1、第三章 思考題,1. 研究流體流動(dòng)有哪兩種方法？這兩種方法中，坐標(biāo)、有何不同意義？ 2試說(shuō)明歐拉方法的基本思路，并舉例說(shuō)明它的實(shí)際應(yīng)用。 3在歐拉方法中，試寫出流體質(zhì)點(diǎn)的加速度表示式，并且說(shuō)明其力學(xué)意義。對(duì)于任意一個(gè)物理量N的質(zhì)點(diǎn)導(dǎo)數(shù)又可以寫成什么形式呢？ 4何謂定常流動(dòng)與非定常流動(dòng)？它們與坐標(biāo)系的選擇有何關(guān)系？試舉例說(shuō)明之。,5試分析以下兩種流動(dòng)的定常性（1）流體等加速繞流某一靜止物體（2）一無(wú)限長(zhǎng)的直圓柱體在靜止流體中作橫向等速直線運(yùn)動(dòng)。 6在非定常流動(dòng)中，是否總存在流動(dòng)加速度？為什么？在定常流動(dòng)中，情況又將是如何呢？ 7設(shè)流體速度為 ，試說(shuō)明流場(chǎng)中， 的物理意義。 8按照流體的性質(zhì)，可將

2、流體的流動(dòng)分為哪幾類？ 9按照流動(dòng)空間的坐標(biāo)變量數(shù)目，可以將流體的流動(dòng)分為哪幾類？,10何謂流線？流線有什么特性？試寫出流線的微分方程式。 11在定常流動(dòng)時(shí)，流線和跡線有何關(guān)系？在非定常流動(dòng)時(shí)，它們的關(guān)系又將是如何？ 12何謂流管、流束和有效截面？何謂流量和平均流速？ 13何謂水力半徑？引入水力半徑的目的意義何在？ 14何謂緩變流和急變流？在緩變流截面上，壓強(qiáng)分布有何規(guī)律？,15試寫出積分形式的連續(xù)性方程，并說(shuō)明此方程的適用范圍。對(duì)于一維定常流動(dòng)，此方程又可以簡(jiǎn)化為什么形式。 16試寫出積分形式的動(dòng)量方程和動(dòng)量矩方程，說(shuō)明每一項(xiàng)的意義。對(duì)于定常流動(dòng)，此方程又可以簡(jiǎn)化為什么形式。 17試寫出理想

3、流體的伯努利方程，并且說(shuō)明此方程的物理意義，幾何意義以及它的適用條件。,18試寫出粘性流體總流的伯努利方程，并且說(shuō)明此方程的物理意義，幾何意義以及它的適用條件。 19理想不可壓縮重力流體，流經(jīng)彎管時(shí)，管內(nèi)的流體的速度分布與壓強(qiáng)分布如何？由此說(shuō)明彎管兩側(cè)的破壞程度有何不同。 20試述文丘里管測(cè)量流量的原理，如果通過(guò)文丘里管的流量保持不變，試問(wèn)管道傾斜放置與水平放置的兩種情況，測(cè)得差壓計(jì)的液面高差是否會(huì)改變？為什么？,第三章習(xí)題,3-1已知繞過(guò)圓柱體的平面流動(dòng)的速度分布規(guī)律為 求：（1）駐點(diǎn)位置；（2）柱面上的最大速度位置；（3）畫出直線時(shí)的速度分布圖。 【 】,3-2已知平面流動(dòng)的速度分布規(guī)律為

4、 式中為常數(shù)。 求流線方程并畫出若干條流線。 【 】,3-4已知流場(chǎng)的速度分布為 （1）問(wèn)屬幾維流動(dòng)？ （2）求（x,y,z）=（1,2,3）點(diǎn)的加速度。 【二維流動(dòng)； 】,3-3已知兩平行平板間的平面流動(dòng)的速度場(chǎng)為 式中k 、u為常數(shù)。b為兩平板之間的距離。 試給出速度分布圖。,3-5已知流場(chǎng)的速度分布為 （1）問(wèn)屬幾維流動(dòng)？ （2）求（x,y,z）=（3,1,2）點(diǎn)的加速度。 【三維流動(dòng)； 】,3-6已知流場(chǎng)的速度分布為 （1）問(wèn)屬幾維流動(dòng)？ （2）求（x,y,z）=（2,2,3）點(diǎn)的加速度。 【三維流動(dòng)； 】,3-7有一輸油管道，在內(nèi)徑為20cm的截面上的流速是2m/s，求另一內(nèi)徑為5c

5、m的截面上的流速以及管道內(nèi)的質(zhì)量流量。已知油的相對(duì)密度為0.85。 【32 m/s;53.4/s】 3-8在一內(nèi)徑為5cm的管道中，流動(dòng)空氣的質(zhì)量流量為0.5/s，在某一截面上壓強(qiáng)為5105Pa，溫度為100。求在該截面上的氣流平均速度。 【54.5 m/s】,3-9一3cm長(zhǎng)的錐形噴嘴，其兩端內(nèi)徑分別是8cm和2cm，流量為0.01m3/s，流體無(wú)粘性且不可壓縮。試導(dǎo)出沿噴嘴軸向的速度表達(dá)式，x距離從大內(nèi)徑一端的端面計(jì)起。 【 】,3-11由空氣預(yù)熱器經(jīng)兩條管道送往鍋爐噴燃器的空氣的質(zhì)量流量qm=8000/h，氣溫400，管道截面尺寸均為400600mm。已知標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0,101325Pa）

6、下空氣的密度。=1.29/m3,求輸氣管道中空氣的平均流速。 【8.85 m/s】,3-10已知流場(chǎng)的速度分布為 求證通過(guò)任意一個(gè)以原點(diǎn)為圓心的同心圓的流量都是相等的（z方向取單位長(zhǎng)度） 提示：流場(chǎng)速度用極坐標(biāo)表示。,3-12 (圖3-25)比體積=0.3816 m3/的汽輪機(jī)廢汽沿一直徑do=100mm的輸氣管進(jìn)入主管，質(zhì)量流量qm=2000/h，然后沿主管上的另兩支管輸送給用戶。已知用戶的需用流量分別為qm1=500/h,qm2=1500/h,管內(nèi)流速均為25 m/s。 求輸氣管中蒸汽的平均流速及兩支管的直徑d1、d2。 【27 m/s；0.052m,0.09m】,3-13如圖3-26所示

7、直立圓管管徑為10mm，一端裝有直徑為5mm的噴嘴，噴嘴中心離圓管的截面的高度為3.6m，從噴嘴排入大氣的水流的出口速度為18 m/s。不計(jì)摩擦損失，計(jì)算截面處所需要的計(jì)示壓強(qiáng)。 【1.87105Pa】,3-14忽略損失，求圖3-27所示文丘里管內(nèi)的流量。 【0.0361 m3/s】,3-15如圖3-28所示為一文丘里管和壓強(qiáng)計(jì)，試推導(dǎo)體積流量和壓強(qiáng)計(jì)讀數(shù)之間的關(guān)系式。 【 】,3-16按圖3-29所示的條件求當(dāng)d=30cm時(shí)的流速。 【1.085 m/s】,3-17 輸水管中水的計(jì)示壓強(qiáng)為6.865105Pa，假設(shè)法蘭盤接頭之間的填料破損，形成一個(gè)面積A=2mm3的穿孔，求該輸水管一晝夜所漏

8、損的水量。 【6.4m3】,3-18 如圖3-30所示，敞口水池中的水沿一截面變化的管道排出，質(zhì)量流量q=14/s。若d1=100mm,d2=75mm,d3=50mm,不計(jì)損失。求所需的水頭H以及第二管段中央M點(diǎn)的壓強(qiáng)，并繪制測(cè)壓管水頭線。 【2.59m,2.04104 Pa】,3-19 如圖3-31所示，水從井A利用虹吸管引到井B中，設(shè)已知體積流量qv= 100m3/h，H1=3m,z=6m,不計(jì)虹吸管中的水頭損失。試求虹吸管的管徑d及上端管中的負(fù)計(jì)示壓強(qiáng)值p。 【0.068m,5.89104Pa 】,3-20 送風(fēng)管道的截面積A1=1m2,體積流量qv1=108000 m3/h，靜壓p1=

9、0.267N/cm2，風(fēng)溫t1=28。管道經(jīng)過(guò)一段路程以及彎管，大小節(jié)收縮段等管子件后，截面積A2=0.64m2，靜壓p2=0.133N/cm2，風(fēng)溫t2=24。當(dāng)?shù)販y(cè)得的大氣壓p=101325 Pa，求截面A2處的質(zhì)量流量qm2，體積流量qv2以及兩個(gè)截面上的平均流速1、2。 【36.11 /s;29,99 m3/s;46,86 m/s;30 m/s】,3-21如圖3-32所示，水沿漸縮管道垂直向上流動(dòng)，已知d1=30cm，d2=20cm,計(jì)示壓強(qiáng)p1=19.6N/c, p2=9.81 N/c,h=2m。若不計(jì)摩擦損失，試計(jì)算其流量。 【0.439m3/s】,3-22如圖3-33所示，離心式

10、水泵借一內(nèi)徑d=150mm的吸水管以q=60m3/h的流量從一敞口水槽中吸水，并將水送至壓力水箱。設(shè)裝在水泵與吸水管接頭上的真空計(jì)指示出負(fù)壓值為39997Pa。水力損失不計(jì), 試求水泵的吸水高度H。 【4.02m】,3-23 （圖3-34）離心式風(fēng)機(jī)借集流器從大氣中吸取空氣。其測(cè)壓裝置為一從直徑d=200mm圓柱形管道上接出的，下端插入水槽中的玻璃管。若水在玻璃管中的上升高度H=250mm， 求風(fēng)機(jī)每秒吸取的空氣量qv 空氣的密度=1.29/m3 【1.935m3/s】,3-24連續(xù)管系中的90漸縮彎管放在水平面上，管徑d1=15cm,d2=7.5cm，入口處水平均流速v1=2.5m/s，靜壓

11、pe1=6.8610 Pa（計(jì)示壓強(qiáng)）。如不計(jì)能量損失，試求支撐彎管在其位置所需的水平力。 【259.4N】,3-25額定流量qm=35690/s的過(guò)熱蒸汽，壓強(qiáng)p=981N/cm2，溫度t=510，（對(duì)應(yīng)的蒸汽比體積=0.03067m3/），經(jīng)27323mm的主蒸汽管道鉛垂向下，再經(jīng)90彎管轉(zhuǎn)向水平方向流動(dòng)。如不計(jì)能量損失，試求蒸汽作用給彎管的水平力。 【3.98104N】,3-26如圖3-35所示，相對(duì)密度為0.83的油水平射向直立的平板， 已知。=20m/s，求支撐平板所需的力F。 【652N】,3-27空氣射流從噴嘴里射出，吹到一與之成直角的壁面上，壁面上裝有一測(cè)壓計(jì)，測(cè)壓計(jì)讀數(shù)高于大

12、氣壓466.6Pa。求空氣離開噴嘴時(shí)的速度近似值，空氣為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。 【19 m/s】 3-28水龍頭連接在壓力箱內(nèi)，水龍頭的入流速度可忽略不計(jì)，壓強(qiáng)170kPa。水龍頭往大氣中噴水，設(shè)水柱成單根流線，忽略空氣阻力，估計(jì)水流能達(dá)到的最大高度（離出口）。 【17.3m】,3-29如圖3-36所示，一股射流以速度水平射到傾斜光滑平板上，體積流量為qv0 求沿板面向兩側(cè)的分流流量qv1與qv2的表達(dá)式，以及流體對(duì)板面的作用力。忽略流體撞擊的損失和重力影響，射流的壓強(qiáng)分布在分流前后都沒有變化。,【 】,3-30如圖3-36所示的流動(dòng)，如果沿一側(cè)的流動(dòng)的流 體流量為總流量的45%，問(wèn)平板傾斜角多大？ 【8

13、415】,3-31如圖3-37所示，平板向著射流以等速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)出使平板運(yùn)動(dòng)所需功率的表達(dá)式。,【 】,3-32如圖3-38所示的流動(dòng)，射流以絕對(duì)速度o流入葉片。假如射流的絕對(duì)速度偏轉(zhuǎn)120o，求葉片出口邊角度。 【151.3】,3-33 （圖3-39）水泵葉輪的內(nèi)徑d1=20cm，外徑d2=40cm，葉片寬度b=4cm，水在葉輪入口處沿徑向流入，在出口處與徑向成30角的方向流出，質(zhì)量流量qm=81.58/s。試求水在葉輪入口與出口處的流速1與2 【3.25m/s;1.875 m/s】,3-34(圖3-40)風(fēng)機(jī)葉輪的內(nèi)徑d1=12.5cm，外徑d2=30cm,葉片寬度b=2.5cm,轉(zhuǎn)速n=1725r/min，體積流量qv=372m3/h?？諝庠谌~片入口處沿徑向流入，絕對(duì)壓強(qiáng)p1=9.7104 Pa，氣溫t1=20，葉片出口方向與葉