流體力學(xué)習(xí)題答案2012

一、問答題(1)簡述邊界層分離的原因。答：邊界層分離的原因在于逆壓強(qiáng)梯度（）作用和物面粘性滯止效應(yīng)的共同影響，使物面附近的流體不斷減速，最終由于慣性力不能克服上述阻力而停滯，邊界層便開始脫落，即邊界層開始分離。(2)判斷下述論點(diǎn)的正確性，并說明理由?！八欢ㄊ菑母咛幫吞幜鲃?dòng)的?！贝穑荷鲜稣擖c(diǎn)是錯(cuò)誤的。水往何處流取決于總水頭。水是不可壓縮粘性流體，由不可壓縮粘性流體能量方程：可知：不可壓縮粘性流體流動(dòng)過程會(huì)產(chǎn)生阻力損失，流動(dòng)導(dǎo)致總水頭減少，兩處的總水頭滿足上式，所以水只能從總水頭高處流向總水頭低處。(３)粘性流體在管內(nèi)作湍流流動(dòng)時(shí)，何為“水力粗糙”？答：當(dāng)層流底層厚度小于粗糙度δ<ε時(shí)，管壁粗糙凸出部分暴露在湍流區(qū)中，導(dǎo)致流體產(chǎn)生碰撞、沖擊，形成漩渦，增加能量損失。這種情況稱為“水力粗糙”。（4）已知流場中的速度分布為（１）說明此流動(dòng)是否恒定？（２）求流體質(zhì)點(diǎn)在通過流場中點(diǎn)（１，１，１）時(shí)的加速度。答案：（１）因?yàn)樗俣扰c時(shí)間有關(guān)，所以此流動(dòng)為非恒定流動(dòng)；（２）（5）如圖所示為一吸水裝置，已知，若甲、乙兩水箱的水位保持不變，忽略流動(dòng)的水頭損失，試問要從甲水箱將水吸入喉道，噴嘴斷面面積與喉道斷面面積之比：與之間應(yīng)滿足什么條件？解題要點(diǎn)：1）取過噴嘴軸線的水平面為基準(zhǔn)面，對1-1與2-2應(yīng)用總水流的伯努利方程（忽略阻力損失）2）再對水箱乙與2-2應(yīng)用總水流的伯努利方程（忽略阻力損失）3）結(jié)合穩(wěn)定總流的連續(xù)性方程解得：要從甲水箱將水吸入喉道，應(yīng)滿足（6）左圖為一水箱帶一收縮圓錐噴嘴，水位高h(yuǎn)。請判斷下列說法是否正確：1）h為常數(shù)時(shí)點(diǎn)2的加速度為零，點(diǎn)1有遷移加速度；2）h隨時(shí)間變化時(shí)，2點(diǎn)只有當(dāng)?shù)丶铀俣龋c(diǎn)1既有當(dāng)?shù)丶铀俣扔钟羞w移加速度。二、計(jì)算題1、實(shí)際流體在圓管中作層流流動(dòng)時(shí),截面平均流速是管內(nèi)中心流速的1/2倍。若將管子換為管徑比原管徑大20%管子，沿程阻力損失將是原來的48.2％。2、在101.33kPa下用20℃的清水測定某離心泵抗氣蝕性能，于某流量下測得泵內(nèi)恰好發(fā)生氣蝕時(shí)，泵入口處的壓強(qiáng)為60.1kPa，據(jù)此求得此時(shí)的允許吸上真空度為3、如圖所示，水在壓強(qiáng)作用下從密封的下水箱沿豎直管道流入上水箱中，已知h＝50cm，H＝3m，管道直徑D＝25mm，λ＝0.02，各局部阻力系數(shù)分別為ζ1＝0.5，ζ2＝5.0，ζ3＝1.0，求：為維持穩(wěn)定的管中流速V＝1m/s，下水箱的液面壓強(qiáng)應(yīng)保持在多少Pa?解：以下水箱液面為基準(zhǔn)面，列兩液面的伯努利方程：沿程水頭損失：局部水頭損失：總水頭損失：所以，2214、已知：一個(gè)水平放置的90o彎管輸送水d1＝150mm，d2＝100p1＝3.06×105Pa，Q＝0.03求：1）p2是多少？2）水流對彎管的作用力大小和方向（不計(jì)水頭損失）。求解要點(diǎn)：取1-1、2-2兩斷面列伯努利方程求得對選取的控制體列動(dòng)量方程：x方向：y方向：解得，所以，水流對彎管壁的作用力為R的反作用力，大小相等，方向相反。6、如圖輸水管道，擬用U形水銀壓差計(jì)連接于直角彎管處測量管中水流量，已知：d1＝300mm，d2＝100mm，壓差計(jì)的最大量程讀數(shù)Δhmax＝800mm，水流量范圍Q＝10～100試問：(1)該壓差計(jì)的量程是否滿足測量的需求？(2)當(dāng)Δh＝300mm（注：忽略水頭損失，水銀密度為13600kg/m3，水的密度1000kg/m解（要點(diǎn)）：（1）以0－0斷面為基準(zhǔn)面，列1－1、2－2兩斷面的能量方程：以最大流量計(jì)算對應(yīng)的壓差計(jì)讀數(shù)，由等