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第三部分 流体运动学与动力学练习题

3-1.已知流场的速度分布为

第三部分 流体运动学与动力学练习题

问(1)属于几维流动?

(2)流动是否定常?

(3)(,,)=(1,2,3)点的加速度。

3-2.已知流场的速度分布为

第三部分 流体运动学与动力学练习题

问(1)属于几维流动?

(2)流动是否定常?

(3)(,,,)=(2,2,3,1)点的加速度

3-3.设平面不可压缩流体的速度分布为

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其中为常数,试求加速度。

3-4.某一平面流动的速度分量为:,,试求该流动的流线蔟及在瞬时通过点P(-1,-1)的流线。

3-5.在一平面流动的流场中,已知速度分量为:,,试求流线方程并判断流动方向。

3-6.已知平面流动的速度分布规律为

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式中为常数,求流线方程

3-8.不可压缩流体各流场的速度分布如下,试判断流动是否存在(连续):

(1),,

(2),,

(3),

(4),

3-10.一不可压缩流体的流动,方向的速度分量为。方向的速度分量为零,设方向的速度分量为,且时,,求方向的速度分量,设a,b为常数。

3-11.已知流体质点在坐标原点上的速度为零,且、方向的速度分量分别为,,问能构成不可压缩流体可能运动的方向的速度分量应是什么? 3-12.用皮托管和静压管测量管道中水的流速,如图3-28所示。若U形管中的液体为四氯化碳,并测得液面差=350mm,试求管道中心的流速为多少?

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图 3-28

3-13.若原油在管道截面A处以2.4m/s的流速流动,如图3-29所示。不计水头损失,试求开口U形管C内的液面高度。

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图3-29

3-14.如图3-30所示,管中流量=48m3/h,管道直径=75mm,要使图中两块压强表的读数相同,不计水头损失,收缩处的直径应为多少?

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图 3-30

3-15.水在竖直管道中流动,如图3-31所示。已知在管径=0.3m处的流速为2m/s,要使两压强表读数相同,渐缩管后的直径应为多少?

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图 3-31

3-16.空气以流量=2.12m3/s在管中流动,空气密度=1.22kg/m3,如图3-32所示。若使水从水槽中吸入管道,试求截面面积的值应为多少?

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图 3-32

3-17.计算图3-33中在下列两种情况下A点的计示压强:(1)管道出口有喷嘴时(如图示);(2)管道出口无喷嘴时。

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图 3-33

3-18.水在如图3-34无摩擦的管道系统中流动,若水的汽化压强为7367Pa (abs.),大气压强为99974Pa,水的密度=992kg/m3,试求保证水在管中不

发生汽化的最大高度和最小直径。

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图 3-34

3-19.一水泵向密闭水箱中输送60℃的水,并沿管道流入大气,如图3-35所

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示。若保持箱内水位不变,管道收缩截面的直径25mm,求在此处发生汽化时,水箱上压强表的读数(大气压强为93.7kPa)。

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图 3-35

3-20.在管道上装一倒置U形管,如图3-36所示。上部为800kg/m3的油,用来测定水管中的A点流速。若读数=300mm,求管中流速。

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图 3-36

3-21.温度20℃的水经过50mm的喷嘴流入大气,其余各数据如图3-37所示,试求通过喷嘴的流量。

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图 3-37

3-23.水流经喷嘴流入大气,已知管道直径为150mm,喷嘴出口直径为75mm,U 形管水银差压计的读数如图3-38示。试求在管道上的压力表的读数。

3-24.水流经喷嘴流入大气,管道直径、喷嘴直径和水银差压计读数如图3-39所示。求通过喷嘴的流量。

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图 3-39

3-25.有一输水管道如图3-40所示。若水的汽化压强为10.3kPa,大气压强为l00kPa,为保证水在管道系统不发生汽化,求管道出口最大的直径为多少?

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图 3-40

3-26.离心风机可采用集流器测量流量,如图3-41所示。已知风机吸入侧管道直径350mm,插入水槽中的玻璃管上升高度l00mm,空气的密度 1.2kg/m3,求空气流量。

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图 3-41

3-27.一变直径水平放置的90°弯管,如图3-42所示。已知200mm,

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100mm,管中水的计示压强200kPa,流量226m3/h。求水流对弯管管壁的作用力。

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图 3-42

3-28.在如图3-43所示的动量实验装置中,喷嘴将水流喷射到垂直壁面。已知喷嘴出口直径为10mm,水的密度为1000 kg/m3,并测得平板受力为100N。试确定射流的体积流量。

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图 3-43

3-29.不可压缩流体平面射流冲击在一倾斜角为的平板上,如图3-44所示。射流速度为,方向单位宽度对应的射流面积为,射流流体均处于环境压力。在不考虑摩擦(即视为理想流体)和重力的情况下,转折流速度。利用连续性方程和动量方程证明,方向单位宽度对应的转折流面积、和斜平板对射流的反作用力分别为

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(提示:由于无摩擦,故平板对射流的反作用力沿板的法线方向,即在图示坐标下)

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图 3-4