第一章流體流動

1第一章：流體流動習題課2第一章流體流動復習課一、流體靜力學三、管路計算及流量測量二、流體動力學32.主要公式一、流體靜力學

靜力學方程流體性質：混合流體的密度，平均密度靜止流體內部靜壓能和位能可以相互轉化。靜止流體內部壓強的大小關系。靜止流體內部任一點處的壓強。1.目的

a.學會等壓面的選取

b.熟悉靜力學方程，并練習其應用4a.單位制換算：主要是工程制和國際單位制換算

b.質量守衡，能量守衡輸入+輸出＝積累

c.流體流動產(chǎn)生阻力的原因

d.流體粘性產(chǎn)生的原因及影響因素

e.流體靜力學方程的物理意義及能量之間的轉換

f.等壓面的含義及條件

g.壓強計：

U型壓強計的應用及所測數(shù)值的含義3.主要概念5二、流體動力學2.主要公式

a.連續(xù)性方程

b.柏努利方程1.目的及要求

a.練習截面的選取

b.熟悉柏努利方程并練習其應用63.基本概念

a.連續(xù)性方程的意義及推導條件

b.柏努利方程的意義及三種能量表達式

c.柏努利方程的使用注意事項及截面選取的原則

d.流體流動過程中能量的相互轉換71.基本要求a.掌握層流和湍流阻力計算的方法b.掌握管路的分類及特點c.掌握流量測量元件的原理、特點及使用注意事項2.主要公式a.流動類型：b.阻力計算：其中λ，層流時：Re<2000,λ＝f(Re)湍流時：Re>4000,λ＝f(Re,ε/d)查圖1-27，特別的，阻力平方區(qū)λ＝f(ε/d)三、管路計算及流量測量83.管路計算并聯(lián)管路:串聯(lián)管路:分支管路:4.流量測量9選擇１．流量增大時，流體流經(jīng)轉子流量計的壓強差()A.增大B.減小C.不變答案：()２．孔板流量計的孔流系數(shù)Co，當Re數(shù)增大時，其值().A.總在增大B.先減小，當Re數(shù)增大到一定值時，保持為某定值；C.總是減小D.不定答案：()３．皮托管測定的流速是()。A．點速度B.平均速度C.最大速度答案：()cba101、流體流動過程中，影響摩擦因子λ的兩個無因次數(shù)群分別為

和

，而在層流區(qū)，摩擦因子只與

有關。2、轉子流量計測量流量時，當流量加大時，轉子上下兩截面的壓強差

（增大，不變，減?。?，而流體的流通截面積

。（增大，不變，減小）3、流體在圓管內作層流流動時，截面上各點的平均速度u與管中心處最大速度umax的關系為：u/umax=

。當流動進入湍流時，u/umax隨Re的增加而

。（減小、不變、增加）Reε/dRe不變增大0.5增加填空114．用管子從高位槽放水，當管徑增大一倍，則水的流量為原流量（）倍，假定液面高度，管長，局部阻力及摩擦系數(shù)均不變，且管路出口處的流體動能項可忽略。答案：（）5．常溫下水密度為1000kg/m3,粘度為1cp，在d內=100mm管內以3m/s速度流動，其流動類型為().答案：（）6．20攝氏度的水通過10m長，d內=100mm的鋼管，流量Vn=10m3/h,阻力系數(shù)=0.02,壓力降P=（）。答案：（）7.常用測定流量的流量計有()，()，()。答案：（）（）（）湍流125.3N/m2128．氣體的粘度隨溫度的升高而（），水的粘度隨溫度的升高而()9．假如流體的流量不變，而圓形直管的直徑減少二分之一，則因直管阻力引起的壓降損失為原來的多少倍？假設為層流。１0．一轉子流量計，當流量為10m3/h時，測定轉子進出口壓差為50N/m2,現(xiàn)流量變?yōu)?2m3/h,則進出口壓差為（）N/m2。11.等邊三角形邊長為a,其當量直徑是（），長方形長2a,寬為a,當量直徑是()。升高降低16501320m1用泵將密度為1100kg/m3、粘度為1.2×10-3Pa·s的溶液從貯槽送至表壓為0.2×105Pa的密閉高位槽，如圖所示。管子直徑為φ108×4mm、直管長度為70m、各種管件的當量長度之和為100m（不包括進口阻力與出口阻力）。輸送量為50m3/h，兩槽液面恒定，其間垂直距離為20m。今采用一臺效率為65%、軸功率為7.5kw的庫存離心泵，核算該泵能否完成任務。（阻力系數(shù)λ可取0.027，進口阻力系數(shù)ξc為0.5，出口阻力系數(shù)ξe為1）14答：在貯槽1-11面與2-21面間列柏努力方程，以1-11面為基準面其中：z1=0，z2=20，P1=0（表壓），P2=0.2×105Pa（表壓）u1=0m/s，u2=0m/s，d＝0.1mu=V/S=50×4/(3600×3.14×0.12)＝1.769m/s15質量流量ws=50×1100/3600=15.28Kg/s故該泵合適162：用U型測壓計測壓強差，如流量、管徑均不變，而將水平管改為垂直管。問p1-p2=?解：對于垂直管取等壓面A—A’水平管時故①和水平管對照，多了1、2兩點位能轉換的靜壓能②如果是氣體，密度較小，則水平管、垂直管相同173.如圖，且不互溶，兩容器液面在同一水平面，且兩容器尺寸相同，試問：⑴如在兩容器底部用管連通，求兩容器液面差?h⑵如將右測液體換成ρ1，又求液面差?h解：(1)連通后，右側下降Δh/2，左側上升Δh/2，底部為等壓面⑵將右側改為ρ1

，則右側上升，左側下降，同理，底部為等壓面。184.判斷三個玻璃管中壓強大小關系和液柱面高低關系⑴對理想流體對1—1，2—2z

1=z

2;u

1>u

2∴p

2>p1∴液面2高于液面1對1—1，3—3u

1=u

3,z1>z3,

∴p3>p

1

而p3-p

1=?zgρ∴1、3液面同高理想流體非理想流體19對2—2，3—3⑵對非理想流體1、2液面:須知1→2的阻力損失1、3液面:1定高于32、3液面:2定高于3液面必定2高于1而1＝3液面必定2高于3205.如圖，三槽中水面相同且恒定，忽略阻力，判斷：⑴u1,u2⑵u2,u3,u4⑶p1,p2⑷p2,p3（2）對水槽液面和出口處建立柏努利方程，基準水平面為2-2ABC解：（1）略21226.同一平面兩并聯(lián)管路，l1

=l2,d2=2d1，兩管絕對粗糙度相同，且流動均處于平方區(qū)，判斷兩管的流速哪個大？在阻力平方區(qū)，解：237.由自來水總管引出一支管AB，向居民樓供水，在端點B分成兩支路，一路供一樓，一路供二樓已知：LAB=100m,LBC=10m,LBD=20m,λ=0.03,

管徑d＝30mm，A處壓強為PA＝3.43×105pa（表壓）求：⑴當閥C全開時ζc=6.4

，管路D可否有水？并求C的流量⑵當閥C關小，使C流量減半，求此時D的流量，（此時D閥應全開,ζD=6.4）24解：首先判斷B點的靜壓能，設D管沒有水。對入口A處外側和1－1截面之間列柏努利方程，管道ABC為基準水平面，對串聯(lián)管路由A→B列柏努利方程，管道ABC為基準水平面25此時26⑵如水上二樓，則成分支管路通過調節(jié)閥門，使分支管路的流量關系為：由A→B列柏努利方程：由B→2列柏努利方程：整理得到：27解得：uD=1.39m/s

uB=1.39+1.21＝2.6m/s2830mP＝49pa真空度19.內截面為1000mm×1200mm的矩形煙囪高為30m。平均摩爾質量為30kg/kmol，平均溫度為400℃的煙道氣自下而上流動，煙囪下端維持在49pa的真空度。在煙囪高度范圍內大氣的密度可以視為定值，大氣溫度為20℃，地面處的大氣壓強為101.33×103pa。流體流經(jīng)煙囪的摩擦