工程流体力学全试题库Word格式.docx
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列喷嘴进口断面1—1和喷嘴出口断面2—2的连续方程:
得喷嘴流量和出口流速为:
QA=0.00314m3S
v
A2
=9.9mS
对于喷嘴建立x方向的动量方程
P1A1—K=:
「Q(V2x—Vix)
R二P3A3-Q(V2-V3)二187.8N
水流对喷嘴冲击力:
F与R等值反向。
4、有一矩形断面混凝土渡槽,糙率n=0.014,底宽b=1.5m,槽长L=120m进口处槽底
高程乙=52.16m,出口槽底高程Z2=52.04m,当槽中均匀流水深h°
=1.7m时,试求渡槽底坡i
和通过的流量Q
i=(乙-Z2)/L=0.001
A=bh=2.55m
x=b2h=4.9m
R0.52m
x
C=」R?
6=64.06m*2/s
n
v=C(Ri)0.5=1.46m/s
3
Q=vA=3.72m/s。
1.已知一流动的速度场为:
vx=2xy+x,vy=x2-y2-y,试证明该流动为有势流动,且存在
流函数,并求速度势及流函数。
(1)•••竺=2x
3x=3y=3z=0,流动为无旋流动,
该流动为有势流动。
_w、/
又•/旦'
L=2y,1_2y_1=0,即流动为不可压缩流体的平面流动,:
x:
:
y
•••该流动存在流函数。
(2)
茁列丹22
ddxdy二vxdxvydy二(2xyx)dx(x一讨-y)dy
excy
速度势为:
232
=(2xyx)dx(x2_y2_y)dy=x2y^-X-hc
22
d「dx.dy=-vydxvxdy=_(x-y-y)dx(2xyx)dy&
cy
流函数为:
2X
-y)dx(2xyx)dy二xyxyc
2•如图所示,两圆筒内装的是水,用管子连接。
第一个圆筒的直径di=45cm,其活塞上受
力Fi=320N,密封气体的计示压强为981.0Pa;
第二个圆筒的直径d2=30cm,其活塞
上受力F2=490N,开孔通大气。
若不计活塞重量,求平衡状态时两活塞的高度差h。
PPePajgh
A1
P2
亠Pa
~d12
_4
Pi=P2
3
3.已知:
一闸门如图,hi=2mh2=3m,h3=5m,闸门宽B=2mY1=9806N/m,丫2=12000
N/m3,y3=46000N/m3。
求作用在AB板上的合力,以及作用在B点的合力矩。
解:
R=讨朋仝1=9806122=39224(N)
F2丨叫gmA2=9806232=117672(N)
F2'
'
=}2ghc2A2=120001.532=108000(N)
F3二Qglh^As=460002.5(23)2
=1150000(N)
ha
F合二F3-已-F2=1150000-39224-108000
=885104(N)
h3,hih2h2
Mb=F33-F1(h29-F2'
2-F2'
2
3323
5233
=115000039224(3)-1176721080001488324.2(N.m)
4.图示为水自压力容器定常出流,压力表读数为10atm,H=3.5m,管嘴直径D=0.06m,
Dz=0.12m,试求管嘴上螺钉群共受多少拉力?
计算时管嘴内液体本身重量不计,忽略一切损失。
对容器液面和管嘴出口截面列伯努利方程:
昱+H卫
:
?
g2g
-V1000
-45.77(m/s)
4丫「006F
1
v2=
v145.77=11.44(m/s)
D20.12
选管嘴表面和管嘴进出口断面所围成的体积为控制体,列动量方程:
、Fpnx二GV1x-V2x二P2eA2Fx
Fx」qvVi-V2-P2eA2
对管嘴的进出口断面列伯努利方程,得
22V2P2e_W
2g印-2g
P2e=981986.77(Pa)
•••Fx=100045.770.06245.77-11.44-981986.770.122
44
=—6663.6(N)
5.如图示,水流经弯管流入大气,已知d1=100mmd2=75mmV2=23m/s,不计水头损失,求
弯管上所受的力。
F--Fx=6663.6(N)
Pib二亠Vk=1000232-12.942=1.808105(Pa)
22g2
选弯管所围成的体积为控制体,对控制体列动量方程:
4
■-25訂2
1000230.075v2cos30-w=1.808100.1-Fpnbx
F=Fx2Fy2=1367.6(N)
6.已知油的密度p=850kg/m,粘度卩=0.06Pa.s,在图示连接两容器的光滑管中流动,已知H=3m当计及沿程和局部损失时,求:
(1)管内的流量为多少?
(2)在管路中安
一阀门,当调整阀门使得管内流量减小到原来的一半时,问阀门的局部损失系数等于多少?
(水力光滑流动时,入=0.3164/Re0.25)。
H二hw=hf…工hj
I2
=(-丄1.5仁)仝
d2g
40.1.655
5=(0.03451.5v)
求得:
0.32^9.8
v=15.37
7•为确定鱼雷阻力,可在风洞中进行模拟试验。
模型与实物的比例尺为1/3,已知实际情
况下鱼雷速度vp=6km/h,海水密度pp=1200kg/m,粘度vp=1.145x10-m/s,空气的密度pn=1.29kg/m3,粘度vm=1.45x10-5ni/s,试求:
(1)风洞中的模拟速度应为多大?
(2)
若在风洞中测得模型阻力为1000N,则实际阻力为多少?
已知|m1
k|=—=—
lp3
(1)由Re>
=Rem得,kv=kvki,
vn=kvVp=38x6=228(km/h)
7•流体通过孔板流量计的流量qv与孔板前、后的压差△P、管道的内径d1、管内流速V、孔
板的孔径d、流体密度p和动力粘度卩有关。
试用n定理导出流量qv的表达式。
(dim△P=ML-1T-2,dim卩=ML1T-1)。
设qv=f(△P,di,v,d,p,卩)
选d,v,p为基本变量
aibiciqv=—:
vd
a2b2c2
.:
P--:
2--vd
da3bjC3
1-二3:
-a4b4C4
--4「vd
上述方程的量纲方程为:
L3Ta=(ML^「(LT-1『L01
ML」T—ML’a2LT」®
Lc
L=(ML」)3(LT-1jV
=ML:
a3LTJb3L03
可求得:
_3a3
a1=0
a
2=1
3=0
b1=1
b
2=2
C1=2
c
2=0
3=1
qv
AP
TT
d
■■-^12
.•22
■■3:
ML」T二
由量纲一致性原则,
a4=1
b4=1
C4=1
JT
vd
qv=vd2f
d1丄d,Pvd/
&
如图所示,由上下两个半球合成的圆球,直径时,不计球的自重,求下列两种情况下螺栓群上;
(2)下半球固定在支座上。
(1)上半球固定在支座上时
23\
2兀r
-H+——
143丿
d=2m
H=3m
=10009.83.141323.141/3
=112.89(kN)
(2)下半球固定在支座上时
nd22兀r3
H
.43丿
=10009.83.1413-23.141/3
=71.84(kN)
球中充满水。
当测压管读数A-A所受的拉力。
(1)上半球固定在支座
9.新设计的汽车高1.5m,最大行驶速度为108km/h,拟在风洞中进行模型试验。
已知风洞试验段的最大风速为45m/s,试求模型的高度。
在该风速下测得模型的风阻力为1500N,试
求原型在最大行驶速度时的风阻。
kv-Vp-108,-1'
p3.6
根据粘性力相似准则,
Rem=Rep
.kvki二1
ki
hm上=1(m)
1.5
10.连续管系中的90o渐缩弯管放在水平面上,管径d1=15cm,d2=7.5cm,入口处水平均流
速V1=2.5m/s,静压p1e=6.86x104Pa(计示压强)。
如不计能量损失,试求支撑弯管在其位置所需的水平力。
由连续方程:
v1A1二v2A2
v1A1d;
=存1
d2
=21725(Pa)
方向动量方程:
■qv(v2x—Wx)二Fx一P2eA2Fx二'
qvWzx—Wx)P2eA2
=10002.50.15(10-0)21725—0.075
=537.76(N)
Y方向动量方程:
・qv(V2y~'
Wy)=Fy—■PleA1
Fy「SvMy-Viy)PieA|
.246.2
=10002.5—0.15(02.5)6.86100.15
64
=1322.71(N)
合力为:
F=Fx2-Fy2=一537.7621322.712=1427.85(N)
11.小球在不可压缩粘性流体中运动的阻力Fd与小球的直径D等速运动的速度V、流体的
密度p、动力粘度卩有关,试导出阻力的表达式。
(dimF=MLT-2,dim卩=mCt-1)。
(15分)
设Fd=f(D,v,p,卩)
选D、v、p为基本变量
Fd八宀计
•—二4沖
MLT=(MLJ3『(LT」『LC1
由量纲一致性原则,可求得:
12.如图所示,一封闭容器内盛有油和水,油层厚hi=40cm,油的密度p。
=850kg/m3,盛有
水银的U形测压管的液面距水面的深度h2=60cm,水银柱的高度低于油面h=50cm,水银的密度phg=13600kg/m3,试求油面上的计示压强(15分)。
x4兀x0.2272
-35.69(27.047-0)981104
=3.98105(N)
14.为测定90o弯头的局部阻力系数,在AB两断面接测压管,流体由A流至B。
已知管径d=50mm,AB段长度Lab=0.8m,流量中=15m3/h,沿程阻力系数入=0.0285,两测压管中的水柱高度差△h=20mm,求弯头的局部阻力系数E。
(15分)
Va
水g
Zi
2g
vB
Z2訂
hf
又hf
(h
=0.64
Z2
PT
(Zi—Z2)=
lv2
29.80.02
2.122
13600
1000
1)-0.0285
0.8
0.05
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