14全国2013年7月自考操作系统_试题答案20140227

第三章液体运动的基本方程•请判断下列说法哪一个是正确的，并说明为什么：•（1）水总是从高处向低处流；•（2）水总是从压强大的地方向压强小的地方流；•（3）水总是从流速大的地方向流速小的地方流动。•（4）水总是从总水头大的地方向总水头小的方向流动。2.9恒定总流的能量方程•一、研究范围：•二、研究思路•三、方程的建立•1.元流能量方程•z1+p1/g+u12/2g=z2+p2/g+u22/2g+hw’•∫Q(z1+p1/g+u12/2g)gdQ=•∫Q(z2+p2/g+u22/2g+hw’)gdQ总流过水断面元流渐变流断面渐变流断面•2.三类积分•（1）∫Q(z+p/g)gdQ•（2）∫Q(u12/2g)gdQ•(3)∫Q(hw’)gdQ引入动能修正系数：用平均速度表达单位时间内通过过流断面的流体动能时，需要乘以动能修正系数才是动能的真实值。AdAuAv1133AAdAvdAu33对于实际不可压缩恒定总流：w2222221111h2gvαρgpz2gvαρgpz－－－－－－恒定总流的伯努利方程3.实际液体总流能量方程hw---单位重液体的沿程能量损失四.总流伯努利方程的讨论1.几何意义Z为位置水头p/g为压强水头u2/2g为流速水头。Ｈ=Z+p/g+v2/2g---------------总水头伯努利方程式表明在重力作用下不可压缩实际液体流动中，任一断面的位置水头，压强水头，流速水头之和即总水头为常数。2.物理意义Z：表示平均单位重液体的位能。p/g：表示平均单位重液体的压能。V2/2g：表示平均单位重液体的动能。Ｈ=Z+p/g+u2/2g---平均单位重液体总机械能伯努利方程式表示单位重液体体所具有的位能、压能及动能之和即总机械能沿程减小。不同断面的单位重液体体总机械能差就是能量损失，伯努利方程式是能量守衡定律在水力学中的应用，又称为能量方程。五.总流能量方程的应用1）适用条件2）方程的拓广1q2113322q3q总流伯努利方程式的应用条件：不可压缩流体的恒定流动；质量力只有重力；所取断面应是渐变流断面，但在其间可不必要求；没有其它形式的能量的输入输出；上、下游两过水断面属于同一个总流，无总流的分出、汇入。（１）沿程有分流的伯努利方程式1q2113322q3q对断面1-2，1-3分别列出伯努利方程式：Q1=Q2+Q33f12333332f1222222211111h2gvαρgpzqh2gvαρgpzq2gvαρgpzq3f123333211112f12222221111h2gvαρgpz2gvαρgpzh2gvαρgpz2gvαρgpz（2）沿程有汇流的伯努利方程式1q213322q13q2gvαρgpzqh2gvαρgpzqh2gvαρgpzq2333333f22222223f1211111（３）沿程有能量输入或输出的伯努利方程式两断面间如装有泵、风机、水轮机等装置，流体流经这些装置就会有能量交换，两断面间如有能量交换，则总流伯努利方程式为：2w12222P2111h2gvαρgpzH2gvαρgpzHt：获得能量为正，失去能量为负。水泵：Ht=ηpPp/(ρgQ)水轮机：Ht=Pg/(ρgQηg)(1)方程应用三选：1)选择基准面:便于确定Z2)选计算断面:确定流速v，满足渐变流断面条件3)选代表点:确定断面测压管水头:pρgz３.应用注意事项(2)其他注意事项：1)基准面:2)压强：3)常选代表点:4)常选断面:5)联合求解:6)系数确定:4..能量方程的主要应用：(a)求解：平均流速，压强，作用水头,水头损失等(b)文丘里流量计(c)毕托管（流速仪）(d)水泵与虹吸管计算等例1：输水圆管全管路hw=3.5m。已知H=5m，h=1m，D=0.1m，d=0.05m,求管中流量？若测压管到出口间的水头损失hw’=0.2m，求测压管高度△h。HhΔh水库水位恒定DdHhΔh002211v1=0p1=p2=0vpvp22whgzgz2222221111ρgρg式中：hw=3.5m,z2=0,z1=5+1=6m解:建立1-1,2-2断面能量方程则：gv020006223.52解得：v=7m/s由连续方程DA2224)(vdvAvv解得水平管段：v=1.75m/s∴流量qv=v2A2=7×0.052=0.0175m3/s确定测压管高度Δh：建立3－3和2－2断面的能量方程HhΔh002233z3=h=1mz2=0,v2=4v3zvpvp22wh´gzg2222223333ρgρgh´w=0.2m,z3=1m,v3=v=1.75m/sgv222p3则：1＝0＋0＋0.2ρggv22pρg3gv22=Δh=15-1+0.2=1.54mHhΔh00例2）等直径d管路，水面恒定，关闸时表压0.5pa,全管路hw=3v2/2g，（1）求管中流速v，（2）已知h=1m,C点以下hw=v2/2g，L=?（3）欲使小管中流动，采取何种措施？LHhC例3、元流伯努利方程应用-皮托管应用伯努利方程式，利用皮托管可以测定运动流体的速度。12vhH如图所示：1点的压力为2点的压力为gHp1hHgp2在1，2两点之间列伯努利方程式gpgvgp22112gh2gppg2v12所以实际测量时hgu2毕托管校正系数μ＝0.98~1.0。(a)uA1hA(b)uhh2一水管直径d=20cm，安装毕托管测速，测得水银差压计中的液面差=15cm，若断面平均流速v和轴线处流速um存在关系：v=0.8um，求管中通过的流量Q。hmγdmuγρρm