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1、一元流体动力学基础1.直径为150mm的给水管道,输水量为,试求断面平均流速.解：由流量公式注意： 得：2.断面为300mm400mm的矩形风道,风量为2700m3/h,求平均流速.如风道出口处断面收缩为150mm400mm,求该断面的平均流速解：由流量公式得：由连续性方程知 得：3.水从水箱流经直径d1=10cm,d2=5cm,d3=2.5cm的管道流入大气中. 当出口流速10m/时,求容积流量与质量流量;与管段的流速解：由质量流量由连续性方程：得：4.设计输水量为的给水管道,流速限制在之间.试确定管道直径,根据所选直径求流速.直径应是的倍数.解： 将代入得直径是的倍数,所以取代入 得5.圆
2、形风道,流量是10000m3/h,流速不超过20 m/s.试设计直径,根据所定直径求流速.直径规定为50 mm的倍数.解： 将代入得： 取代入 得：6.在直径为d圆形风道断面上,用下法选定五个点,以测局部风速.设想用和管轴同心但不同半径的圆周,将全部断面分为中间是圆,其他是圆环的五个面积相等的部分.测点即位于等分此部分面积的圆周上,这样测得的流速代表相应断面的平均流速.1试计算各测点到管心的距离,表为直径的倍数.2若各点流速为,空气密度为,求质量流量.解：1由题设得测点到管心的距离依次为同理27.某蒸汽管干管的始端蒸汽流速为25 m/s,密度为2.62 kg/ m3.干管前段直径为50 mm,
3、接出直径40 mm支管后,干管后段直径改为45 mm.如果支管末端密度降为2.30 kg/m,干管后段末端密度降为2.24 kg/m,但两管质量流量相同,求两管终端流速.解：由题意可得得：8.空气流速由超音速过渡到亚超音速时,要经过冲击波.如果在冲击波前,风道中流速为660 m/s,密度为1 kg/m.冲击波后速度降至250 m/s.求冲击波后的密度.解： 又面积相等9.管道由不同直径的两管前后相连接组成,小管直径=0.2 m ,大管直径=0.4 m.水在管中流动时,A点压强=70kN/ m2,B点压强=40kN/ m2.B点流速=1 m/s.试判断水在管中流动方向.并计算水流经过两断面间的水
4、头损失.解：设水流方向由连续性方程知：得：由能量方程知：得：水流方向10.油沿管线流动,A断面流速为2 m/s,不记损失,求开口C管中的液面高度.解：由连续性方程知：得：由能量方程得：其中：代入数据解得：11.水沿管线下流,若压力计的读数相同,求需要的小管直径,不计损失.解：由连续性方程：由能量方程得+3=得面积12.用水银比压计量测管中水流,过流断面中点流速.如图,测得A点的比压计读数=60mm汞柱.求该点的流速 ,若管中流体密度为0.8g/cm3的油,不变,该点流速为若干,不计损失. 解：设水银容重为1=3.85m/s2=4.31m/s13.水由图中喷嘴流出,管嘴出口=75 mm,不考虑损
5、失,计算H值以m计,p值计.解：由连续性方程得：由12断面列能量方程：由断面压强公式：列水箱水面至喷口处方程： 得：列压力表至喷口处方程： 得：14.计算管线流量,管出口d=50mm,求出A,B,C,D各点的压强,不计水头损失解：对出口D,由连续性方程知又 得：由AD列能量方程得：同理可得：15.水由管中铅直流出,求流量与测压计读数.水流无损失解：设水容重为,水银容重为由连续性方程由能量方程知解得：列管口到水银测压计出口的方程：得：汞柱16.同一水箱上下两孔口出流,求证:在射流交点处,h1y1=h2y2解：=,17.一压缩空气罐与文丘里式的引射管连接均为已知,问气罐压强多大方才能将B池水抽空出
6、.解：设水的容重为,得： 18.如图,闸门关闭时的压力表读数为49 kN/ ,闸门打开后,压力表读数为0.98 kN/ m2,由管进口到闸门的水头损失为1 m,求管中的平均流速.解:由能量方程得又得：19.由断面为0.2m2和0.1 m2的两根管子所组成的水平输水管系从水箱流入大气中：1若不计损失A求断面流速v1和v2.B绘总水头线与测压管水头线；C求进口A点的压强.2计算损失：第一段为4,第二段为3.A求断面流速v1和v2.B绘总水头线与测压管水头线；C根据水头线求各段中间的压强,不计局部损失.解：1,又得：由能量方程得：2由能量方程,得：,由图,p是梯形中位线 是三角形中位线 20.高层楼
7、房煤气立管B,C两个供气点各供应Q=0.02m3/s的煤气量.假设煤气的密度为0.6kg/m3,管径为50mm,压强损失AB段为3 计算,BC段为4计算,假定C点保持余压为,求A点酒精液面应有的高度空气密度为1.2 kg/m3解：列断面方程 即：得：21.锅炉省煤器的进口处测得烟气负压h1=10.5mm,出口负压h2=20mm.如炉外空气密度1.2kg/m3,烟气得平均密度=0.6kg/m3,两测压断面高差H=5m, 试求烟气通过省煤器的压强损失.解：即：22.烟囱直径d=1m.通过烟气量G=176.2kg/h,烟气密度0.7kg/m3,周围气体的密度1.2kg/m3,烟气压强损失=0.035
8、计算,要保证底部1断面负压不小于10mm,烟囱高度至少为多少？求高度上的压强,绘烟囱全高程1-M -2的压强分布.计算时1-1断面流速很低,忽略不计.解： 得：由能量方程得：即：得：又断面11至M断面的能量方程得：即：得：总能量=三角形中位线负值23.图为矿井树直和横向坑道相连,竖井高为200m,坑道长为300m,坑道和竖洞内保持恒温15,密度1.18 kg/m3,坑外气温在清晨为5,密度=1.29kg/m3,中午为20,密度1.16kg/m3,问早午空气的气流流向与气流流速的大小.假定总损失9.解：在清晨时,气体从矿井流出由能量方程得：中午时,气体由外向内注入得：24.图为一水平风管,空气自
9、断面1-1流向断面2-2,已知断面1-1的压强150mm,v1=15m/s,断面2-2的压强140mm,v2=10m/s,空气密度1.29kg/m3,求两断面的压强损失.解：解得：25.图为开式试验段风洞,射流喷口直径d=1m,若在直径D=4m的进风口壁侧装测压管,其读数为h=64mm,空气密度1.29kg/m3,不计损失,求喷口风速.解：设进口出口风速分别为连续性方程得：由能量方程：又得：26.定性绘制图中管路系统的总水头线和测压管水头线.27.利用20题的数据绘制煤气立管ABC的各种压强线.解：由题28.高压管末端的喷嘴如图,出口直径d=10cm,管端直径D=40cm,流量Q=0.4m3/
10、s ,喷嘴和管以法兰盘连接,共用12个螺栓,不计水和管嘴的重量,求每个螺栓受力多少？解：由连续性方程：得：由能量方程得：得：由动量定理得：得：根据牛顿第三定律,螺栓受力为所以每个螺栓受力为29.直径为d1=700mm的管道在支承水平面上分支为d2=500的两支管,A-A断面压强为,管道流量,两支管流量相等：1不计水头损失,求支墩受水平推力.2水头损失为支管流速水头的5倍,求支墩受水平推力.不考虑螺栓连接的作用.解：设受水平推力为R,管道流速和支管流速分别为,压强为1,能量方程得：代入得：2得：代入得：30.水流经180弯管自喷嘴流出,如管径D=75mm,喷嘴直径d=25mm,管道前端测压表读数
11、M=60kN/m2,求法兰盘接头A处,上、下螺栓的受力情况.假定螺栓上下前后共安装四个,上下螺栓中心距离为150mm,弯管喷嘴和水重力为100N,作用位置如图.解：控制体是水,螺栓力不可列到控制体上由图：解方向与R相反取管和水为研究对象,由解：31.下部水箱重224N,其中盛水重897N,如果此箱放在秤台上,受如图的恒定流作用.问秤的读数是多少？解：从上部出口与下部出口知：到达下部水面：=下落冲力从下部出口冲力读数32.求水流对1m宽的挑流坎AB作用的水平分力和铅直分力.假定A、B两断面间水重为2.69kN,而且断面B流出的流动可以认为是自由射流.解：由连续性方程知：其中01：其中同理12： 其中解得：动量方程：其中：,33.水流垂直于底面的宽度为1.2m,求它对建筑物的水平作用力.解：其中：,由连续性方程得：,由动量方程：解得34.喷嘴直径25mm,每个喷嘴流量为,若涡轮以旋转,计算它的功率.解：由得：35.已知平面流动的速度分量为：,式中为常数,求流线方程并画出若干条流线.解：由题意得积分：流线为同心圆36.已知平面流动的速度分量为：,试求：t=0和t=1时,过M点的流线方程.解：由题意得即：设,原式：积分：当当即：15 / 15
