工程流体力学计算题集.docx

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1、30.(6分)飞机在10000m高空0二223.151用=0.2601)以速度800kmh飞行，燃烧室的进口扩压通道朝向前方，设空气在扩压通道中可逆压缩，试确定相对于扩压通道的来流马赫数和出口压力。(空气的比热容为Cp=1006J(kg K),等嫡指数为k=1.4,空气的气体常数 R 为 287J(kg K)To=T p=- P水gh代入=40.43msqv=v-d2 = 40.43-(0.4)2 = 5.08m3 /s33.(7分)要为某容器底部设计一个带水封的疏水管，结构如图示：容器内部的压强值，最高时是表压强Pc=1500Pa,最低时是真空值p=1200Pa,要求疏水管最高水位应低于容器

2、底部联接法兰下a=0.1m,最低水位应在疏水管口上b=0.2m(水密度P=1000kgm3,重力加速度 g=9.8ms2)求：(1)疏水管长度L。(2)水封水面到疏水管口的深度Ho依据流体静力学基本方程表压强pe= P gh或h=里Pg在最高压强时，管内水面应低于0-0面p = 1500 = ()153mpg 1000x9.8在最低压强时，管内水面应高于0-0面pg120()10009.8=0.122m故疏水管长度L=a+h2h+b=0.1 +0.122+0.152+0.2=0.574m水封水面到疏水管口深度H=h+b=0.153+0.2=0.353m答：疏水管长度应为0.574m,水封水面到

3、疏水管口深度为0.353m。34.(12分)有一水平放置的90潮缩弯管，管内径5=15cm,d2=7.5cm,入口处平均流速V=2.5ms,表压强p=6.86X l()4pa,若不计阻力损失，求水流对弯管的作用力。水的密度P = 1000kgm3 o(1)求虹吸管的流量：列进、出口水池水面的伯努利方程：H=hw= (Lab +Lbc +LcdT2g把已知参数代入：求得v=1.59ms所以 qv=vA=O.O5m3s求最低压强点及其真空度：最低压强应是虹吸管内的C点(见图)列进水池水面及C断面的伯努利方程:得 pvc=28200Pa=28.2KPa35.(12分)用虹吸管输水，如图所示，已知：水

4、位差H=2m,管顶高出上游水位h=lm,虹吸管内径d=200mm,管长为LAB=3m,LBc=5m,LcD=4m,管路沿程损失系数人=0.026,局部损失系数有：管路进口滤网(带底阀)一个，4彻可=12,B、C两处90圆弯两个，每个弯头=05管路出口 sil=1.0,水的密度 P =l()()()kgm3o试求：虹吸管的流量qvo(2)虹吸管中压强最低点的位置及其真空值。(1)求虹吸管的流量：列进、出口水池水面的伯努利方程:H=hw= (Lab +Lbc +LcdT2g把已知参数代入：求得v=1.59ms所以 qv=vA=0.05m3s求最低压强点及其真空度：最低压强应是虹吸管内的C点（见图）

5、列进水池水面及C断面的伯努利方程：得 pvc=28200Pa=28.2KPa1 .如图所示，一洒水车等加速度a=0.98ms2向右行驶，求水车内自由表面与水平面间的夹角巴 若B点在运动前位于水面下深为h=1.0m,距z轴为xB=1.5m,求洒水车加速运动后该点的静水压强。（15分）题三-1图解：考虑惯性力与重力在内的单位质量力为（取原液面中点为坐标原点）X=-a ； Y=0 ； Z= g （2 分）代入式 欧拉平衡微分方程： =Xdy + Zdz） 分）得.dp = p（-adx - gdz）积分得： = -p( + gz)C(3 分)在自由液面上，有：x=z=O ； p=po (1分)得：C

6、=po =0 (1 分)代入上式得：P = g蝮x+z)B点的压强为：s = -pg(- = -9800(-1.5) + (-1.0) = 11270Nm2 = 11,27aS98(2分）自由液面方程为（液面上po=O）axgz=O （2 分）即：, z a 0.98 c 1tana = - - = = -7r7r = 0.1x g 9.8a= 5o452 .水自压力容器稳定地流出。表压Pm=1013x10N /2 = 3凡喷嘴直径=50mm, 4=10%。若不记管嘴内的液体和管嘴本身的重力，试求管嘴上螺栓群共受多大的拉力？ （20分）解：。-2断面的伯努力方程为- + 0 = 0-Pg2g

7、（3 分）（1分）匕=2g(- + ) = 729.81(10.3310 + 3) = 45.66msVl =及= 11.42ms64(1 分)1-2断面的伯努力方程为a+匚左pg 2g 2g（3分）（2分）pl =(2-2) =(1954.4) = 977.2ZN / m2（1分）Q = X ? C/： = % ?片=0.0W/5设喷嘴作用在掌握体上的力为与，采用动量定理，有fx = pQ（v2-v.）（3 分）P12-v=p(-V1)（3分）px = pi- d； + pQ（V,-） = 977.2103-0.12 + 1000 0.09（-34.24） = 4.6kN（分）即管嘴上螺栓群

8、所受的拉力为46M（1分）3.如图所示为一文丘里流量计，起作用的是渐缩管段，气体流淌方向如图，已知气体密度 25kg加，1 和22截面直径分别为600mm和400mm, U型管内水柱高度为h=45mm,试计算体积流量（忽视损失）。（15分）解：1 1和2 2截面处于缓变流中（2分），列总流的伯努力方程有：22z+- = z2-（3 分），其中 Z=Z, （1 分） Pg 2g Pg 2g依据连续性方程有：v1Al = v2A2 （2 分）设U型管左侧水面究竟部（Z=0）的距离为L,有：P + 夕g（Z L）二22 + PgQz L z） +。水gh（3 分） 依据上述三式带入已知条件，求得：v

9、2 =29.67ms, （2 分） = v2A2=3.73m3s （2 分）1 .如图所示，有一盛水的开口容器以3.6ms2的加速度沿与水平成30。夹角的倾斜平面对上运动，试求容器中水面的倾角，并分析p与水深的关系。解：依据压强平衡微分方程式： = p（Xdx + XdyZ（）（分）单位质量力：X = -acos30o7 = 0Z = -（g + Gsn30）（2 分）在液面上为大气压强，电=代入（1分）由压强平衡微分方程式，得：-a cos 30odx- (g sin 30o)dz = 0一以 cos 30o x - (g + a sin 30o) z = c代入：x=0, z=0,得：C=

10、0自由面Z=Zs自由面方程：(2分)8 = 15。(2分)一0 cos 30 五=(g+sin 30o) sz c 以 cos 300_ _ .-=tan 8 = 0.269;dxgasn 30任意点： =0(一以cos30odx-gdz-asm 30odz)：.p - -pacos30o-pgz- jctxzsn30o + Cx= 0; z= 0f p = 0. c=o二 p = -xcos30ox- pgz - paz sin 30o(4 分)p -P 代 p -P代入自由面方程得:=一以 cos 30odx- (g + a sin 30o)dz + C入x=0, z=0；时 p=0 得

11、C=0=cos 30o x - (g a sin 30o) zP =p(gasin 30o) hp与淹深成正比。(3分)2.有一30cml5cm的文德利管，接入铅垂的输油管上，油的流淌方向朝上。已知喉部与进口截面间的高度差为30cm,图中U形管读书为25cm水银柱，试题三-2图求油的流量以及进口与喉部两截面之间的压力差。(2g =8825N)解：4=3。a=-302 = 706.86cm2故 4(1分)d1 = 5ctna2 =-152 = 176.71cm2故-4(1分)pg=8825Nm2z = 30cm ( 2 分)h = 25c帆水银柱=25(1333708825)=352 8cm油柱

12、(1)8825（2分）r706.86 176.71ro 1 z-13 zJ2gh = /=2981x3528 = 151832cm3 / s706.862-176.7120 分)z Q 151832 c zV =一 = 2l4.8cm s4 706.86(分)Q 151832z=859.2cm / sW 176.71（1分）由伯努力方程，知z+*+a-z + 眩+左Zt II一乙)II2g pg 2g pg(4 分)214.8? p= 30 859.2? 生29.81 pg 29.81 pg（1分）P-P = 406.3 - 23.5 = 382.8cm = 3.828加油柱所以 Pg（2分）3.不行压缩平面流淌的流函数为孙+ 2x-3