中國(guó)石油大學(xué)工程流體力學(xué)例題等-資料下載頁(yè)
2025-03-24 06:03本頁(yè)面
【正文】 析： 1－1： p1（√）， V1（可求）， z1（√） 2－2： p2（？）， V2（可求）， z2（√）解：取122兩斷面列伯努利方程所以，對(duì)選取的控制體列動(dòng)量方程：x方向：y方向：所以，所以，水流對(duì)彎管壁的作用力為F的反作用力F`，大小相等，方向相反。第四章 流動(dòng)阻力和水頭損失例1:在圓管層流中，沿壁面的切應(yīng)力τ0與管徑 d、流速 V 及粘性系數(shù) 181。 有關(guān)，用量綱分析法導(dǎo)出此關(guān)系的一般表達(dá)式。解：n＝4，應(yīng)用雷利法，假設(shè)變量之間可能的關(guān)系為一簡(jiǎn)單的指數(shù)方程： （k為實(shí)驗(yàn)系數(shù)）按MLT寫(xiě)出因次式為：對(duì)因次式的指數(shù)求解對(duì)于M： 1＝z L：－1＝x＋y－z T：－2＝－y－z所以 x＝－1，y＝1，z＝1代入函數(shù)式得： （實(shí)驗(yàn)已證實(shí)：）例2:已知液體在管路中流動(dòng)，壓力坡度，與下列因素有關(guān)：ρ，V，D，181。，Δ。試用因次分析方法確定變量間的函數(shù)關(guān)系式，并得出計(jì)算hf的公式解：（1）；；；；；（2）選ρ， V， D為基本的物理量（3）建立3個(gè)無(wú)因次π項(xiàng)對(duì)于Π1項(xiàng)：對(duì)于 M： 0＝1+a1 L： 0＝－1－3a1+b1+c1 T： 0＝－1－b1所以 a1＝－1， b1 ＝－1， c1 ＝－1對(duì)于Π2項(xiàng)：對(duì)于 M：0＝a2 L： 0＝1－3a2+b2+c2 T： 0＝－b2所以 a2＝0， b2 ＝0， c2 ＝－1對(duì)于Π3項(xiàng)：對(duì)于 M：0＝1+a3 L： 0＝－2－3a3+b3+c3 T： 0＝－2－b3所以 a3＝－1， b3 ＝－2， c3＝1（4）所以，令，則——達(dá)西公式λ——沿程阻力系數(shù)例3油泵抽貯油池中的石油，為保證不發(fā)生漩渦及吸入空氣，必須用實(shí)驗(yàn)方法確定最小油位h，已知原型設(shè)備中吸入管直徑dn=250mm，νn=104m2/s，Qn=140L/s，實(shí)驗(yàn)在1：5的模型中進(jìn)行，試確定(1) 模型中γm=？， Qm=？，Vm=？(2) 若模型中出現(xiàn)漩渦的最小液柱高度hm=60mm，求hn=？分析：重力、慣性力、粘性力，特征長(zhǎng)度為d解：Ren = Rem ，gn=gm，Vm＝，代入（1）得νm=104m2/shn= hm?5＝300mm例4流速由V1變?yōu)閂3的突然擴(kuò)大管，為了減小阻力，可分兩次擴(kuò)大，問(wèn)中間級(jí)V2取多大時(shí)，所產(chǎn)生的局部阻力最??？比一次擴(kuò)大的阻力小多少？解：① 求V2一次擴(kuò)大的：兩次擴(kuò)大的：當(dāng)VV3確定時(shí)，產(chǎn)生的最小阻力的值V2由下式求出：②所以， 即分兩次擴(kuò)大最多可減少一半損失。例5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＝，各局部阻力系數(shù)分別為ζ1＝，ζ2＝，ζ3＝，管中流速V＝1m/s，求：下水箱的液面壓強(qiáng)。（設(shè)穩(wěn)定流動(dòng)）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：hw＝hf+hj＝所以，例6 水箱中的水通過(guò)直徑為d，長(zhǎng)度為l，沿程阻力系數(shù)為λ的立管向大氣中泄水，問(wèn)h多大時(shí)，流量Q的計(jì)算式與h無(wú)關(guān)？解：取1－2－2斷面列伯努利方程：所以，當(dāng)時(shí)，Q與h、l無(wú)關(guān)。第五章 壓力管路的水力計(jì)算例1某水罐1液面高度位于地平面以上z1＝60m，通過(guò)分支管把水引向高于地平面z2＝30m和z3＝15m的水罐2和水罐3，假設(shè)l1=l2=l3=2500m, d1=d2=d3=, 各管的沿程阻力系數(shù)均為λ＝。試求引入每一水罐的流量。解：取122兩液面列伯努利方程：所以， （1）取133兩液面列伯努利方程：所以， （2）又 240。 （3）得 240。 例2水從封閉水箱上部直徑d1=30mm的孔口流至下部，然后經(jīng)d2=20mm的圓柱行管嘴排向大氣中，流動(dòng)恒定后，水深h1=2m，h2=3m，求流量Q和下水箱水面上的壓強(qiáng)p2，設(shè)為穩(wěn)定流。解：經(jīng)過(guò)孔口的流量Q1經(jīng)過(guò)管嘴的流量Q2因?yàn)榉€(wěn)定流，所以Q1＝Q2整理得：第六章 一元不穩(wěn)定流例1所以：例2一單作用柱塞泵，柱塞直徑D=141mm，轉(zhuǎn)速n=60rpm，吸水管長(zhǎng)l1=4m,壓水管長(zhǎng)l2=30m,管路直徑均為 d=100mm,吸水高度H1=3,壓水高度H2=27m求：工作室中的相對(duì)壓強(qiáng)。 （1）在吸水行程的起點(diǎn)。 （2）在壓水行程的終點(diǎn)。解：設(shè)w為曲柄運(yùn)動(dòng)的角速度，則柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的直線加速度為，于是相應(yīng)地在管路中產(chǎn)生的流體運(yùn)動(dòng)加速度為。在吸水行程起點(diǎn)和壓水行程終點(diǎn)，,管路中的速度及水頭損失均為零，管路中的速度為： 根據(jù)一元非恒定流體動(dòng)能量方程，工作室相對(duì)壓強(qiáng)為： （1）在吸水行程起點(diǎn)， （2）在壓水行程終點(diǎn)， 例3水箱的正方形斷面邊長(zhǎng) a=800mm，底部開(kāi)有直徑d=30mm的孔口，流量系數(shù)u=，水箱開(kāi)始是空的，從上面注入固定不變的流量q=2L/S求：恒定工作狀況的水深H值，？ 解：恒定工況水深H可由下式計(jì)算：，水箱橫斷面面積為：F由連續(xù)條件得：
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