60hmm时，流速为多少？若管中通过的是3800kgm的油，h值相同时，油的流速又为多大？解：设水管中的压力为p，在测定管口处压力为p0，流速减为0，即：00u忽略重力由伯努利方程得gzpugzpu02022121得ppu0221所以：upp2021设流线与右侧水银面的高度差为l，则)()(0hgglphlgpHg得uhghgppHg2021整理得)(2HghgumKgKgKghmmmoilOHHg06.0,800,1000,136003323当流体为水时，)(888.31000)100013600(06.0102smu当流体为油时)(382.4800)80013600(06.0102smu14．某房间通过天花板用大量小孔口分布送风，孔口直径20dmm，风道的静压2200pNm空气温度20tC，要求总风量31Qms，问应布置多少个孔口？解由伯努利方程得：upp22121即uppp22121得：dpnnuAnQQpu21'422,所以：1758.17420002.014.31205.1222222dpQn