流体力学大题及答案.doc

四、计算题(50分)
30.(6分)飞机在10000m高空(T=223.15K,p=0.264bar)以速度800km/h飞行，燃烧室的进口扩压通道朝向前方，设空气在扩压通道中可逆压缩，试确定相对于扩压通道的来流马赫数和出口压力。(空气的比热容为Cp=1006J/(kg·K)，等熵指数为k=1.4，空气的气体常数R为287J/(kg·K))
31.(6分)一截面为圆形风道，风量为10000m3/h，最大允许平均流速为20m/s，
求：(1)此时风道内径为多少?
(2)若设计内径应取50mm的整倍数，这时设计内径为多少?
(3)核算在设计内径时平均风速为多少?
32.(7分)离心式风机可采用如图所示的集流器来测量流量，已知风机入口侧管道直径d=400mm,U形管读数h=100mmH2O，水与空气的密度分别为ρ水=1000kg/m3，ρ空=1.2kg/m3，忽略流动的能量损失，求空气的体积流量qv。
33.(7分)要为某容器底部设计一个带水封的疏水管，结构如图示：容器内部的压强值，最高时是表压强pe=1500Pa,最低时是真空值pv=1200Pa,要求疏水管最高水位应低于容器底部联接法兰下a=0.1m，最低水位应在疏水管口上b=0.2m(水密度ρ=1000kg/m3，重力加速度g=9.8m/s2)
求：(1)疏水管长度L。
(2)水封水面到疏水管口的深度H。
34.(12分)有一水平放置的90°渐缩弯管，管内径d1=15cm,d2=7.5cm,入口处平均流速v1=2.5m/s,表压强p1=6.86×104Pa，若不计阻力损失，求水流对弯管的作用力。水的密度ρ=1000kg/m3。
35.(12分)用虹吸管输水，如图所示，已知：水位差H=2m,管顶高出上游水位h=1m，虹吸管内径d=200mm，管长为LAB=3m,LBC=5m,LCD=4m,管路沿程损失系数λ=0.026，局部损失系数有：管路进口滤网(带底阀)一个，ζ滤网=12,B、C两处90°圆弯两个，每个ζ弯头=0.5，管路出口ζ出口=1.0，水的密度ρ=1000kg/m3。
试求：
(1)虹吸管的流量qv。
(2)虹吸管中压强最低点的位置及其真空值。
四、计算题(共50分)
30．T0=T∞+
=247.69K
M∞=
P0=p∞
=0.264
31.依连续方程（ρ=C）v1A1=v2A2=qv
(1) v1 d1==0.42m=420mm
(2) 设计内径应取450mm为50mm的9倍，且风速低于允许的20m/s
(3) 在设计内径450mm时，风速为

32.由伯努利方程
0+0+0=+0+
得v=
由静力学方程p+ρ水gh=0p=-ρ水gh代入
得 v==40.43m/s
qv=v
33.根据流体静力学基本方程
表压强pe=ρgh或h=
在最高压强时，管内水面应低于O-O面
h1==
在最低压强时，管内水面应高于0-0面
h2==
故疏水管长度
L=a+h2+h1+b=0.1+0.122+0.152+0.2=0.574m
水封水面到疏水管口深度
H=h1+b=0.153+0.2=0.353m
答：疏水管长度应为0.574m，水封水面到疏水管口深度为0.353m。
34.

35．（1）求虹吸管的流量：列进、出口水池水面的伯努利方程：
H=
把已知参数代入：求得v=1.59m/s
所以qv=vA=0.05m3/s
(2)求最低压强点及其真空度：
最低压强应是虹吸管内的C点（见图）
列进水池水面及C断面的伯努利方程：
0=h-
得pvc=28200Pa=28.2KPa