流体与传热学计算题

7. 40℃水由高位槽经异径收缩管向下流动，40℃水的密度为992kg/m3，饱和蒸汽压pv=7.38kPa ，当地大气压为97kPa 。现拟d0取135mm ，试问：当不计阻力损失，水在流经收缩管时会不会汽化？

8. 如图所示，水从槽底部沿内径为100mm 的管子流出，槽中水位稳定。阀门关闭时测得R=50cm ，h=1.8m 。 求：（1）阀门全开时的流量

（2）阀门全开时B 处的表压（阀全开时Le/d=15，入管口及出管口的阻力系数分别为0.5及1.0，设摩擦系数λ=0.018）

根据流体静力学基本方程： 0P P gh

ρ=+1000( 1.8)136000.5a A a P Z g P g +?+=+?4

1.7510()B P Pa =?（表压）22,22A A B A B f A B u P P u gZ gZ h ρρ-++=+++∑

2

2e f l l u

h d λξ+??=+ ???∑∑

,A f A C

gZ h

-=∑阀门关闭时： 基准

面 解： 在截面1截面2间列柏努利方程： 2211

221222f

u P u P Z g Z g h ρρ++=+++∑1214.0(/)

u gZ m s ==管子出口流速：管径收缩出的速度： ，u0=17.28m/s 在水槽液面（1截面）至收缩管处列伯努利方程：

200112u P P Z g ρρ+=+320

971017.289.8179922992P ??+=+3301710()7.3810()v P Pa Pa P =?>?=∵，故收缩管处不会发生水汽化 解出：u=3.02m/s

23

0.1 3.02360085.34(/)4V m h π=???=（2）阀全开：在A-A 截面和B-B 截面列伯努利方程： 基

准面 解：

解得：ZA=5m （1）阀全开：在A-A 截面和C-C 外侧截面列伯努利方程： 22

,22C C A A A C f A C

P u u P gZ gZ h ρρ-++=+++∑

2508150.018(15)10.50.12

u

???=+++ ???容易出错

2

,30 3.02

0.0180.50.12f A B h -??=?+ ???∑

9. 在图示装置中，水管直径为Φ57×3.5 mm 。当阀门全闭时，压力表读数为0.3大气压，而在阀门开启后，压力表读数降至0.2大气压。设管路入口至压力表处的压头损失为 0.5 mH2O ，求水的流量为若干m3/h ？

解： 阀门全闭时，在截面1截面2间列柏努利方程： 2211

2212,12

22f u P u P Z g Z g h ρρ

-++=+++∑水槽液面距阀门中心线的高度： 5210.3 1.01310 3.1()10009.81

P Z m g ρ??===?阀门全开时，在截面1截面2间列柏努利方程： 22

,1211221222f h u P u P Z Z g g g g g ρρ-++=+++∑解得：2

3360022.9(/)4

V d u m s π=?=u=1.5m /s Ф57×3.5m m

l+le=60m ζ=7.5 λ=0.026 10

求：（1）管路中的质量流量及两槽液面的位差△Z ；（2）阀门前后的压强差及汞柱压差计的读

数R2 。

若将阀门关小，使流速减为原来的0.8倍，设系统仍为稳定湍流，近似不变。问：（3）截止阀的阻力系数ζ变为多少? （4）阀门前的压强Pa

如何变化?为什么?

解

（1）管路中的质量流量及两槽液2 2.94(/)4S w d u kg s πρ==在截面1截面2间列柏努利方22112212,1222f u P u P Z g Z g h ρρ

-++=+++∑

12f Z g Z g h -=∑

22e

l l u d λξ+??=+ ???2

160 1.50.0267.5 4.4380.052Z m g ???=+= ???（2在a 、b 两截面间列柏努利方程： 22

,22a a b b a b

f a b u P u P Z

g Z g

h ρρ-++=+++∑

23

, 1.510007.58.43810()2a b f a b P P P h Pa ρ-?=-==??=?∑2()P gR ρρ?=汞水-R2 = 0.06826 m=6mm

（3在1、2两截面间列柏努利方22112212,1222f u P u P Z g Z g h ρρ-++=+++∑

12,12f Z g Z g h --=∑

2

2

e l l u d λξ'+??'=+ ???29.3ζ'=（4） 因高位槽水位不变，流量减下游阻力

增

大

必引起上游a 点压强Pa 增大。 11.水塔供水系统如附图所示。管路总长50m （不包括局部阻力当量长度），水塔内水位高9.8m ，管内径d=45mm ，现测得流量V 为12m3/h ，摩擦系数λ可按0.02 计，试计算所有局部阻力当量管长Le 之值。 L=50m 9.8

m V=12m3/h λ=0.02

L e =

?

基准面 解1-1.2-2截面列伯努利方程

22112212,1222f u P u P Z g Z g h ρρ-++=+++∑

22f u Hg h =+∑

214V d u π= 2.1(/)u m s =22e f l l u h d λ+=∑

2222e l l u u Hg d λ+=+2

29.819.80.04515045.852.10.02e l m ????=--= ???12.有一内径d ＝50mm 的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔板内孔直径d0=25mm ，U 形压差计的指示液为汞 ，孔流系数C0=0.62。当需测的最大水流量为18m3/h ，问：U 形压差计最大读数Rmax 为

解： ()0000

2i s gR V A u A C ρρρ-==()229.81136001000180.0250.62360041000R π?-=? 1.092R m =

13.密度为103kg/m3、黏度为1cP 的水，以10m3/h 的流量在φ51×3mm 的水平光滑管内流过。在管

内某处p1=1.5at （表压）

，若局部阻力不计，问距该处100m 下游处p2为多少Pa? （Re=3000～1×105，） 解1-1，2-2截面列伯努利方程 2

10 1.75(/)

36000.045

4u m s π==22112212,1222f u P u P Z g Z g h ρρ-++=+++∑21222f P P P l u h d λρρρ=+=+∑30.045 1.751000Re 7875010

du ρμ-??===0.250.31640.01918750λ==428.310P Pa =?（表压）14.内截面为1000mm×1200mm 的矩形烟囱的高度为30m 。平均摩尔质量为30kg/kmol ，平均温度为400℃的烟道气自下而上流动。烟囱下端维持49pa 的真空度。 在烟囱高度范围内大气的密度可视为定值，大气温度为20℃，地面处的大气压强为

101.33×

103pa 。流体流经烟囱时的摩擦系数可取为0.05，试求烟道气的流量为若干？

2 1 解

： 烟囱底端为上游截面1—1’、顶端内侧为下游截面2—2’，并以截面1—1’为基

准水平面。在两截面间列柏式 2211221222f u p u p gZ gZ h ρρ++=+++∑

12

2

f P P h gZ ρ-=-∑

烟道气的密度： ()5331.03310300.543/8.31410273400pM kg m RT ρ??===?+pa1、pa2分别表示烟囱底端与顶端大气压强

P1= pa1—49(Pa )

因烟囱顶端内侧压强等于同高度处的大气压强 2212(a a P p p gZ

ρ'==-大气密度）标准状况下空气的密度为1.293kg/m3，所以1.0133×105Pa 、20℃时的密度3

273

' 1.293 1.2/27320kg m ρ=?=+()(),1,1493539.8130266/0.543a a f p p h J kg ---=-?=∑22f e l u h d λ=∑

()1 1.24 1.0921 1.2e d m

?=?=

+266 1.09219.7/0.0530u m s ??==?3600360019.7 1.210.54346210/s w uA kg h ρ==????=15.已知输水量为15 m3/h ，管径53 mm ，总机械能损失为40 J/kg ，泵的效率0.6。求：泵的轴 2 1 解：取池内水面为截面1，作为基准面；输水管出口为截面2，

2211221222e f u P u P Z g W Z g h ρρ+++=+++∑2215 1.89/36000.0534u m s π==23

1.89500109.812040738/21000

e

W J kg ?=?+++=151000 4.17/3600s s w V kg s ρ==?=738 4.17 3.08e e s N W w kW ==?=/ 3.08/0.6 5.13e N N kW η===16.某液体密度为800 kg/m3，黏度为73cP ，在连接两常压容器间的光滑管中流动，管径300mm ，总长为50m （包括全部局部阻力当量长度），两容器液面差为3.2m （如图示）。求：（1）管内流量为多少？ （2）若在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量减为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少？解：（1 2211

2212,1222f u P u P Z g Z g h ρρ

-++=+++∑

2

1122f l u gz h d λ-==∑

计算λ 需要流型，先按一种计算，然后进行验证，假设湍流： Re du ρμ=0.250.316Re

λ=解得：u=3.513m/s 验证Re=0.3×3.513×800/0.073=11550﹥4000，假设正确， V=A·u=893.95m3/h

（2）流量减半，流速减半，即u=1.7565m/s 3

0.3 1.7565800Re 57757310du ρμ-??===?0.250.3160.036Re λ==2211

2212,12

22f u P u P Z g Z g h ρρ-++=+++∑2112()2f l u gz h d λξ-==+∑14.3ξ=解得：2222e l u u d ξλ=??119e

l m

=解得：

17.右图，有一直径为Φ38×2.5mm ，长为30m 的水平直管段AB ，在其中装有孔径为16.4mm 的标准孔板流量计来测量流量，流量系数C0为0.63，流体流经孔板的永久压降(局部损失)为6×104Pa ，AB 段摩擦系数λ取为0.022。 试计算：（1）流体流经AB 段的压力差；（2）若泵的轴功率为800W ，效率为62%，求AB 管段消耗的功率为泵的有效功率的百分率，已知：操作条件下液体密度为870kg/m3，U

管指示液为汞，其密度为解：先计算流速 ()

3

3

002 1.7510/A s Rg V C A m s ρρρ--==?2

2.05/0.0334s

V u m s π=

=?（1）由A 、B 截面间列柏努力方程： 2

2,22A A B B A B f A B

P u P u gZ gZ h ρρ-++=+++∑22

4430870 2.050.0226109.661020.0332A B f a

l u P P P P

d ρλ?-=+?=??+?=?（2）由A 、B 段消耗的功率： 341.75109.6610169.05s s s p p

N w V V P W ρρρ

-??'===?=???=80062%496e N N W η==?=轴169.05100%34.1%

496e N N '=?=18.一敞口高位水槽A 中水流经一喉径为14 mm 的文丘里管，将浓碱液槽B 中的碱液（密谋为1400 kg/m3）抽吸入管内混合成稀碱液送入C 槽，各部分标高如附图所示；输水管规格为Φ57×3 mm ，自A 至文丘里喉部M 处管路总长（包括所有局部阻力损失的当量长度在内）为20 m ，摩擦系数可取0.025。

（1）当水流量为8 m3/h 时，试计算文丘里喉部M 处的真空度为多少mm Hg ； （2）判断槽的浓碱液能否被抽吸入文丘里内（说明判断依据）。如果能被吸入，吸入量的大小与哪些因素有关？ 解：主管道流2

/(8/3600)/[(/4)0.051] 1.09/u Vs A m s

π==?=（1）文丘里喉部M 处的流速

222/(8/3600)/[(/4)0.014]14.4/u Vs A m s π==?=在高位水槽上面与M 处截面间的列柏努利方程得： 221

12212,12

22f P u P u gZ gZ h ρρ-++=+++∑解得：P2/ρg=-3.16 mH2O=232 mmHg （真空度）

（2）h 碱ρ碱＝ρ水h h 水＝ 1.5×1400/1000＝故浓碱液能被吸入管内。 在B 槽液面与M 处水平截面间的列柏努利方程得： 22 f /()/(2)/()h Pa g h u g P g ρρ''=+++吸2

2 f (Pa P )/()/(2)h g h u g ρ''-=++吸可见吸入量的大小不仅与M 处的真空度、

B 槽液面与M 处的位差有关，而且与吸入管的管路情况（管径、管长、粗糙度等）有关。

1、

用离心泵把水由储罐A 输至储罐B ，B 内液位比A 内液位高1.2m ，管子内径80mm ，pA=－0.2kgf/cm2，pB= 0.25kgf/cm2（均为表压）

，1 min 输送500kg 水。 AB 间管线总长5m （包括局部阻力），摩擦系数0.02，轴功率0.77kw ，求泵的效率。

335008.3310/601000Q m s -==??解 1.66/Q u m s A ==,()()B A e B A f AB p p H Z Z H g ρ-=-++∑

2

5 1.661.2(0.250.2)100.02() 5.880.0829.81

m =++?+??=?e e N H Q g N N ρη==35.888.331010009.81

0.6240.771000

-????==?2、生产要求以18m3/h 流量将饱和温度的液体从低位容器A 输至高位容器B 内。液体密度960kg/m3，黏度与水相近。两液位高度差21m ，压力表读数：pA= 0.2at , pB= 1.2at 。排出管长50m 、吸入管长20m （均包括局部阻力），管内径50mm ，摩擦系数0.023。现库存一台泵，铭牌标明：扬程44m ，流量20m3/h ，此泵是否能用？若此泵能用，该泵在18m3/h 时的允许气蚀余量为2.3m ，现拟将泵安装在容器A 内液解：在A 、B 两液面面间列柏努利方程： 22

()2B A B A e B A f p p u u H z z H g g ρ--=-+++22

2582e f LQ L u H d g gd λλπ=??=24

25

1880.023(5020)()(1.20.2)9.811036002142.19609.81 3.149.810.05e H m ??+?-??=++=???

可见，管路要求Qe=18m3/h ，He=42.1m ，而该泵最高效率时：Q=20m3/h, H=44m ，管路要求的（Qe ，He ）点接近最高效率的状态，故此泵适用。 0,max ,v g f p p H

H h g ρ-=--?，吸允2258 2.3 6.05l Q m gd

λπ=---吸＝泵安装在容器A 内液位以下9m 处，不会发生汽蚀现象，故泵可正常工作。

3、如图所示的输水系统，输水量为36m3/h ，输水管路均为φ80×2mm 的钢管，已知：吸入管路的阻力损失为2J/kg ，压出管路的压头损失为0.5mH2O 柱，压出管路上压力表的读数为2.5kgf/cm2（表压）。 试求：（1）水泵的升扬高度；（2）水泵的轴功率N 轴(kW)，设泵的效率η=70%； （3）若泵的允许吸上高度[Hs]=6.5m ，水温为20℃，校核此系统的安装高度是否 合适? 当时当地大气压为1atm ；ρ水=1000kg/m3。 解： 2236(0.7850.076) 2.2/1/43600Q u m s d π==÷?≈（1在3、4两截面间列柏努利方程： 22

3344

343422f P u P u Z Z H g g g g ρρ-++=+++∑22

3434

3434

42

22.59.8110 2.20.524.7510009.8129.81f P P u u Z H g g

m ρ----?=+-??=+-=??∑1334524.7529.75Z Z Z m

--?=?+?=+=升扬升扬高度： （2）在1、3两截面间列柏努利方程： 22331

112,22e f P u P u Z H Z H g g g g ρρ+++=+++∑

吸

2

31313222.22

52530.4529.819.81e f P P u H Z H g g m ρ--=?+++=+++≈?∑吸入330.450.0110 4.2651021020.7e H Q N kW ρη??===?（3）计算最大安装高度： 2

2

,max 26.50.2470.204 6.05 4.8g s f u H H H g

m m

=--=--=>∴∑吸入合适

4、某厂准备用离心泵将20℃的清水以40m3/h 的流量由敞口的储水池送到某吸收塔的塔顶。已知塔内的表压强为1.0kgf/cm2，塔顶水入口距水池水面的垂直距离为6m ，吸入管和排出管的压头损失分别为1m 和3m ，管路内的动压头忽略不计。当地的大气压为10.33（m 水柱），水的密度为1000[kg/m3]。 现仓库内存有三台离心泵，其型号和铭牌上标有的性能参数如下，从中选一台比较合适的以作上述送水之用。

解在储水池（1）

、塔顶水入口（2）两液面间列柏努利方程：

22

1

1221222e f

P u P u Z H Z h g g g g

ρρ+++=+++∑,,4f

f f h h

h m

=+=∑∑∑吸

排21

214

3)9.81106420109.81

e f

P P H Z Z h g

m

ρ-=-+

+∑?++=?（根据流量，压头，选3B33较合适。 5、某型号的离心泵，在一定的转速下，在输送范围内，其扬程与流量的关系可用H=18－6×105Q2（H 单位为m ，Q 单位为m3/s ）来表示。用该泵从贮槽将水送至高位槽。两槽均为敝口，两水面高度差3m 且水面维持恒定。管路系统的总长为20m （包括所有局部阻力的当量长度），管径为φ46×3mm ，摩擦系数可取为0.02。 试计算：（1）输水量m3/h; （2）若泵的效率为65%，水的密度为1000kg/m3，求离心泵轴功率kW ？

解（1） 在贮水槽1、高位槽2两截面间列柏努利方()e

f p

H z h g ρ?=?++∑

222252

20(0.7850.04)0.02 3.231020.0429.81f Q l u h Q d g λ?=??=??=??∑

523 3.2310e H Q =+?5218610H Q

=-

?3334.0310(/)14.51(/)Q m s m h -=?=（2） 5218610H

Q =-?334.0310(/)Q m s -=?53218610(4.0310)8.26H m -=-???=0.5021000102HQ g HQ N KW ρρηη===6、现有一台离心泵，允许吸上真空度Hs=6m ， 用来输送的清水，已知流量为20m3/h ，吸入管内径为50mm ，吸入管的全部阻力损失为∑Hf =1.5mH2O ，当地大气压为10 mH2O 。试计算此泵的允许安装高度为多少米？ 解：泵吸入口的流速()1222043600 2.831//40.05Q u m s d ππ?===?212g s

f u H H H

g =--∑2

2.8316 1.560.409 1.5 4.09129.807m =--=--=?7、欲用离心泵将20℃水以30 m3 /h 的流量由水池打到敝口高位槽，两液面均保持不变，液面高差为18m ，泵的吸入口在水池液面上方2m 处。泵的吸入管路全部阻力为1mH2O 柱，出口管的全部阻力为3mH2O ， 泵的效率为0.6。 （1）求泵的轴功率；（2）若已知泵的允许吸上真空高度为6m ，问上述安装 高度是否合适？（动压力可忽略）。水的密度1000kg/m3。

解：在1、2两截面间列柏努利方程： 2

22121

,122f u u P P H z h g g ρ---=?+++∑

181322H m =++=30

221000360031021020.6QH N kW ρη??=

==?轴2

61522in

g s u H H H m m g =--=-=

0.1at 。管路总长为20m （包括全部局部阻力的当量长度）

，管路直径为50mm ，摩擦系数为0.02，密度为800kg/m3。离心泵的特性曲线可表示为H=20－1.12×105Q2，式中Q 以m3 /s 表示。试求原料输送量及泵的理论或有效功率为多少？ 解：在原料槽1、精馏塔2两截面间列柏努利方()2

2

40.050.50.19.81100.022*******.810.0529.81e Q

H π?? ? ? ?

?-?????=++???5213 1.0610e H Q

=+?5220 1.1210H Q

=-

?Q=5.67×10－3m3/s

()

2

5320 1.1210 5.671016.4H m -=-??=316.4 5.67108009.81729.8e N HQ g W ρ-==????=9、用3B33型泵从敞口容器将水送到别处，流率为55m3/h ，查得该流量下的允许吸上真空度为3m 。吸入管压头损失为1m ，忽略液体在吸入管的动压头。当地大气压736mmHg 。 （1）3B33的B 指的是什么；（2）输送20?C 水时，泵的安装高度？

解： （1）B 指清水泵。 （2）根据 21

2g s f u H H H g

=--312g s f H H H m =-=-=

10、用安装在液面上方2米的泵输送流量为12m3/h 的20℃水， 泵的出口处压力表读数1.9at （表），泵入口处真空表读数140mmHg ，轴功率1.20kW ，电动机转数2900转/分，真空表与压力表距离0.7m, 出口管与入口管直径相同。若泵的允许吸上真空度为6m ，吸入管的全部阻力为1m 水柱，动压头可忽略。 求：（1）泵的压头H ； （2）泵的安装高度是否合适？ 解列真空表与压力表间柏努力方程，以真空表为水平基

2

02f

P u H h H g g ρ??=+++431.99.8110140133.30.721.69.810H m ??+?=+=?2

101601522g s f u H H H m m

g

-=--=--=<安装高度合适 1、某板框过滤机框空的长、宽、厚为250 mm×250 mm×20 mm ，框数为8，以此过滤机恒压过滤某悬浮液，测得过滤时间为8.75 min 与15 min 时的滤液量分别为0.15 m3及0.20 m3，试计算过滤常数K 。 解过滤面积A = 8×

2×0.25×0.25 = 1.0 m2 222e V VV KA θ+=2

2

0.1520.1518.75e V K +?=??22

0.2020.20115e V K +?=??52

5.010/K m s -=?2、以板框压滤机恒压过滤某悬浮液，过滤面积10 m2，操作压差1.96×105 Pa 。每一循环过滤15 min 得滤液2.91 m3。过滤介质阻力不计。设滤饼不可压缩。 （1）该机生产能力为4.8m3/h 滤液，求洗涤、装拆总共需要的时间及过滤常数K 。 （2）若压差降至9.81×104Pa ，过滤时间及过滤量不变，其他条件不变，需多大过滤面积？ （3）如改用回转真空过滤机，转一圈得滤液0.2m3，转速为多少才可以维持生产能力不变？

解： （1）恒压过滤，介质阻力忽22V KA θ

=22

32222.91 5.6510(/min)

1015V K m A θ-===?

?W

D

V

V

Q θθθθ=

=

++∑

21.4(min)

W D θθ+

=（2） 22V KA θ

=1112s A K k P -∝=

?2A P A P '?=='?2214.1()A A m '==（360Q nV

=0.4(/min)n r =3、用某叶滤机恒压过滤钛白水悬浮液。滤叶每侧过滤面积为（0.81）2m2，共10只滤叶。测得：过滤10min 得滤液1.31m3；再过滤10min 共得滤液1.905m3。已知滤饼与滤液体积比v=0.1。试问： （1）过滤至滤饼厚为21mm 即停止，过滤时间是多少? （2）若滤饼洗涤与辅助时间共45min ，其生产能力是多少?（以每小时得的滤饼体积计） 解

（1）过滤时过滤面积A = 10×2×0.812 = 13.12 m2 222e V VV KA θ+=221.312 1.3113.1210e V K +?=??22

1.9052 1.90513.1220e V K +?=??30.1374()e V m =321.2110(/min)K m -=

?30.02113.120.0210.276()c V A m =?=?=3

2.755()c E V V m v ==222E E e E V V V KA θ+=40.2(min)E θ

=（2）生产能E E

E W D vV vV Q θθθθ==++∑

3333.2310(/min)0.194(/)

Q m m h -=?=（滤饼）4、在3×105Pa 的压强差下对钛白粉在水中的悬浮液进行过滤实验，测得过滤常数K=5×10-5m2/s 、qe=0.01m3/m2，又测得滤饼体积与滤液体积之比v=0.08。现拟用有38个框的BMY50/810-25型板框压滤机处理此料浆，过滤推动力及所用滤布也与实验用的相同。试求：（1）过滤至框内全部充满滤渣所需的时间；

（2）过滤完毕，以相当于滤液量1/10的清水进行洗涤，求洗涤时间；（3）若每次卸渣、重装等全部解过滤面积：A = 38×2×0.812 = 49.86 m2 框内全部充满滤渣，滤饼体积： ?

20.02549.860.025 1.2465()c V A m ?=?==

230.810.025380.6233()

c V m =??=320.1563(/)c V q m m vA

==222e

q qq KA θ

+=551()

s θ=

（2）洗涤时间： 5

3

1 1.87410(/)42()8()

W e e dV KA KA

m s d q q q q θ-??=?

==? ?++??3

0.10.156349.86/418()1.87410W w W

dV V s d θθ-????=== ????（3）生产能力： 3

3600 1.202(/)5514181560

c V Q m h ?==++?（滤饼）5、用板框过滤机过滤某悬浮液，一个操作周期内过滤 20分钟后共得滤液 4 m3 （滤饼不可压缩，介质阻力可略）。若在一个周期内共用去辅助时间30分钟。求： （1）该机的生产能力 （2）若操作表压加倍，其它条件不变（物性，过滤面积，过滤时间与辅助时间），该机生产能力提高了多少？

解3340.08(/min) 4.8(/)2030W D V Q m m h θθθ=

===+++（2）表压加倍： 22V KA θ=122s K k p k p

-=?=

?V

p ∝?2p Q V Q V p '''?===?32 6.8(/)Q Q m h '==36.8 4.82(/)Q Q m h '-=-

=6、对某悬浮液进行恒压过滤。已知过滤时间为300 s 时，所得滤液体积为0.75 m3，且过滤面积为1

m2，恒压过滤常数K=5×

10-3 m2/s 。若要再得滤液体积0.75 m3，则又需过滤时间为多少？ 解： 22

2e V

VV KA θ+=2320.7520.755101300e V -+?=???3

0.625()e V m =222e V V V KA θ'''+=2321.52 1.50.625825()5101

s θ-+??'==??525()s θθθ'?=-

=7、一小型板框压滤机有框10块，长宽各为0.2 m ，在2at （表压）下作恒压过滤共二小时滤框充满共得滤液160 l ，每次洗涤与装卸时间为1 hr ，若介质阻力可忽略不计。求：（1）过虑常数K ，洗涤速率。 （2）若表压增加一倍，其他条件不变，此时生产能力为若干？

（1） 解过滤面积：A = 10×2×0.22 = 0.8 m2 22V KA θ=2320.160.02(/)0.82K m h ==

?2310.01(/)42W dV KA m h d V θ??

=?

= ???（2）生产能力 22

V KA θ=122s

K k p k p -=?=

?V p ∝?2p V V p ''?==?320.226()

V

V m '==30.2260.08(/)21V Q m h θ===∑

+8、某板框压滤机的过滤面积为0.4 m2，在恒压下过滤某悬浮液，4 hr 后得滤液80 m3，过滤介质阻力

可略去不计。试求：

（1）若其它情况不变，但过滤面积加倍，可得多少滤液？ （2）若其它情况不变，但操作时间缩短为2 hr ，可得多少滤液？

（3）若在原表压下过滤4 hr 后，再用5 m3水洗涤滤饼，需多长洗涤时间？设滤液与水性质相近。 解（1）过滤面积加倍 22V KA θ

=22222211V A V A

=

3

2

160()

V m =（2）操作时间缩短 22

V KA θ=2222221

1

V A V A =

3255.6()V m =（3）洗涤时间 2

2V KA θ=2311 2.5(/)442W E dV dV KA m h d d V

θ

θ????=?=?=

? ?

????2()W

W W

V h dV d θθ==??

???

9、一小型板框过滤机，过滤面积为0.1 m2，恒压过滤某一种悬浮液。得出下列过滤方程式：（q +10）2=250（θ+0.4）式中q 以l/m2，θ以分钟计。试求：（1）经过249.6分钟获得滤液量为多少？ （2）当操作压力加大1倍，设滤饼不可压缩同样用249.6分钟将得到多少滤液量。 解233.9()V V l '==（1

） 2(10)250(4)q θ+=+Θ＝249.6min 2240(/)q l m

=2400.124()V qA l ==?=（2） 22

V KA θ=122s K k p k p -=?=?V p ∝?2p V V p ''?==?1（已讲）

、某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100 mm ，其导热系数分别为0.9 W/（ｍ·

℃）及0.7 W/（ｍ·℃）。待操作稳定后，测得炉壁的内表面温度为700℃， 外表面温度为130℃。为减少燃烧炉的热损失，在普通砖的外表面增加一层厚度为40 mm, 导热系数为0.06 W/

（ｍ·

℃）的保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃，外表面温度为90℃。设两层材料的导热系数不变。计算加保温层后炉壁的热损失比原来减少百分之几？ 解加保温层前，是双层平壁的热传导 213112127001302240/0.10.10.90.7t t q w m b b λλ--===++

加保温层后，是三层平壁的热传导 热损失减少的百分数 121224070768.4%2240q q q --==2

14231212374090

707/0.10.10.04

0.90.70.06

t t q w m b b b λλλ--===++++2（已讲）、外径为426 mm 的蒸气管道，其外包扎一层厚度为426 mm 的保温层，保温材料的导热系数可取为0.615 W ／(ｍ·℃)。若蒸汽管道的外表面温度为177℃，保温层的外表面温度为38℃，求每米管长的热损失。 解r2 = 0.426/2 = 0.213 m r3 = 0.213 + 0.426 = 0.639 m 2323

m

t t t t Q b R

S λ--==323233222()ln ln m S S L r r S S r S r π--==每米管长的热损失 233

22()2(17738)489/0.639ln ln 0.213t t Q w m r L r πλπλ--===3、在一套管换热器中，用水蒸气加热空气，已知空气侧的对流给热系数为 40W/(m2?℃)，蒸汽冷凝侧的对流给热系数为5000W ／(m2?℃)，现欲提高此传热过程的总传热系数，应从何着手解决？试用具体

数据说明理由。

（注：管壁热阻及污垢热阻可忽略，空气湍流）。 解11o o o Si so i i i m o d d bd R R K d d d αλα=+++++当忽略管壁及污垢热阻时： 1211111500040K αα=+=+

K=39.7 W/m2.℃ 由于α 1>> α 2，故应设法增大α 2之值 湍流： 0.8

0.4

0.023Pr i i d u d ρλαμ??= ??? 在管程允许的压力降范围内增大空气的流量，设将空气流量提高2.4倍，

0.80.8222.4 2.44080αα'==?=W/m 2.℃ 121178.71111500080K αα'===++'W/m2.℃ 78.7

1.9839.7

K K '==若将α 1提高一倍， α 1’=10000 W/m2.℃ 12

1

139.8

1111

1000040

K αα'=

=

=++'W/m2.℃

39.8 1.039.7

K K '=≈

4. 某厂精馏塔顶，采用列管式冷凝器，共有φ25×2.5mm 的管子60根， 管长为2m ，蒸汽走管间，冷却水走管内，水的流速为1m/s 。进、出口温度分别为20℃和60℃，在定性温度下水的物性数据

为:ρ=992.2kg/m3,λ=0.6338W/(m·℃) μ=6.56×10-4Pa.s Pr=4.31 （1）求管内水的对流给热系数； （2）如使总管数减为50根，水量和水的物性视为不变，此时管内水的对流给热系数又为多大? 解440.021992.2Re 3.025********.5610du ρμ-??===?>?(1) 0.8

0.023Pr n i i d u d ρλαμ??= ???

Re 10000,0.6Pr 120,><<管长与管径比 60/>i d l 应用范围： 0.6Pr 4.31120<=<2100600.02

L d ==>40.80.4

0.63380.023(3.02510) 4.3150240.02α=????=W/m2.℃ （2）当管子根数减少时，流速变大

nu n u ''

=60()()1 1.2/50n u u m s n '==?='0.8()u u αα''=0.80.8()5024 1.25813u u αα''==?=W/m 2.℃

5.一套管换热器，由φ48×3mm 和φ25×2.5mm 的钢管组成，两种流体在内管和环隙流过，分别测得对流给热系数为α1和α2，若两流体的流量保持不变，并忽略出口温度变化对物性所产生的影响。求将内管改φ32×2.5mm 后，管内对流给热系数有何变化?（假设流动状态皆为湍流）

解原内管外径d1=25 mm 新内管外径d1’=32 mm 原内管内径d2=20 mm 新内管内径d2’=27 mm 0.8

0.023Pr n i

i d u d ρλαμ??= ???1.81i d

α=∝

1.8'20()0.58327αα

∴

==6. 一套管换热器用133℃的饱和水蒸汽将管内的氯苯从33℃加热到73℃，氯苯流量为 5500kg/h 。现因某种原因，氯苯流量减少到3300kg/h ，但其进出口温度维持不变，试问此时饱和蒸汽温度应为多少才能满足要求？此时饱和水蒸汽冷凝量为原工况的百分之几？（设两种工况下的蒸汽冷凝热阻，管壁热阻，垢层热阻及热损失均可略，且氯苯在管内作湍流流动，忽略两工况下蒸汽汽化潜热的变化） 解： 热平衡方程 ()

12t t c W r W Q pc c h -=?=总传热速率方程 m Q KS t =?()

21C PC m W C t t KS t -=?(1) (

)

21C PC m W C t t K S t '''-=?(2) 11o o o Si so i i

i m o d d bd R R K d d d αλα=+++++

当忽略管壁及污垢热阻时： 1o

i i d K d α≈0.8

0.40.023Pr i i d u d ρλαμ??= ???

0.80.8u Q αα∝?∝0.8K Q ∝0.833000.665500K K K ??'== ???()()

1212ln 15500:23300ln T t T t K T t K T t '-'-=-'-得12550013333ln 0.66ln 0.567330013373T t T t '--=?='--()

125.9T C '=?/0.6m h h m

K t W W K t ?'=='?7. 重油和原油在单程套管换热器中呈并流流动，两种油的初温分别为243℃和128℃；终温分别为167℃和157℃。若维持两种油的流量和初温不变，而将两流体改为逆流，试求此时流体的平均温度差及它们的终温。假设在两种流动情况下，流体的物性和总传热系数均不变化，换热器的热损失可以忽略。 解： 以上标’表示并流情况。

19.4418.92100% 2.75%18.92-?=35.918.92100%89.75%18.92-?=根据热平衡方程和传热速率方程可得： 1221()()m

h ph C pc Q KS t W C T T W C t t ''''=?=-=-1221()()m h ph C pc Q KS t W C T T W C t t =?=-=-12211221

m

m t T T t t Q Q t T T t t ''''?--===?--1221122112211221()()()()()()()()m m t T T t t T T t t t T T t t T t T t '''''?------==?------2121(243167)(157128)47m m

t t t t t t '?---==??-??-?(243128)(167157)43115ln 10m t ---'?==℃

212121ln

4743()t t t t t t ??=?-??-?2147ln 1.093

43

t t ?==? 1.09321 2.98t e t ?==?8. 一套管式换热器管内流体的对流传热系数α i = 20 W/(m2·℃)，管间流体的对流传热系数α o = 350 W/(m2·℃)。若将管内和管间两种流体的对流传热系数分别提高一倍，总传热系数K 分别相应增加多少？（管壁热阻及污垢热阻可忽略不计，管壁厚度按薄壁管处理） 解： ()()

22

243 2.98128t T -=-()222.98128243t T =--+12211221

m m t T T t t Q Q t T T t t ''''?--===

?--()220.38243128

t T =-+t2=161.3℃，T2=155.4℃

2121(243161.3)(155.4128)

49.71.093ln m t t t t t ?-?---?=

==??℃ 11o o o Si so i i i m o d d bd R R K d d d αλα=++++

111i o K αα=+11120350K =+K=18.92 W/(m2·℃) （1）管内对流传热系数增加一倍

11140350K =+K=25.9 W/(m2·℃) 增加了89.75%

（2）管外对流传热系数增加一倍 11120700K =+K=19.44 W/(m2·℃) 增加了2.75% 9、在列管式换热器中用水冷却油，水在管内流动。已知管内水侧对流传热系数α i 为349 W/(m2·℃)，管外油侧对流传热系数αo 为258 W/(m2·℃) 。换热器在使用一段时间后，管壁面两侧均有污垢形成，水侧的污垢热阻Rsi 为0.00026(m2·℃)/W ，油侧的污垢热阻为0.000176(m2·℃)/W 。若此换热器可按薄壁管处理，管壁导热热阻忽略不计。 求：（1）产生污垢后热阻增加的百分数； （2）总传热系数K 。 （1）产生污垢前的热阻 解： 111110.00674349258i o K αα=+=+=(m2·℃)/W

产生污垢后的热阻 1110.007176Si so i o R R K αα=+++=(m2·℃)/W

热阻增加了

6.47% 0.0071760.00674100% 6.47%0.00674

-?=（2）总传热系数

1

0.007176K

=K=139.35 W/(m2·℃)

流体力学计算题及答案

流体力学计算题及答案

第二章 例1：用复式水银压差计测量密封容器内水面的相对压强，如图所示。已知：水面高程z 0=3m, 压差计各水银面的高程分别为z 1=0.03m , z 2=0.18m , z 3=0.04m, z 4=0.20m, 水银密度 3 /13600m kg ρ='，水的密度3 /1000m kg ρ= 。试求水面的相 对压强p 0。 解： a p z z γz z γz z γp =-----+)(')(')(3412100Θ ) ()('1034120z z γz z z z γp ---+-=∴ 例2：用如图所示的倾斜微压计测量两条同高 程水管的压差。该微压计是一个水平倾角为θ的

Π形管。已知测压计两侧斜液柱读数的差值为L=30mm ，倾角θ=30°，试求压强差p 1 – p 2 。 解： 2 24131 )()(p z z γz z γp =-+--Θ θ L γz z γp p sin )(4321=-=-∴ 例3：用复式压差计测量两条气体管道的压差（如 图所示）。两个U 形管的工作液体为水银，密度为ρ2 ，其连接管充以酒精，密度为ρ1 。如果水银面的高度读数为z 1 、 z 2 、 z 3、 z 4 ，试求压强差p A – p B 。解： 点1 的压强 ：p A )(21 2 2 2 z z γp p A --=的压强：点 ) ()(33211223z z γz z γp p A -+--=的压强：点 B A p z z γz z γz z γp p =---+--=)()()(3423211224 ) ()(32134122z z γz z z z γp p B A ---+-=-∴

流体力学计算题及答案.docx

例 1：用复式水银压差计测量密封容器内水面的相对压强，如图所示。已知：水面高程 z0=3m,压差计各水银面的高程分别为z1=0.03m, z 2=0.18m, z 3=0.04m, z 4=0.20m,水银密度ρ13600kg / m3，水的密度ρ 1000kg / m3。试求水面的相对压强p0。 解： p0γ(z0 z1 ) γ'( z2z1) γ'(z4z3 ) p a p0γ'(z2z1 z4z3 ) γ(z0 z1 ) 例 2：用如图所示的倾斜微压计测量两条同高程水管的压差。该微压计是一个水平倾角为 θ的Π形管。已知测压计两侧斜液柱读数的差值为L=30mm，倾角θ=30 °，试求压强差p1– p2。 解：p1γ(z3z1 )γ(z4z2 ) p2p1p2γ(z3z4 )γL sinθ 例 3：用复式压差计测量两条气体管道的压差（如图所示）。两个U形管的工作液体为水银， 密度为ρ2，其连接管充以酒精，密度为ρ 1 。如果水银面的高度读数为z1、 z 2、 z 3、z4，试求压强差p A– p B。

解：点 1 的压强： p A点2的压强： p2p Aγ2( z2z1 ) 点 3的压强： p3 p Aγ2( z2z1 )γ1( z2 z3 ) p4p Aγ2( z2z1 ) γ1(z2z3 ) γ2( z4z3 ) p B p A p Bγ2(z2 z1 z4z3 ) γ1( z2z3 )例 4：用离心铸造机铸造车轮。求A-A 面上的液体总压力。 解：p 1 2r2gz C p 1 2r2gz p a 22 在界面 A-A 上： Z = - h p 1 2r2gh p a F( p p a ) 2 rdr 21 2 R41 ghR2 R 2082 例 5：在一直径 d = 300mm，而高度 H= 500mm的园柱形容器中注水至高度h1 = 300mm， 使容器绕垂直轴作等角速度旋转。如图所示。 (1) 试确定使水之自由液面正好达到容器边缘时的转数n1； (2)求抛物面顶端碰到容器底时的转数 n2，此时容器停止旋转后水面高度 h2将为多少？ 解： (1)由于容器旋转前后，水的体积不变( 亦即容器中空 气的体积不变 ) ，有：图1d 2L1 d 2 (H h1 ) 424 L 2( H h1 ) 400 mm0.4 m 在 xoz 坐标系中，自由表面 2 r 2 1 的方程：z0 2g 对于容器边缘上的点，有： d 0.15m z0 r 2 2gz0 2 9.80.4 r 20.152 ∵ 2 n / 60L0.4m 18.67( rad / s) n1 606018.67 2 178.3 (r / min) 2 (2) 当抛物面顶端碰到容器底部时，这时原容器中的水将被甩出一部分，液面为图中2

(完整版)流体力学练习题及答案

流体力学练习题及答案 一、单项选择题 1、下列各力中，不属于表面力的是（ ）。 A ．惯性力 B ．粘滞力 C ．压力 D ．表面张力 2、下列关于流体粘性的说法中，不准确的说法是（ ）。 A ．粘性是实际流体的物性之一 B ．构成流体粘性的因素是流体分子间的吸引力 C ．流体粘性具有阻碍流体流动的能力 D ．流体运动粘度的国际单位制单位是m 2/s 3、在流体研究的欧拉法中，流体质点的加速度包括当地加速度和迁移加速度，迁移加速度反映（ ）。 A ．由于流体质点运动改变了空间位置而引起的速度变化率 B ．流体速度场的不稳定性 C ．流体质点在流场某一固定空间位置上的速度变化率 D ．流体的膨胀性 4、重力场中平衡流体的势函数为（ ）。 A ．gz -=π B ．gz =π C ．z ρπ-= D ．z ρπ= 5、无旋流动是指（ ）流动。 A ．平行 B ．不可压缩流体平面 C ．旋涡强度为零的 D ．流线是直线的 6、流体内摩擦力的量纲 []F 是（ ）。 A . []1-MLt B . []21--t ML C . []11--t ML D . []2-MLt 7、已知不可压缩流体的流速场为xyj zi x 2V 2+= ，则流动属于（ ）。 A ．三向稳定流动 B ．二维非稳定流动 C ．三维稳定流动 D ．二维稳定流动 8、动量方程 的不适用于( ) 的流场。 A ．理想流体作定常流动 in out QV QV F )()(ρρ∑-∑=∑

B．粘性流体作定常流动 C．不可压缩流体作定常流动 D．流体作非定常流动 9、不可压缩实际流体在重力场中的水平等径管道内作稳定流动时，以下陈述错误的是：沿流动方向( ) 。 A．流量逐渐减少B．阻力损失量与流经的长度成正比C．压强逐渐下降D．雷诺数维持不变 10、串联管道系统中,其各支管内单位质量流体的能量损失（）。 A．一定不相等B．之和为单位质量流体的总能量损失C．一定相等D．相等与否取决于支管长度是否相等 11、边界层的基本特征之一是（）。 A．边界层内流体的流动为层流B．边界层内流体的流动为湍流 C．边界层内是有旋流动D．边界层内流体的流动为混合流 12、指出下列论点中的错误论点：（） A．平行流的等势线与等流线相互垂直B．点源和点汇的流线都是直线 C．点源的圆周速度为零D．点源和点涡的流线都是直线 13、关于涡流有以下的论点，指出其中的错误论点：涡流区域的( )。 A．涡流区域速度与半径成反比B．压强随半径的增大而减小 C．涡流区域的径向流速等于零D．点涡是涡流 14、亚音速气体在收缩管中流动时，气流速度（）。 A．逐渐增大，压强逐渐增大B．逐渐增大，压强逐渐减小 C．逐渐减小，压强逐渐减小D．逐渐减小，压强逐渐增大 15、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生（）现象。 A．离心泵内液体温度上升B．气缚 C．离心泵内液体发生汽化D．叶轮倒转

流体力学题及答案

C (c) 盛有不同种类溶液的连通器 D C D 水 油 B B (b) 连通器被隔断 A A (a) 连通容器 1. 等压面是水平面的条件是什么 2. 图中三种不同情况，试问：A-A 、B-B 、C-C 、D-D 中哪个是等压面哪个不是等压面为什么 3 已知某点绝对压强为80kN/m 2，当地大气压强p a =98kN/m 2。试将该点绝对压强、相对压强和真空压强用水柱及水银柱表示。 4. 一封闭水箱自由表面上气体压强p 0=25kN/m 2，h 1=5m ，h 2＝2m 。求A 、B 两点的静水压强。

答：与流线正交的断面叫过流断面。 过流断面上点流速的平均值为断面平均流速。 引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算。8．如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问： (1)当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流是均匀流还是非均匀流

(2)当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非恒定流 (3)恒定流情况下，当判别第II 段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系 9 水流从水箱经管径分别为cm d cm d cm d 5.2,5,10321===的管道流 出，出口流速s m V /13=，如图所示。求流量及其它管道的断面平 均流速。 解：应用连续性方程 （1）流量：==33A v Q s l /10 3 -?

(2) 断面平均流速s m v /0625.01= , s m v /25.02=。 10如图铅直放置的有压管道，已知d 1=200mm ，d 2=100mm ，断面1-1处的流速v 1=1m/s 。求（1）输水流量Q ；（2）断面2-2处的平均流速v 2；（3）若此管水平放置，输水流量Q 及断面2-2处的速度v 2是否发生变化（4）图a 中若水自下而上流动，Q 及v 2是否会发生变化 解：应用连续性方程 （1）4.31=Q s l / （2）s m v /42= （3）不变。 （4）流量不变则流速不变。 11. 说明总流能量方程中各项的物理意义。 12. 如图所示，从水面保持恒定不变的水池中引出一管路，水流在管路末端流入大气，管路由三段直径不等的管道组成，其过水面积分别是A 1=，A 2=，A 3=，若水池容积很大，行近流速可以忽

计算流体力学课后题作业

课后习题 第一章 1.计算流体动力学的基本任务是什么 计算流体动力学是通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。 2.什么叫控制方程？常用的控制方程有哪几个？各用在什么场合？ 流体流动要受物理守恒定律的支配，基本的守恒定律包括：质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律。如果流动包含有不同组分的混合或相互作用，系统还要遵守组分守恒定律。如果流动处于湍流状态，系统还要遵守附加的湍流输运方程。控制方程是这些守恒定律的数学描述。 常用的控制方程有质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程、组分质量守恒方程。质量守恒方程和动量守恒方程任何流动问题都必须满足，能量守恒定律是包含有热交换的流动系统必须满足的基本定律。组分质量守恒方程，在一个特定的系统中，可能存在质的交换，或者存在多种化学组分，每种组分都需要遵守组分质量守恒定律。 4.研究控制方程通用形式的意义何在？请分析控制方程通用形式中各项的意义。 建立控制方程通用形式是为了便于对各控制方程进行分析，并用同一程序对各控制方程进行求解。

各项依次为瞬态项、对流项、扩散项、源项。 6.CFD商用软件与用户自行设计的CFD程序相比，各有何优势？常用的商用CFD软件有哪些？特点如何？ 由于CFD的复杂性及计算机软硬件条件的多样性，用户各自的应用程序往往缺乏通用性。 CFD商用软件的特点是 功能比较全面、适用性强。 具有比较易用的前后处理系统和其他CAD及CFD软件的接口能力，便于用户快速完成造型、网格划分等工作。 具有比较完备的容错机制和操作界面，稳定性高。 可在多种计算机、多种操作系统，包括并行环境下运行。 常用的商用CFD软件有PHOENICS、CFX、SRAR-CD、FIDAP、FLUENT。PHOENICS除了通用CFD软件应该拥有的功能外，PHOENICS软件有自己独特的功能：开放性、CAD接口、运动物体功能、多种模型选择、双重算法选择、多模块选择。 CFX除了可以使用有限体积法外，还采用基于有限元的有限体积法。用于模拟流体流动、传热、多相流、化学反应、燃烧问题。其优势在于处理流动物理现象简单而几何形状复杂的问题。 SRAR-CD基于有限体积法，适用于不可压流体和可压流的计算、热力学的计算及非牛顿流的计算。它具有前处理器、求解器、后处理器三大模块，以良好的可视化用户界面把建模、求解及后处理与全部的物理模型和算法结合在一个软件包中。

(完整版)工程流体力学习题集及答案

第1章 绪论 选择题 【1.1】 按连续介质的概念，流体质点是指：（a ）流体的分子；（b ）流体内的固体颗粒； （c ）几何的点；（d ）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。 解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 （d ） 【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a ）切应力和压强；（b ）切应力和剪切变 形速度；（c ）切应力和剪切变形；（d ）切应力和流速。 解：牛顿内摩擦定律是 d d v y τμ =，而且速度梯度d d v y 是流体微团的剪切变形速度 d d t γ，故d d t γ τμ=。 （b ） 【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是：（a ）m 2 /s ；（b ）N/m 2 ；（c ）kg/m ；（d ）N·s/m 2 。 解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2 。 （a ） 【1.4】 理想流体的特征是：（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RT p =ρ 。 解：不考虑黏性的流体称为理想流体。 （c ） 【1.5】当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（a ）1/20 000；（b ） 1/1 000；（c ）1/4 000；（d ）1/2 000。 解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约 95d 1 d 0.51011020 000k p ρ ρ -==???= 。 （a ） 【1.6】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a ）能承受拉力，平衡时 不能承受切应力；（b ）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c ）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d ）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。 解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。 （c ） 【1.7】下列流体哪个属牛顿流体：（a ）汽油；（b ）纸浆；（c ）血液；（d ）沥青。 解：满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 （a ） 【1.8】 15C o 时空气和水的运动黏度6215.210m /s υ-=?空气，621.14610m /s υ-=?水，这说明：在运动中（a ）空气比水的黏性力大；（b ）空气比水的黏性力小；（c ）空气 与水的黏性力接近；（d ）不能直接比较。 解：空气的运动黏度比水大近10倍，但由于水的密度是空气的近800倍，因此水的黏度反而比空气大近50倍，而黏性力除了同流体的黏度有关，还和速度梯度有 关，因此它们不能直接比较。 （d ） 【1.9】 液体的黏性主要来自于液体：（a ）分子热运动；（b ）分子间内聚力；（c ）易变形 性；（d ）抗拒变形的能力。解：液体的黏性主要由分子内聚力决定。 （b ）

流体力学试题及答案

流体力学复习题 -----2013制 一、填空题 1、1mmH2O=9.807Pa 2、描述流体运动的方法有欧拉法和拉格朗日法。 3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性。 4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时粘性力与惯性力的对比关系。 5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并 联 后总管路的流量Q为Q=Q1+Q2，总阻抗S为。串联后总管路的流量Q为Q=Q1=Q2，总阻抗S为S1+S2。 6、流体紊流运动的特征是脉动现行，处理方法是时均法。 7、流体在管道中流动时，流动阻力包括沿程阻力 和局部阻力。 8、流体微团的基本运动形式有：平移运动、旋转流动和变形运动。 9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数，他反映了 惯性力与弹性力的相对比值。

11、理想流体伯努力方程 z + p + u + + + 10、稳定流动的流线与迹线 重合 。 r 2 g 2 = 常数中，其中 z + p r 称为 测压管 水头。 12、一切平面流动的流场，无论是有旋流动或是无旋流动 都存在 流线 ，因而一切平面流动都存在 流函数 ， 但是，只有无旋流动才存在 势函数。 13、雷诺数之所以能判别 流态 ，是因为它反映了 惯性力 和 粘性力 的对比关系。 14、流体的主要力学性质有 粘滞性 、 惯性 、 重力 性 、 表面张力性 和 压缩膨胀性 。 15、毕托管是广泛应用于测量 气体和 水流一种仪器。 16、流体的力学模型按粘性是否作用分为 理想气体 和 粘性气体 。作用与液上的力包括 质量力， 表面力。 17、力学相似的三个方面包括 几何相似 、 运动 相似 与 动力相似 。 18、流体的力学模型是 连续介质 模型。 19、理想气体伯努力方程 p （z 1 - z 2）（γ α - γ g ） ρu 2 2 中， p （z 1 - z 2） （γ α - γ g ） 称 势压 ， p + ρu 2 2 全压 ，

流体力学与传热习题参考解答(英文).

1. Water is pumped at a constant velocity 1m/s from large reservoir resting on the floor to the open top of an absorption tower. The point of discharge is 4 meter above the floor, and the friction losses from the reservoir to the tower amount to 30 J/kg. At what height in the reservoir must the water level be kept if the pump can develop only60 J/kg? 2222112f 1U P U P w=Z g+h (Z g+)22ρρ ++-+ U 1=0 12P =P 10Z = W=60j/kg f h 30/kg = 2U =1m/s 2(60300.5)/g 3m Z =--= 21Z Z Z 431m ?=-=-= 2. The fluid (density 1200 kg/m 3 ) is pumped at a constant rate 20 m 3 /h from the large reservoir to the evaporator. The pressure above the reservoir maintains atmosphere pressure and the pressure of the evaporator keeps 200 mmHg (vacuum). The distance between the level of liquid in the reservoir and the exit of evaporator is 15 meter and frictional loss in the pipe is 120 J/kg not including the exit of evaporator, what is the pump effective work and power if the diameter of pipe is 60 mm? 22112212f U U Z g+W Z g+h 22 ρρP P ++=++ 10P = 5422200P x1.013x10 2.67x10N /m 760 =-=- 31200Kg /m ρ= 1U 0= f h 120J /kg = 22V 20U 1.97m /s A 3600*4006 ===π/*. 1Z 0= 2Z 15= 42 2.67x101.97W 15x9.81120246.88J /kg 12002 =-+++= N W Q 246.88x1200x20/3600=1646W ρ== 3. Water comes out of the pipe (Φ108x4 mm), as shown in Fig. The friction loss of the pipeline which does not cover the loss at the exit of pipe can be calculated by the following equation:

流体力学计算题

水银 题1图 高程为9.14m 时压力表G 的读数。 题型一：曲面上静水总压力的计算问题（注：千万注意方向，绘出压力体） 1、AB 曲面为一圆柱形的四分之一，半径R=0.2m ，宽度（垂直纸面）B=0.8m ，水深H=1.2m ，液体密度3 /850m kg =ρ，AB 曲面左侧受到液体压力。求作用在AB 曲面上的水平分力和铅直分力。（10分） 解：（1）水平分力： RB R H g A h P z c x ?- ==)2 (ργ…….(3分) N 1.14668.02.0)2 2 .02.1(8.9850=??- ??=，方向向右（2分）。 （2）铅直分力：绘如图所示的压力体，则 B R R R H g V P z ??? ? ????+-==4)(2πργ……….（3分） 1.15428.04 2.014.32.0)2.02.1(8.98502=???? ? ?????+?-??=，方向向下（2分） 。 l d Q h G B A 空 气 石 油 甘 油 7.623.66 1.52 9.14m 1 1

2．有一圆滚门，长度l=10m ，直径D=4.2m ，上游水深H1=4.2m ，下游水深H2=2.1m ，求作用于圆滚门上的水平和铅直分压力。 解题思路：（1）水平分力： l H H p p p x )(2 12 22121-=-=γ 方向水平向右。 （2）作压力体，如图，则 l D Al V p z 4 432 πγγγ? === 方向垂直向上。 3.如图示，一半球形闸门，已知球门的半径m R 1= ，上下游水位差m H 1= ，试求闸门受到的水平分力和竖直分力的 大小和方向。 解： (1)水平分力： ()2R R H A h P c πγγ?+===左,2R R A h P c πγγ?='=右 右左P P P x -= kN R H 79.30114.31807.92=???=?=πγ， 方向水平向右。 （２）垂直分力： V P z γ=，由于左、右两侧液体对曲面所形成的压力体均为半球面，且两侧方向相反，因而垂直方向总的压力为0。 4、密闭盛水容器，已知h 1=60cm,h 2=100cm ，水银测压计读值cm h 25=?。试求半径R=0.5m 的半球盖AB 所受总压力的水平分力和铅垂分力。

流体力学习题及答案-第一章

第一章 绪论 1-1 连续介质假设的条件是什么？ 答：所研究问题中物体的特征尺度L ，远远大于流体分子的平均自由行程l ，即l/L<<1。 1-2 设稀薄气体的分子自由行程是几米的数量级，问下列二种情况连续介质假设是否成立？ （1）人造卫星在飞离大气层进入稀薄气体层时； （2）假象地球在这样的稀薄气体中运动时。 答：（1）不成立。 （2）成立。 1-3 粘性流体在静止时有没有切应力？理想流体在运动时有没有切应力？静止流体没有粘性吗？ 答：（1）由于0=dy dv ，因此0==dy dv μτ，没有剪切应力。 （2）对于理想流体，由于粘性系数0=μ，因此0==dy dv μ τ，没有剪切应力。 （3）粘性是流体的根本属性。只是在静止流体中，由于流场的速度为0，流体的粘性没有表现出来。 1-4 在水池和风洞中进行船模试验时，需要测定由下式定义的无因次数（雷诺数）νUL =Re ， 其中U 为试验速度，L 为船模长度， ν为流体的运动粘性系数。如果s m U /20=，m L 4=，温度由C ?10增到C ?40时，分别计算在水池和风洞中试验时的Re 数。（C ?10时水和空气的运动粘性系数为410013.0-?和410014.0-?，C ?40时水和空气的运动粘性系数为4100075.0-?和410179.0-?）。 答：C ?10时水的Re 为：()() 72410154.6/10013.04)/(20Re ?=??==-s m m s m UL ν。 C ?10时空气的Re 为：()()72410714.5/10014.04)/(20Re ?=??==-s m m s m UL ν 。 C ?40时水的Re 为：()() 82410067.1/100075.04)/(20Re ?=??== -s m m s m UL ν。

流体力学试题(含答案)

流体力学试题(含答案)

全国2002年4月高等教育自学考试 工程流体力学试题 课程代码：02250 一、单项选择题(每小题1分，共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1.若流体的密度仅随( )变化而变化，则该流体称为正压性流体。 A.质量 B.体积 C.温度 D.压强 2.亚声速流动，是指马赫数( )时的流动。 A.等于1 B.等于临界马赫数 C.大于1 D.小于1 3.气体温度增加，气体粘度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.增加或减小 4.混合气体的密度可按各种气体( )的百分数来计算。 A.总体积 B.总质量 C.总比容 D.总压强

5.某单位购买了一台提升汽车的油压升降机(如图一所示)，原设计操纵方法是：从B管进高压油，A管排油时平台上升(图一的左图)；从A管进高压油，B管排油时平台下降。在安装现场工人不了解原设计意图，将A、B两管联在一起成为C管(图一的右图)。请你判断单靠一个C管通入高压油或排油，能操纵油压机升降吗?你的判断：( ) A.可以 B.不能动作 C.能升不能降 D.能降不能升 6.在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银U形管测压计(如图二)，当箱顶部压强p0=1个大气压时，两测压计水银柱高之差△h=h1-h2=760mm(Hg)，如果顶部再压入一部分空气，使p0=2个大气压时。则△h应为( ) A.△h=-760mm(Hg) B.△h=0mm(Hg) C.△h=760mm(Hg) D.△h=1520mm(Hg)

7.流体流动时，流场各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为( ) A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 8.流体在流动时，根据流体微团( )来判断流动是有旋流动还是无旋流动。 A.运动轨迹是水平的 B.运动轨迹是曲线 C.运动轨迹是直线 D.是否绕自身轴旋转 9.在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( ) A.重合 B.相交 C.相切 D.平行 10.图示三个油动机的油缸的内径D相等，油压P也相等，而三缸所配的活塞结构不同，三个油动机的出力F1，F2，F3的大小关系是(忽略活塞重量)( ) A.F1=F2=F3 B.F1>F2>F3 C.F1F2

【精品】流体力学与传热学教案设计

流体力学与传热学 流体静力学:研究静止流体中压强分布规律及对固体接触面的作用问题 流体动力学:研究运动流体中各运动参数变化规律，流体与固体作用面的相互作用力的问题 传热学研究内容：研究热传导和热平衡规律的科学上篇：流体力学基础 第一章流体及其主要力学性质 第一节流体的概念 一流体的概述 ⒈流体的概念：流体是液体和气体的统称 ⒉流体的特点:易流动性—在微小剪切力的作用下，都将连续不断的产生变形（区 别于固体的特点） ⑴液体：具有固定的体积；在容器中能够形成一定的自由表面；不可压缩性 ⑵气体;没有固定容积;总是充满所占容器的空间;可压缩性

二连续介质的模型 ⒈连续介质的概念 所谓连续介质即是将实际流体看成是一种假想的,由无限多流体质点所组成的稠密而无间隙的连续介质.而且这种连续介质仍然具有流体的一切基本力学性质. ⒉连续介质模型意义 所谓流体介质的连续性,不仅是指物质的连续不间断,也指一些物理性质的连续不间断性.即反映宏观流体的密度,流速,压力等物理量也必定是空间坐标的连续函数(可用连续函数解决流体力学问题）

第二节流体的性质 一密度—--表征流体质量性质 ⒈密度定义:单位体积内所具有的流体质量 ⑴对于均质流体:ρ=m/v 式中ρ-流体的密度（㎏/m 3） m-流体的质量（㎏） v —流体的体积（m 3) ⑵对于非均质流体:ρ=⒉比体积（比容)：单位质量流体所具有的体积（热力学和 气体动力学概念） ⑴对于均质流体：v=V/m=1/ρ（m 3/㎏) 3．液体的密度在一般情况下，可视为不随温度或压强而变化；但气体的密度则随温度和压强可发生很大的变化。 二流体的压缩性和膨胀性 dv dm v m v =??→?0lim

流体力学计算题及答案

第二章 例1：用复式水银压差计测量密封容器内水面的相对压强，如图所示。已知：水面高程z 0=3m,压差计各水银面的高程分别为z 1=0.03m, z 2=0.18m, z 3=0.04m, z 4=0.20m, 水银密度 3/13600m kg ρ='，水的密度3/1000m kg ρ= 。试求水面的相对压强p 0。 解： a p z z γz z γz z γp =-----+)(')(')(3412100Θ )()('1034120z z γz z z z γp ---+-=∴ 例2：用如图所示的倾斜微压计测量两条同高程水管的压差。该微压计是一个水平倾角为θ的Π形管。已知测压计两侧斜液柱读数的差值为L=30mm ，倾角θ=30°，试求压强差p 1 – p 2 。 解： 224131)()(p z z γz z γp =-+--Θ θL γz z γp p sin )(4321=-=-∴ 例3：用复式压差计测量两条气体管道的压差（如图所示）。两个U 形管的工作液体为水银，

密度为ρ2 ，其连接管充以酒精，密度为ρ1 。如果水银面的高度读数为z 1 、 z 2 、 z 3、 z 4 ，试求压强差p A – p B 。解： 点1 的压强 ：p A )(21222z z γp p A --=的压强：点 )()(33211223z z γz z γp p A -+--=的压强：点 B A p z z γz z γz z γp p =---+--=)()()(3423211224 )()(32134122z z γz z z z γp p B A ---+-=-∴ 例4：用离心铸造机铸造车轮。求A-A 面上的液体总压力。 解： C gz r p +??? ??-=2 2 21 ωρΘ a p gz r p +?? ? ??-=∴2 2 21ωρ 在界面A-A 上：Z = - h a p gh r p +?? ? ??+=∴2221ωρ?? ? ??+=-=∴ ? 2420 218122)(ghR R rdr p p F a R ωπρπ 例5：在一直径d = 300mm ，而高度H = 500mm 的园柱形容器中注水至高度h 1 = 300mm ，使容器绕垂直轴作等角速度旋转。如图所示。 (1)试确定使水之自由液面正好达到容器边缘时的转数n 1； (2)求抛物面顶端碰到容器底时的转数n 2，此时容器停止旋转后水面高度h 2将为多少？ 解：(1)由于容器旋转前后，水的体积不变(亦即容器中空气的体积不变)，有： 1421 4 221ππd L d H h ?=-() ∴=-==L H h mm m 2400041(). 在xoz 坐标系中，自由表面1的方程： g r z 22 20ω= 对于容器边缘上的点，有： m L z m d r 4.015.02 0==== 图

流体力学与传热学

1、对流传热总是概括地着眼于壁面和流体主体之间的热传递，也就是将边界层的（热传导）和边界层外的（对流传热）合并考虑，并命名为给热。 2、在工程计算中，对两侧温度分别为 t1,t2 的固体，通常采用平均导热系数进行热传导计算。平均导热系数的两种表示方法是或。答案；λ = 3、图 3-2 表示固定管板式换热器的两块管板。由图可知，此换热器为或。体的走向为 管程，管程流 1 1 4 2 2 3 3 5 图 3-2 3-18 附图答案：4；2 → 4 → 1 → 5 → 3；3 → 5 → 1 → 4 → 2 4、4.黑体的表面温度从 300℃升至 600℃，其辐射能力增大到原来的（5.39）倍. 答案: 5.39 分析: 斯蒂芬-波尔兹曼定律表明黑体的辐射能力与绝对温度的 4 次方成正比, ? 600 + 273 ? 摄氏温度,即 ? ? =5.39。 ? 300 + 273 ? 5、 3-24 用 0.1Mpa 的饱和水蒸气在套管换热器中加热空气。空气走管内， 20℃升至 60℃，由则管内壁的温度约为（100℃） 6、热油和水在一套管换热器中换热，水由 20℃升至 75℃。若冷流体为最小值流体，传热效率 0.65，则油的入口温度为 (104℃)。 7、因次分析法基础是 (因次的一致性)，又称因次的和谐性。 8、粘度的物理意义是促使流体产生单位速度梯度的(剪应力) 9、如果管内流体流量增大 1 倍以后，仍处于滞流状态，则流动阻力增大到原来的(2 倍) 10、在滞流区，若总流量不变，规格相同的两根管子串联时的压降为并联时4 倍。 11、流体沿壁面流动时，在边界层内垂直于流动方向上存在着显著的（速度梯度），即使（粘度）很小，（内摩擦应力）仍然很大，不容忽视。 12、雷诺数的物理意义实际上就是与阻力有关的两个作用力的比值，即流体流动时的（惯性力）与（粘性力）之比。 13、滞流与湍流的本质区别是（滞流无径向运动，湍流有径向运动） 二、问答题：问答题： 1、工业上常使用饱和蒸汽做为加热介质而不用过热蒸汽，为什么？答：使用饱和蒸汽做为加热介质的方法在工业上已得到广泛的应用。这是因为饱和蒸汽与低于其温度的壁面接触后，冷凝为液体，释放出大量的潜在热量。虽然蒸汽凝结后生成的凝液覆盖着壁面，使后续蒸汽放出的潜热只能通过先前形成的液膜传到壁面，但因气相不存在热阻，冷凝传热的全部热阻只集中在液膜，由于冷凝给热系数很大，加上其温度恒定的特点，所以在工业上得到日益广泛的应用。如要加热介质是过热蒸汽，特别是壁温高于蒸汽相应的饱和温度时，壁面上就不会发生冷凝现象，蒸汽和壁面之间发生的只是通常的对流传热。此时，热阻将集中在靠近壁面的滞流内层中，而蒸气的导热系数又很小，故过热蒸汽的对流传热系数远小于蒸汽的冷凝给热系数，这就大大限制了过热蒸汽的工业应用。 2、下图所示的两个 U 形管压差计中,同一水平面上的两点 A、或 C、的压强是否相等？ B D P1 A P2 p 水 B C 空气 C 水银图 1－1 D 水 P1 1－1 附图 P2 A B D p h1 。 答：在图 1—1 所示的倒 U 形管压差计顶部划出一微小空气柱。空气柱静止不动，说明两侧的压强相等，设为 P。由流体静力学基本方程式： p A = p + ρ空气 gh1 + ρ水 gh1 p B = p + ρ空气 gh1 + ρ空气 gh 1 Q ρ水 > ρ空气 p C = p + ρ空气 gh1 ∴ p A> pB 即 A、B 两点压强不等。而

流体力学习题及参考答案

09流体力学习题1及参考答案 一、单项选择题（共15分，每小题１分） 1、下列各力中，属于质量力的是（ ）。 A ．离心力 B ．摩擦力 C ．压力 D ．表面张力 2、下列关于流体粘性的说法中，不准确的说法是（ ）。 A ．粘性是实际流体的固有属性 B ．构成流体粘性的因素是流体分子间的吸引力 C ．流体粘性具有传递运动和阻碍运动的双重性 D ．动力粘度与密度之比称为运动粘度 3、在流体研究的欧拉法中，流体质点的加速度由当地加速度和迁移加速度组成，当地加速度反映（）。 A ．流体的压缩性 B ．由于流体质点运动改变了空间位置而引起的速度变化率 C ．流体速度场的不稳定性 D ．流体速度场的不均匀性 4、重力场中流体的平衡微分方程为（ ）。 A ．gdz dp -= B ．gdz dp ρ= C ．dz dp ρ-= D ．gdz dp ρ-= 5、无旋流动是指（ ）的流动。 A ．速度环量为零 B ．迹线是直线 C ．流线是直线 D ．速度环量不为零 6、压强的量纲 []p 是（ ）。 A.[]2-MLt B.[]21--t ML C.[]11--t ML D.[]1 -MLt 7、已知不可压缩流体的流速场为 则流动不属于（ ）。 A ．非均匀流 B ．非稳定流动 C ．稳定流动 D ．三维流动 0 ),,() ,(?? ???===w t z x f z y f u υ

8、动量方程的适用条件是( ) 。 A ．仅适用于理想流体作定常流动 B ．仅适用于粘性流体作定常流动 C ．适用于理想流体与粘性流体作定常或非定常流动 D ．适用于理想流体与粘性流体作定常流动 9、在重力场中作稳定流动的系统，沿流动方向总水头线维持水平的条件是 ( ) 。 A ．管道是水平放置的 B ．流体为不可压缩流体 C ．管道是等径管 D ．流体为不可压缩理想流体 10、并联管道系统中,其各支管内单位质量流体的能量损失（ ）。 A ．不相等 B ．之和为总能量损失 C ．相等 D ．不确定 11、边界层的基本特征之一是（ ）。 A ．边界层内流体的流动为层流 B ．与物体的特征长度相比，边界层的厚度很小 C ．边界层厚度沿流动方向逐渐减薄 D ．边界层内流体的流动为湍流 12、指出下列论点中的错误论点：（） A ．平行流的等势线与流线相互平行 B ．涡流的径向速度为零 C ．无旋流动也称为有势流动 D ．点源的圆周速度为零 13、关于涡流有以下的论点，指出其中的错误论点：( )。 A ．以涡束诱导出的平面流动，称为涡流 B ．点涡是涡流 C ．涡流的流线是许多同心圆 D ．在涡流区域速度与半径成正比 14、超音速气体在收缩管中流动时，气流速度（）。 A ．逐渐增大 B ．不变 C ．不确定 D ．逐渐减小 15、为提高离心泵的允许安装高度，以下哪种措施是不当的？（ ） A ．提高流体的温度 B ．增大离心泵吸入管的管径 C ．缩短离心泵吸入管的管径 D ．减少离心泵吸入管路上的管件 参考答案：1.A 2.B 3.C 4.D 5.A 6.B 7.C 8.D 9.D 10.C 11.B 12.A 13.D 14.D in out QV QV F )()(ρρ∑-∑=∑

计算流体力学与传热学大作业

########学院 计算流体力学与传热学 学号： 专业： 学生姓名： 任课教师：教授 2013年12月

目录 第一章验证显式格式的稳定性 (4) 1.1 概述 (4) 1.2 数学推导 (4) 1.3 问题描述 (4) 1.4 数值模拟 (4) 1.5 结果及分析 (5) 第二章判断肋片可以按一维问题处理的主要依据 (6) 2.1 概述 (6) 2.2 问题描述及算法 (6) 2.3 数值模拟 (7) 2.4 结果及分析 (8) 第三章三层墙导热 (9) 3.1 概述 (9) 3.2 问题描述 (9) 3.3 TDMA算法 (9) 3.4 结果 (10) 第四章一维无源稳态对流扩散问题 (11) 4.1 公式及初值 (11) 4.2 情况一 (11) 4.3 情况二 (12) 4.4 情况三 (13)

第五章用ADI算法计算长方肋内的温度分布 (14) 5.1 问题描述 (14) 5.2 初始参数 (14) 5.3 情况一，一列列扫 (14) 5.4 情况二，一行行扫 (14) 5.5 情况三，采用ADI算法 (15) 5.6 结果分析 (15) 参考文献 (16)

第一章 验证显式格式的稳定性 1.1 概述 将一维非稳态热传导方程用显式格式差分化为代数方程，在求解的迭代过程中必须满足一定的条件，才能使方程收敛且结果正确。此处即验证β≤?。 1.2 数学推导 方程： 22T t T x α??=?? （1） 显式离散格式： 此处时间向前差分，空间中心差分 111 22n n n n n i i i i i T T T T T t x α+-+--+=?? 1112(2)n n n n n i i i i i t T T T T T x α +-+?-=-+? 令β=2 t x α ??则： 111(2)n n n n n i i i i i T T T T T β+-+-=-+ （2） 误差也应该满足上式，故： ()()1()()()2()()i i i i i Ikx Ikx Ik x x Ikx Ik x x n n n n n T e T e T e T e T e ψψβψψψ----?--+?+??-=-+?? ()()()1()12()()()i i i i Ikx Ikx Ik x x Ik x x n n n n T e T e T e T e ψβψβψψ----?-+?+??=-++?? ()()1()12()()i i i Ikx Ikx Ikx n n Ik x Ik x n T e T e e e T e ψβψβψ---+-??=-++ ()()1() 121() n Ik x Ik x n T e e T ψββψ+-??=-++≤ 因此 β≤?。即当β≤? 时方程（2）才会有收敛的解。 1.3 问题描述 在验证过程中同时可模拟一个实际问题，即冬季里墙壁中的温度分布。此时室内壁温设为Tl=30.0℃，室外壁温Tr=-25.0℃，墙壁以11号楼为例，L=1m ，热扩散系数ɑ=alfa=1.33e-6m 2/s 然后分别取β=0.4，n=10和β=0.6，n=10两种情况，看最后的结果是否收敛和正确。 1.4 数值模拟

第三部分流体力学、传热学知识

第三部分 —流体力学、传热学知识 一、单项选择题 1、在水力学中，单位质量力是指（C） □A.单位面积液体受到的质量力；□B.单位体积液体受到的质量力；□C.单位质量液体受到的质量力；□D.单位重量液体受到的质量力。 2、液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为( B ) □A.1 kN/m2 □B.2 kN/m2 □C.5 kN/m2 □D.10 kN/m2 3、有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（B） □A.8 □B.4 □C.2 □D.1 4、已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于( C ) □A.层流区□B.紊流光滑区 □C.紊流过渡粗糙区□D.紊流粗糙区 5、现有以下几种措施： ①对燃烧煤时产生的尾气进行除硫处理；②少用原煤做燃料； ③燃煤时鼓入足量空气；④开发清洁能源。 其中能减少酸雨产生的措施是（C） □A.①②③□B.②③④□C.①②④□D.①③④6、“能源分类相关图”如下图所示，下列四组能源选项中，全部符合图中阴影部分的能源是（C）

□A.煤炭、石油、潮汐能□B.水能、生物能、天然气□C.太阳能、风能、沼气□D.地热能、海洋能、核能7、热量传递的方式是什么？（D） □A.导热□B.对流□C.热辐射□D.以上三项都是8、流体运动的连续性方程是根据（C）原理导出的？ □A.动量守恒□B.质量守恒□C.能量守恒□D.力的平衡9、当控制阀的开口一定，阀的进、出口压力差Δp（B） □A.增加□B.减少□C.基本不变□D.无法判断10、热流密度q与热流量的关系为（以下式子A为传热面积，λ为导热系数，h为对流传热系数）（B） □A.q＝φA □B.q＝φ/A □C.q=λφ□D.q＝hφ 11、如果在水冷壁的管子里结了一层水垢，其他条件不变，管壁温度与无水垢时相比将( B ) □A.不变□B.提高□C.降低□D.随机改变 12、在传热过程中，系统传热量与下列哪一个参数成反比? ( D ) □A.传热面积□B.流体温差 □C.传热系数□D.传热热阻 13、下列哪个不是增强传热的有效措施？（D） □A.波纹管□B.逆流