10流体力学计算练习题

计算题1.如图所示，图中A液体是水，密度为3/1000mkg，B液体是水银，密度为3/13600mkg，ｙ＝60ｃｍ，ｚ＝30ｃｍ。求M点处的压强。答案：46.1kPa2、已知流场中的速度分布为xytxztyzu（１）说明此流动是否恒定？（２）求流体质点在通过流场中点（１，１，１）时的加速度。答案：（１）因为速度与时间有关，所以此流动为非恒定流动；（２）213zyxatata３、已知不可压缩流体平面流动的速度势为xyx22，判断说明该流动是否存在流函数？若有流函数，则求出流函数。答案：因为只要是不可压缩流体的平面流动，就必然存在流函数，所以该流动存在流函数。yxy24、铅球的密度3/11420mkg，直径为25ｍｍ，在密度为3/930mkg的油中以sm/375.0的速度等速沉降，求油的动力粘度。答案：9.53Pa.s５、一根输油管总长7000ｍ，内经500mm，油的密度为3/925mkg，动力粘度为sPa13.0，试问若输油管保持层流，管内的最大流速为多少？此时的沿程阻力造成的压强降为多少？答案：管内的最大流速为sm/563.0，压强降为65443kPa6．离心水泵的体积流量Q=20m3/h，安装高度Hg=5.5m，吸水管内径d=100mm，吸水管的总损失hw=0.25m（水柱高度）水池的面积足够大，求水泵进水口处的真空度?答案：p=56660Pa(真空度)Hg=5.5mPa7．设剪切流动的速度场为a是不为零的常数，流线是平行于x轴的直线,试判断这个流动是有势流还是有旋流？并加以讨论。解：有势流动要满足以下条件，否则为有旋流。所以流动为有旋流。讨论：尽管流体质点作直线运动，且流线为平行直线，表面上是无旋流动的假象，但计算结果表明流动是有旋流动。8、水流过一段转弯变径管,如图所示,已知小管径1d200mm，截面压力701pkPa，大管径2d400mm，压力402pkPa，流速2u=1m/s。两截面中心高度差z1m，求管中流量及水流方向。00ayu,,uuwyxxzzy0xayu解:1256.04.014.341141222222dVAVQ(m3/s)smdQV/42.014.31256.0442211取截面1为基准面，截面1的总水头：95.7806.924806.9100070000222111gVgpH（m）截面2总水头：13.51806.921806.9100040000222222zgVgpH（m）21HH所以水流方向为由1截面到2截面。9、有一输水系统如图所示，管子规格为448，已知管路阻力（直管和局部阻力）损失为：guhf22.32，求(1)水的输送流量为多少？(2)若欲使流量增大20%，水箱的高度应增加多少米？5m7m解：在高位槽与出口截面间列伯努利式，有：gVgV22.32522smV/83.42.458.92smAVQ/1007.6044.0785.083.4332管径不变，流量增大20%，则流速增大20%，设增大后的高度为H2222.183.483.42.15HmH2.7544.1所以要增大7.2-5=2.2m10、使小钢球在油中自由沉降，以测定油的动力粘度，已知油的密度为3/900mkg，小钢球的直径为３ｍｍ，密度为3/7800mkg，若测得小钢球的沉降速度为sm/11.0，求油的动力粘度。解：假设层流沉降，应用斯托克斯公式sPaUgdfs308.011.01881.9)9007800(003.018)(22196.0308.090011.0003.0Redu层流沉降，假设合理答案：0.308Pa.s11．用管子从高度为H的高位槽放水，为增大放水量，拟提出如下两种方案：1）并联一根结构和直径相同的管子；2）将原管子换成一根直径为原管径两倍的管子。试定量比较两种方案水量增大的结果（忽略摩擦系数的变化）。解1）并联在高位槽与出口截面间列伯努利式：gVHHf22并联管路的特点：fffHHH21题意AAA21gVdllHf22111111gVdllHf22222222gVHgVHgVHfff2,2,22221221则gVgV222221VVV21流量：QAVVAVAQQQ222211212）换成一根直径为原管径两倍的管子在高位槽与出口截面间列伯努利式：gVHHf22=gVHf2233gVdllHef22333333gVdllHef22gVHgVHff2,22323依题意：dd23；)()(333llll则AA43,23VVQVAVAQ2424333结论：换一根直径为原管径两倍的管子，比并联一根结构和直径相同的管子所获得的水量增加更多。