***答案***
(1)说明静止的连续的同一流体,同一水平面上的各点,深度相同,它的压强亦相等; (2)说明液体内部任一点的压强是液面深度的函数,距离液面越深,则压强越大,当液面压强变化,必将引起液体内部各点发生同样大小的变化。
5.(4分)
在常温下输送水,若管径一定,流量增大一倍,雷诺准数增加多少?若流量一定,管径增大一倍,则雷诺准数又如何变化? ***答案***
V=(π/4)d.u u'=2u Re=duρ/μ Re' 增大一倍 V=(π/4)(2d).u' u'=u/4 Re'=Re/2
6.(3分)
说明流速、体积流量、质量流量的单位以及他们之间的关系。 ***答案***
流速 u, m.s 体积流量V, m.s 质量流量W, kg.s u=V/A; W=V.ρ
7.(5分)
何谓层流流动?何谓湍流流动?用什么量来区分它们? ***答案***
层流:流体质点沿管轴作平行直线运动,无返混,在管中的流速分布为抛物线,平均流速是最大流速的0.5倍。
湍流:流体质点有返混和径向流动,平均流速约为最大流速的0.8倍。 以Re来区分,Re<2000为层流、Re>4000为湍流。
8.(3分)
何谓牛顿型流体?何谓非牛顿型流体?
***答案***
服从牛顿粘性定律的流体称为牛顿型流体。不服从牛顿粘性定律的,称为非牛顿型流体。非牛顿型流体又分为假塑性流体和胀塑性流体。
9.(8分)
如图所示的某一输水管路中,高位槽液位保持恒定,输水管径不变。有人说:由于受到重力的影响,水在管路中会越流越快,即水通过2-2'截面的流速u大于通过1-1'截面的流速u。这种说法对吗?为什么?
***答案***
不对。因为是稳定连续流动
按连续性方程知:m=m,输水则V=V,现管径不变d=d,故u=u
10.(8分)
如图所示,水在水平管中作稳定连续流动,从A流向B,问: (1)体积流量V和V哪个大?为什么? (2)流速u和u哪个大?为什么?
(3)静压头P/(ρg)和P/(ρg)哪个大?为什么?
***答案***
(1) 因为输水,按连续性方程知 V=V (2) ∵V=V 而d<d ∴u>u
(3) ∵Z+P/(ρg)+u/(2g)=Z+P/(ρg)+u/(2g)+Hf 而 水平管Z=Z 又∵u>u
若 H=0 则 P/(ρg)<P/(ρg) ;
若 H≠0则 P/(ρg)和P(ρg)哪个大?要由u和u、H之值决定。
11.(8分)
在有一个稳压罐的一条管径不变的输送管上的A.B处分别装上一个相同规格的压力表(如图所示)。问:
(1)当管路上的阀门C关闭时,两个压力表的读数是否一致?为什么?
(2)当管路上阀门C打开时,两个压力表的读数是否相同?为什么?(设A.B处的气体密度近似相等)
***答案***
(1)阀C关闭时,流体为静止状态,同一水平面上∴P=P。 (2)阀C打开,流体流动,有阻力,为Z=Z,d=d 且ρ=ρ 则u=u ∴P>P
12.(10分)
用如图所示的实验装置得实验记录如下表所示:
皮托管编号 1 2 3 4 管内直径mm 12.7 21 12 12
皮托管测压孔高度mm 72 72 72 21 关闭阀A,玻管水柱高度mm 472 472 472 472 全开阀A 皮托管测压孔 435.5 407.5 405.1 376.5 时玻管水 正对水流方向 柱高度mm 皮托管测压孔 389.5 401.8 347.6 322 平行水流方向 根据以上实验数据,回答下列问题:
(1)、第4点的位压头,静压头和动压头各为多少mmHO?
(2)、水由第2点处流到3点处的阻力损失压头为多少mmHO? (3)、第1点的速度为多少m.s?
***答案***
(1) Z=21(mmHo ) ,
P/(ρg)=H'-Z=322-21=301(mmHo) h=u/(2g)=376.5-322=54.5(mmHo) (2) h=407.5-405.1=2.4(mmHO) (3) ∵ u/(2g)=435.5-389.5=46(mmHO) ∴ u=0.95m.s
13.(10分)
用如图所示的实验装置得实验记录如下表示:
问:(1)第1点的位压头,静压头和动压头各为多少mmHo
(2)水从第1点处流到第2点的流动阻力损失压头为多少 mmHO
(3) 皮托管测量孔平行水流方向时,测出的H'=401.8mm>H'=389.5mm? 皮托管编号 1 2 3 4 管内直径mm 12.7 21 12 12
皮托管测压孔高度mm 72 72 72 21 关闭阀A,玻管水柱高度mm 472 472 472 472 全开阀A 皮托管测压孔 时玻管水 正对水流方向 平行水流方向
435.5 407.5 405.1 376.5
柱高度mm 皮托管测压孔 389.5 401.8 347.6 322
***答案***
(1) Z=72mmHo
P/(ρg)=H'-Z=389.5-72=317.5mmHO h=u/(2g)=435.5-389.5=46mmHO (2) h=435.5-407.5=28mmHo
(3) H'=h+h ∵ d>d ∴u<u 即 h>h h=46mmHo h=407.5-401.8=5.7mmHo ∴ h-h=46-5.7=40.3mm
而 h=28mm <(h-h)=40.3mm 又 H'=h+hz
按 hz+h+h=hz+h+h+h 即:H'+h=H'+h+h
∴H'<H'
h——位头 H'=h——静压头 h——动压头
14.(8分)
一定量的液体在园形直管内作稳定连续滞流流动。若管长及液体的物性不变,而管径减至原来的一半,问因流动阻力而产生的能量损失为原来的若干倍? ***答案***
∵ hf=λ(L/d)u/2
而滞流时 λ=64/Re=64μ/(d*u*ρ) 流速:u=4V/(πd)
而题设V、L、μ、L不变,即hfα1/d ∵d=d/2 ∴hf=16hf
15.(8分)
在相同管径的两条园形管道中,同时分别流动着油和清水(μ油>μ水),若雷诺数相同,且密度相近,试判断油速大还是水速大?为什么? ***答案***
∵Re油=Re水 而 u油>u水,∴ u油>u水 16.(8分)
如图所示,液体分别从两容器中流出,液面保持不变,排出管径相同。问: (1)图(a)中1-1和2-2截面的u>u还是u=u?为什么?
(2)图(a)、(b)中Z>Z其它条件不变,忽略阻力损失,则出口处的速度u 与 u哪个大?为什么?
(3)图(a)、(b)中Z=Z,则截面2-2*处的速度与u哪个大?为什么?
***答案***
(1)因液体连续稳定流动,且d=d∴u=u=u (2)∵u=[2g(z-∑h)] 题设h=h=0 ∵Z>Z ∴u>u
(当然 ∵Z>Z则hf>hf , ∴当hf不能忽略时, u与u关系视具体情况而定)。 (3)由(1)和(2)结果知 ∵u=u 而u>u ∴ u>u
17.(8分)
某车间用水量由水塔稳定供给(如图示)。现若将出口阀A关小,其流量有无改变?为什么?