工程流体力学练习题计算题答案

四、计算题：

1、【解】

Q?V1A1?V2A2V2?Q4?1.8??2.3m/sA23.14?1222（3分）

?D??1?V1??2??V2????2.3?1.02m/s?1.5??D?对1－1、2－2列伯努利方程：

p1V12p2V22????2g?2g212222?1?2.3V?Vp2?p1???4?9.8?104?9800???2?9.82g????389855Pa??（3分）

由动量方程：

p1A1?p2A2?R??Q?V2?V1?

R?p1A1?p2A2??Q?V2?V1?3.14?1.523.14?12?4?98000??389855??1000?1.8??2.3?1?（4分）

44?383993.825N???支座所承受的轴向力为384KN，方向向右。 （2分） 2、【解】（0－0为水池液面；1－1为泵前；2－2为泵后）

（2分）

（2分）

（1）

（2分）

（2）吸入段沿程水头损失：

（2分）

（1分）

局部水头损失：

1

（1分）

（2分）

（3）列0－0、1－1两断面伯努利方程：

即泵前真空表读数为27582.41Pa （2分） （4）列1－1、2－2两断面伯努利方程：

（2分）

3、【解】由已知条件，v?Q/A?雷诺数：Re?4*0.1?5.66m/s（1分） 2??0.15vd??5.66?0.155 （1分） ?8.5?10?61?10?3相对粗糙度?/d?0.15?10/0.15?0.001 （1分）

从莫迪图上可查出，沿程损失系数??0.023 （2分）

Lv210005.662h?????0.023??1）在1km管道中的沿程阻力损失为：fd2g0.152?9.8

?250.6m压降损失?p??ghf?1000?9.8?250.6?2.456Mpa （3分）

Lv2100005.662h?????0.023??2）10km管道上的损失为：fd2g0.152?9.8 （1分）

?2506m 2

p1p??Z?2?hf?g?g98000?20??2506 （1分） 进出口两截面建立伯努利方程：

1000?9.8?2536m起点处压力：p1?1000?9.8?2536?24.85Mpa （2分）

4、【解】设

V?f(?p,d1,d2,?,?)

dd其中，V—文丘里流量计喉管流速； ?p—流量计压强差； 1—主管直径； 2—

喉管直径；?—流体密度；?—运动粘度。

选取

V,?,d1为3个基本量，那么其余6?3?3个物理量可表达成 （2分）

?p

x1y1V?d1

z1??1

d2??2d 1

?xyV?d

22z2??3 （3分）

对于

?1：

dim?p?dim(Vx1?y1d1z1)

z1?1?2?1x1?3y1MLT?(LT)(ML) L

M:1?y1

L:?1?x1?3y1?z1T:?2??x1

得

x1?2,y1?1,z1?0,?1?

对于

?pV2? （2分）

?3：

dim??dim(Vx2?y2d1z2)

z22?1?1x2?3y2LT?(LT)(ML) L

M:0?y2

3

L:2?x2?3y2?z2

T:?1??x2

得

x2?1,y2?0,z2?1,?3?

?Vd1

?1??(?2,?3)

V??p?d2Vd1??p???,?V2?d??1? 即

或者

??(Re,d2)d1 （3分）

三、计算题：（本题共5小题，共50分）

1、动力粘度μ＝0.172Pa·s的润滑油充满在两个同轴圆柱体的间隙中，外筒固定，内径D＝12cm，间隙h＝0.02cm，试求：（1）当内筒以速度U＝1m/s沿轴线方向运动时，内筒表面的切应力τ1，如图（a）；（2）当内筒以转速n＝180r/min旋转时，内筒表面的切应力τ2，如图（b）。 （8分）

4