工程流體力學(xué)1-5章習(xí)題解答-資料下載頁
2025-01-10 02:56本頁面
【正文】 F n? ? ? ? 選 ,D?? 為基本量，故 可組成 3 個(gè) ? 數(shù)，即 1 2 3( , , ) 0? ? ? ? ? 其中， 1 1 11 DF? ? ?? ? ?? 1 1 1 130 0 0 2M L T M L L T L M L T? ? ? ? ??? ?? 11 1 11: 0 1: 0 3 1: 0 2MLT?? ? ???? ??? ? ? ? ? ??? ? ? ? 111122?????????????? 即 1 22FD? ??? 對(duì)于 2 2 22 D? ? ?? ? ? ?? 2 2 2 2 230 0 0 1 1M L T M L L T L ML T? ? ? ? ??? ??? 22 2 22: 0 1: 0 3 1: 0 1MLT?? ? ???? ??? ? ? ? ? ??? ? ? ? 222111???????????? 即2 D?? ??? 對(duì)于 3 3 33 Dn? ? ?? ? ?? 3 3 3 3230 0 1OM L T M L L T L T? ? ? ?? ?? ?? 33 3 33:0: 0 3: 0 1MLT?? ? ??? ??? ? ? ? ??? ? ? ? 333011???????????? 即3 nd? ?? 故22( , , ) 0F n dDD ?? ?? ??? ? 就 F 解出得 2 2 2 212( , ) ( , )en d n dF D D RD?? ? ? ? ? ?? ? ? ??? 410 溢水堰模型設(shè)計(jì)比例 lC =20，當(dāng)在模型上測(cè)得流量為 300 /mQ L s? 時(shí)，水流對(duì)堰體的推力為300FN? ，求實(shí)際流量和推力。 解：堰坎溢流受重力控制，由弗勞德準(zhǔn)則，有 ? ， 由 l mQ C Q? = 2 .520 30 0 53 66 56 .3?? /ls = 3/ms 22FlC C C C??? 而 1C?? 所以， 2 2 3F l lC C C C??? 即 3 330 0 20 24 00 00 0 24 00pm lF F C N k N? ? ? ? ? 413 將高 ? ，最大速度 108 /p km h? ? 的汽車，用模型在風(fēng)洞中實(shí)驗(yàn)（如圖所示）以確定空氣阻力。風(fēng)洞中最大吹風(fēng)速度為 45 /ms。 （ 1）為了保證粘性相似，模型尺寸應(yīng)為多大？ （ 2）在最大吹風(fēng)速度時(shí)，模型所受到的阻力為 ,N 求汽車在最大運(yùn)動(dòng)速度時(shí)所受的空氣阻力（假設(shè)空氣對(duì)原型、模型的物理特性一致）。 解：（ 1）因原型與模型介質(zhì)相同， 即 1C?? 故由 eR 準(zhǔn)則有 31 45 108 103600mlpC C???? ? ? ?? 所以， 1 lhh C? ? ? m （ 2） 22PFlC C C C???，又 221, 1lC C C????，所以 1PFC ? 即 14 .7PMPPF F N?? 414 某一飛行物以 36 /ms的速度在空氣中作勻速直線運(yùn)動(dòng)，為了研究飛行物的運(yùn)動(dòng)阻力，用一個(gè)尺寸縮小一半的模型在溫度為 15℃的水中實(shí)驗(yàn)，模型的運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)為多少？若測(cè)得模型的運(yùn)動(dòng)阻力為 1450 N，原型受到的阻力是多少？已知空氣的動(dòng)力粘度 521 .8 5 1 0 /N s m? ?? ? ?，空氣密度為 /kg m 。 解：由 eR 準(zhǔn)則有 1lCCC?? ? 即lCC C?? ? 54() 1 .5 4 2 1 02 , 1 3 .5 10 .0 1 1 4 1 0()plmCC ????????? ? ? ?? 所以 3 6 2 5 . 3 31 3 . 5 1p lmp CCC????? ?? ? ? ? /ms （ 2） 2 2 2 2 2 2/lF l lC C C C C C C C C C? ? ? ? ? ?? ? ? 221 .21 4 5 0 1 3 .5 1 3 1 81000PMPPF F C C N??? ? ? ? ? 52 有一矩形斷面小排水溝，水深 15h cm? ，底寬 20 ,b cm? 流速 / ,ms? ? 水溫為 15℃，試判別其流態(tài)。 解： 2 0 1 5 3 0 0A bh? ? ? 2cm 2 2 0 2 1 5 5 0bh? ? ? ? ? ? ? cm ， 300 650AR X? ? ? cm 20 . 0 1 7 7 5 0 . 0 1 1 41 0 . 0 3 3 7 1 5 0 . 0 0 0 2 2 1 1 5? ??? ? ? ? 2/cms 1 5 6 78950 .0 1 1 4e RR ?? ?? ? ? 575 ，屬于紊流 53 溫度為 20t? ℃的水，以 34000 /Q cm s? 的流量通過直徑為 10d cm? 的水管，試判別其流態(tài)。如果保持管內(nèi)液體為層流運(yùn)動(dòng)，流量應(yīng)受怎樣的限制？ 解：由式（ 17）算得 20t? ℃時(shí)， ?? 2/cms （ 1）判別流態(tài) 因?yàn)? 224000 51( ) ( ) 1 044Qd? ??? ? ?? /cms 所以 5 1 1 0 5 0 4 9 5 2 3 0 00 .0 1 0 1e dR ?? ?? ? ? ? ，屬于紊流 （ 2）要使管內(nèi)液體作層流運(yùn)動(dòng)，則需 2300e dR ???? 即 2 3 0 0 2 3 0 0 0 .0 1 0 1 2 .3 2 310d ?? ?? ? ? /cms 21 0 2 . 3 2 1 8 2 . 444Qd??? ? ? ? ? 3/cms 54 有一均勻流管路，長(zhǎng) 100lm? ，直徑 ? ，水流的水力坡度 ,J? 求管壁處和 ?處的切應(yīng)力及水頭損失。 解：因?yàn)? 544dR ? ? ? m 所以在管壁處： 9 8 0 0 0 .0 5 0 .0 0 8 3 .9 2RJ??? ? ? ? ? 2/Nm ? m 處： 0 .0 5 1 .9 60 .9 3 .9 2rr??? ? ?? 2/Nm 水頭損失： 08 10 0 Jl? ? ? ? m 55 輸油管管徑 150 ,d mm? 輸送油量 /Q t h? ，求油管管軸上的流速 maxu 和 1km 長(zhǎng)的沿程水頭損失。已知 /kN m? ?油 ， /cm s? ?油 。 解：（ 1）判別流態(tài) 將油量 Q換成體積流量 Q 331 5 .5 1 0 9 .8 0 .0 0 58 .4 3 1 0 3 6 0 0mQ QgQ ?? ??? ? ? ???油 油 3/ms 22 ( ) Qd? ??? ? ?? /ms 40 . 2 8 3 0 . 1 5 2 1 2 2 2 3 0 00 . 2 1 0e dR ?? ??? ? ? ??，屬于層流 （ 2）由層流的性質(zhì)可知 max 2 66u ??? /ms （ 3） 26 4 6 4 1 0 0 0 0 . 2 8 3 0 . 8 2 22 2 1 2 2 0 . 1 5 2 9 . 8f e lh R d g?? ? ? ? ?? m 56 油以流量 / ,Q cm s? 通過直徑 6d mm? 的細(xì)管，在 2lm? 長(zhǎng)的管段兩端接水銀差壓計(jì)，差壓計(jì)讀數(shù) 18h cm? ，水銀的容重 313 8 /kN m? ?汞 ，油的容重 /kN m? ?油 。求油的運(yùn)動(dòng)粘度。 解：列 12斷面能量方程 221 1 1 2 2 20022 fpp hgg? ? ? ???? ? ? ? ? ?油 油 取 1 2 1 ,? ? ? ?? ? ?（均勻流），則 12 1 3 3 . 3 8( 1 ) ( 1 ) 1 8 2 6 6 . 88 . 4 3f pphh ????? ? ? ? ? ? ?汞油 油 cm 假定管中流態(tài)為層流，則有 264 2 6 6 .82f e lh R d g??? cm 因?yàn)?27 .7 4 2 7 .2 30 .64Qd? ? ??? ? ?? /cms 226 4 6 4 2 0 0 2 7 . 2 3 3 0 . 3 2 3 0 02 2 6 6 . 8 0 . 6 2 9 . 8e f lR h d g?? ? ? ? ? ?? 屬于層流 所以， 2 7 .2 3 0 .6 0 .5 43 0 .3edR?? ?? ? ? 2/cms 57 在管內(nèi)通過運(yùn)動(dòng)粘度 /cm s? ? 的水，實(shí)測(cè)其流量 335 /Q cm s? ，長(zhǎng) 15m 管段上水頭損失2fh cm? H2O，求該圓管的內(nèi)徑。 解：設(shè)管中流態(tài)為層流，則 22236 4 5 1 22f eel l Qh R d g R gd? ??? 而 4 ,
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