第一章_習(xí)題課_流體流動

1、1第一章第一章 總復(fù)習(xí)總復(fù)習(xí)本章總體框架圖本章總體框架圖2 主要公式主要公式靜力學(xué)方程式：靜力學(xué)方程式： 連續(xù)性方程：連續(xù)性方程：（不可壓縮流體）（不可壓縮流體） （圓管內(nèi)）（圓管內(nèi)） 要求能夠要求能夠?qū)苈愤M對管路進行計算和行計算和分析。分析。 機械能衡算方程：機械能衡算方程： 管路計算管路計算 阻力阻力計算：計算： 直管直管 簡單管路簡單管路 局部局部 2211gzpgzp222211dudu2211AuAu212222121122fehpugzWpugz)/(Re,Re642h2dfudlf湍流：層流：2222uhudlhfef)5 . 0, 5 . 0(出入復(fù)雜管路復(fù)雜管路 設(shè)計型設(shè)計

2、型計算計算 操作型操作型計算計算3主要公式主要公式gzpP PconstgzpP P）（Rgh0f21PPfhuuRg）（22)(2122210PP靜力學(xué)基本方程：靜力學(xué)基本方程：虛擬壓強：虛擬壓強：非等徑直管中穩(wěn)態(tài)流動：非等徑直管中穩(wěn)態(tài)流動：等徑直管中穩(wěn)態(tài)流動：等徑直管中穩(wěn)態(tài)流動：4連續(xù)介質(zhì)模型、等壓面、牛頓粘性定律、連續(xù)介質(zhì)模型、等壓面、牛頓粘性定律、粘度粘度 及其影響因素、雷諾數(shù)及其影響因素、雷諾數(shù)/層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別、因次分析法、層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別、因次分析法、邊界層概念（普蘭特邊界層理論）、邊界層概念（普蘭特邊界層理論）、邊界層厚度、邊界層的形成和發(fā)展、邊界層厚度、邊界層的形成和

3、發(fā)展、邊界層分離、邊界層分離、 脈動脈動 、層流底層、層流底層壓差計、流量計等結(jié)構(gòu)及測量原理。壓差計、流量計等結(jié)構(gòu)及測量原理。重要概念重要概念5 1、當(dāng)不可壓縮理想流體在水平放置的變徑管中作穩(wěn)、當(dāng)不可壓縮理想流體在水平放置的變徑管中作穩(wěn)定的連續(xù)流動時，在管子直徑縮小的地方，其靜壓力定的連續(xù)流動時，在管子直徑縮小的地方，其靜壓力_（A）不變）不變 （B） 增大增大 （C）減?。p小 （D）不確定）不確定 2、水在內(nèi)徑一定的圓管中穩(wěn)定流動，若水的質(zhì)量流、水在內(nèi)徑一定的圓管中穩(wěn)定流動，若水的質(zhì)量流量保持恒定，當(dāng)水溫升高時，量保持恒定，當(dāng)水溫升高時，Re值將值將_（A）不變）不變 （B） 增大增大 （

4、C）減?。p小 （D）不確定）不確定 3、層流和湍流的本質(zhì)區(qū)別是、層流和湍流的本質(zhì)區(qū)別是_（A）湍流流速大于層流流速）湍流流速大于層流流速 （B） 流動阻力大的為湍流流動阻力大的為湍流 （C）層流的雷諾數(shù)小于湍流的雷諾數(shù)）層流的雷諾數(shù)小于湍流的雷諾數(shù) （D）層流無徑向脈動，而湍流有徑向脈動）層流無徑向脈動，而湍流有徑向脈動CBD6 5、在皮托管工作時，測壓孔正對流體流動方向所測壓力代表、在皮托管工作時，測壓孔正對流體流動方向所測壓力代表該處的該處的_，此時側(cè)壁小孔所測壓力代表該處的，此時側(cè)壁小孔所測壓力代表該處的_。（A）動壓，靜壓；）動壓，靜壓；B）動壓，動壓與靜壓之和；）動壓，動壓與靜壓之

5、和； （C）動壓與靜壓之和，靜壓（）動壓與靜壓之和，靜壓（D）靜壓，動壓與靜壓之和；）靜壓，動壓與靜壓之和； 1、當(dāng)當(dāng)不不可可壓壓縮縮理理想想流流體體在在水水平平放放置置的的變變徑徑管管路路中中作作穩(wěn)穩(wěn)定定的的連連續(xù)續(xù)流流動動時時，在在管管子子直直徑徑縮縮小小的的地地方方，其其靜靜壓壓力力 。 (A)不不變變 (B)增增大大 (C)減減小小 (D)不不確確定定 2、水水在在內(nèi)內(nèi)徑徑一一定定的的圓圓管管中中穩(wěn)穩(wěn)定定流流動動，若若水水的的質(zhì)質(zhì)量量流流量量保保持持恒恒定定，當(dāng)當(dāng)水水溫溫升升高高時時，Re 值值將將 。 (A)不不變變 (B)增增大大 (C)減減小小 (D)不不確確定定 3、 、層層流

6、流與與湍湍流流的的本本質(zhì)質(zhì)區(qū)區(qū)別別是是 。 (A)湍湍流流流流速速大大于于層層流流流流速速； (B)流流動動阻阻力力大大的的為為湍湍流流； (C)層層流流的的雷雷諾諾數(shù)數(shù)小小于于湍湍流流的的雷雷諾諾數(shù)數(shù)； (D)層層流流無無徑徑向向脈脈動動，而而湍湍流流有有徑徑向向脈脈動動。 4、如如圖圖所所示示，水水流流過過一一段段等等徑徑水水平平管管子子，在在 A、B 兩兩處處放放置置相相同同壓壓差差計計（測測壓壓點點等等高高） ，其其讀讀數(shù)數(shù)分分別別為為 R1、R2，則則 。 (A) R1R2 (B) R1=R2 (C) R1R2 （B） R1=R2 （C） R1 le，流量為流量為Vh ，水塔水面與送

7、水管出口間的垂直距離為，水塔水面與送水管出口間的垂直距離為h。今用水量增加今用水量增加50%，需對送水管進行改裝。有如下三種，需對送水管進行改裝。有如下三種改裝方案，試分析這些建議的效果。假設(shè)在各種情況下，改裝方案，試分析這些建議的效果。假設(shè)在各種情況下，摩擦系數(shù)摩擦系數(shù) 變化不大，水在管內(nèi)的動能可忽略。變化不大，水在管內(nèi)的動能可忽略。21（1）有人建議將管路換成內(nèi)徑為）有人建議將管路換成內(nèi)徑為75mm的管子的管子（見附圖（見附圖a）。）。后前f,f,hh2222 u dludld du u7562515222.d du uVV.hh解：解：22（2）有人建議將管路并聯(lián)一根長度為）有人建議將管

8、路并聯(lián)一根長度為l/2、內(nèi)徑為、內(nèi)徑為50mm的管子（見圖的管子（見圖b）。（增加）。（增加26.5%）解：設(shè)改裝后支管流速為解：設(shè)改裝后支管流速為u，則總管流速為，則總管流速為2 u后前f,f,hh22udlh,f前2222222) u(d/l ud/lh,f后u. u52126515222.uuVVhh23（3）有人建議將管路并聯(lián)一根長度為）有人建議將管路并聯(lián)一根長度為l、內(nèi)徑為、內(nèi)徑為25mm的管子（見附圖的管子（見附圖c）。（增加）。（增加17.7%）后前f,f,hh22udlh,f前2222udludlhBBAA,f后1771222.udduduVVBBAAhhu.u ,uuBA50

9、其中：其中：解：解：247、如圖所示，槽內(nèi)水面維持不變，水從、如圖所示，槽內(nèi)水面維持不變，水從B、C兩支管兩支管排出，各管段的排出，各管段的直徑、粗糙度閥門型號均相同直徑、粗糙度閥門型號均相同，槽內(nèi)，槽內(nèi)水面與兩支管出口的距離均相等，水在管內(nèi)已達完全水面與兩支管出口的距離均相等，水在管內(nèi)已達完全湍流狀態(tài)。試分析：湍流狀態(tài)。試分析：(1)兩閥門全開時，兩支管的流量兩閥門全開時，兩支管的流量是否相等？是否相等？c,fcB,fBhEhEE111c,fB,fhh11cBEE CBVV 1 1B BC C解：選擇高位槽液面為解：選擇高位槽液面為1-1截面，截面，B，C支管出口支管出口內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè)為為B-B和

10、和CC截面，有：截面，有：其中：其中：25（2）若把）若把C支管的閥門關(guān)閉，這時支管的閥門關(guān)閉，這時B支管內(nèi)水的流支管內(nèi)水的流量有何改變？（量有何改變？（3）當(dāng)）當(dāng)C支管的閥門關(guān)閉時，主管路支管的閥門關(guān)閉時，主管路A處的壓強比兩閥全開時是增加還是降低？處的壓強比兩閥全開時是增加還是降低？答：答：（2）B支管內(nèi)水的流量增大支管內(nèi)水的流量增大（但小于兩支管均全開時的（但小于兩支管均全開時的流量和）。流量和）。（3）增加（主管能量損失）增加（主管能量損失及管內(nèi)動能比原來減?。?。及管內(nèi)動能比原來減?。 BC C1 1268、如附圖所示，水由位于水箱底部、孔徑、如附圖所示，水由位于水箱底部、孔徑d為

11、為30mm的泄水孔排出。的泄水孔排出。若水箱內(nèi)水面上方保持若水箱內(nèi)水面上方保持20mmHg真空度，水箱直徑真空度，水箱直徑D為為1.0m，盛水，盛水深度深度1.5m，試求，試求(1)能自動排出的水量及排水所需時間；能自動排出的水量及排水所需時間；(2)如在泄水孔處安裝一內(nèi)徑與孔徑相同的如在泄水孔處安裝一內(nèi)徑與孔徑相同的0.5m長的導(dǎo)水管（虛線所長的導(dǎo)水管（虛線所示），水箱能否自動排空及排水所需時間（管內(nèi)阻力忽略不計。）示），水箱能否自動排空及排水所需時間（管內(nèi)阻力忽略不計。）HD1.5mdp真解：（解：（1）設(shè)）設(shè)t 時刻水箱內(nèi)水深度為時刻水箱內(nèi)水深度為H，孔口水流速度為孔口水流速度為u0，以

12、孔口面為基準(zhǔn)，以孔口面為基準(zhǔn)面，在水面面，在水面1-1與孔口內(nèi)側(cè)截面與孔口內(nèi)側(cè)截面2-2間列間列柏努利方程，有柏努利方程，有:P2=pa;p1=pa-p真真2222222111upgzupgz 220upgHppaa真gHpu真20z1-z2=H;u1=0;u2=u01 12 227HD1.5mdp真(1)能自動排出的水量及排水所需時間；能自動排出的水量及排水所需時間；gHpu真20gHp真當(dāng)當(dāng)u0=0 m27. 081. 91000103 .101760203gpH真即即時時322m966. 027. 05 . 10 . 1785. 05 . 14HDV所以，能排出的水量所以，能排出的水量 28HD1.5mdp真gHpu真20(1)能自動排出的水量及排水所需時間能自動排出的水量及排水所需時間m27. 0H3m966. 0Vu0=0 設(shè)高位槽為控制體，設(shè)高位槽為控制體，t 時間時間,液位的液位的高度為高度為H，則有，則有: dHDdtud202440s556005.1203.081.90 .1222dd2227.05 .12227.05 .1220gHpgdDgHpHdDttt真真29t 時刻，以導(dǎo)管出口為基準(zhǔn)面，在水時刻，以導(dǎo)管出口為基準(zhǔn)面，在水箱液面與導(dǎo)管出口內(nèi)側(cè)列柏努利方箱液面與導(dǎo)管出口內(nèi)側(cè)列柏努利方程，可以導(dǎo)出程，可以導(dǎo)出5 . 020Hgpu真當(dāng)水箱內(nèi)的水排空、即