工程流体力学答案(陈卓如)第八章

［陈书8-9］一个圆球放在流速为1.6m/s的水中，受的阻力为4.4N。另一个直径为其两倍的圆球置于一风洞中，求在动力相似条件下风速的大小及球所受的阻力。已知13wair，3mkg28.1air。［解］：此题涉及绕流物体的粘性阻力，应选取雷诺数为主要的相似准则，于是：R从上式可得：wwairairwairuddu由题意知：，21airwdd，13wair，sm6.1wu将以上条件代入，得风速：sm4.10318.06.11321airu转化阻力采用牛顿数相等的原则，即：2222由上式可得：由题意：28.11000airw，N4.4wF所以：N952.04.426.14.10100028.122airF［陈书8-10］需测定飞行器上所用流线型杆子的阻力，杆子厚度为30mm，飞行器速度为150km/h，当用杆子模型在水槽中测定其粘性阻力时，已知水流速度为2m/s，13wair。问模型厚度应为多少？［解］：此题涉及绕流物体的粘性阻力，应选取雷诺数为主要的相似准则，于是：Re从上式可得：airairwwairwluul由题意知：13wair，m03.0mm30airlsm6.1wu，sm360010150hkm1503airu将以上条件代入，得模型厚度：mm96m096.003.01316.13600101503wl［陈书8-11］为了得到水管中蝶阀的特性曲线，利用空气来进行模型实验。模型蝶阀直径mm250mD，当o30，空气（3mkg25.1）流量sm6.13Vmq时，实验测得如下数据：模型中压强降OmmH2752mp；气流作用在阀门上的力是N137mP；绕阀门旋转轴气流的作用力矩是mN94.2mM。设实验在自模区进行，且实际蝶阀m5.2tD，水流量sm83Vtq，角相同。试确定实物中的压强降、作用力及作用力矩。［解］涉及压强降，应考虑欧拉数相等，即：22tttmmmupupEu由上式可得：mmmtttpuup22由题意：80025.11000mt40015.26.125.0822222222222tVmmVtmVmtVtmtDqDqDqDquu取重力加速度：-29.8msgPa26959.810000.275OmmH2752mp所以：Pa53902695400800tp，或：OmmH5502754008002tp转化作用力采用牛顿数相等的原则，即：2222ttttmmmmeDuPDuPN由上式可得：N2740013725.05.240080022222mmmmttttPDuDuP力矩：mmttmtDPDPMM所以：mN588094.225.05.213727400mmmtttMDPDPM［陈书8-12］在深水中进行火箭的模拟实验，模型大小与实物之比为1/1.5。若火箭在空气中的速度为500km/h，问欲测定其粘性阻力，模型在水中的实验速度为多少（已知13wair）？［解］：此题涉及绕流物体的粘性阻力，应选取雷诺数为主要的相似准则，于是：Re由上式可得：sm16hkm69.5750015.1131airwairairwwullu