流体力学作业

发布 2023-05-21 15:19:28 阅读 3306

第三章流体运动学(作业答案)

一、 选择题(略)

二、 判断题(略)

三、 简答题。

1. 述流体运动的两种方法是什么?简述其内容。

答:(略)2. 流体微团体运动分为哪几种形式?

答:① 平移 ② 线变形 ③ 角变形 ④旋转变形。

3. 写出恒定平面势流中流函数、势函数与流速的关系。

(改为:写出恒定平面势流中流函数具有的性质,流函数与流速势的关系。)

答:流函数具有的性质。

流函数相等的点组成的线即流线,或曰,同一流线上个点的流函数为常数。

两流线间的函数值之差为为单宽流量。

平面势流的流函数为一个调和函数。

答:流函数与流速势的关系。

流函数与势函数为调和函数。

等势线与等流函数线正交。

4.什么是过流断面和断面平均流速?为什么要引入断面平均流速?

答:与流线正交的断面叫过流断面。

过流断面上点流速的平均值为断面平均流速。

引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算。

5.如图所示,水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道,试问:

1)当阀门开度一定,上游水位保持不变,各段管中,是恒定流还是非恒定流?是均匀流还是非均匀流?

2)当阀门开度一定,上游水位随时间下降,这时管中是恒定流还是非恒定流?

3)恒定流情况下,当判别第ii段管中是渐变流还是急变流时,与该段管长有无关系?

答:(1)是恒定流。ⅰ、是均匀流,ⅱ是非均匀流。

2)管中为非恒定流。

3)有。管段相当长为渐变流,管段较短为急变流。

四、计算题(解题思路)

1. 恒定二维流动的速度场为 ,其中秒-1。(1)论证流线方程为;(2)绘出c及4m2的流线;(3)求出质点加速度的表达式。

解:(1)流线方程为: 代入数值推导

2)(略)3)由:代入数值求解。

代入数值求解。

答案: 2 试检验下述不可压缩流体的运动是否存在?

解:由连续性微分方程,=0 流体的运动存在,反之流体的运动不存在。

答案:(1)代入数值求解, 流体的运动不存在。

2)代入数值求解,流体的运动存在。

3 水流从水箱经管径分别为的管道流出,出口流速,如图所示。求流量及其它管道的断面平均流速。

解:应用连续性方程。

1)流量:4.91

(2) 断面平均流速 ,

4 如图铅直放置的有压管道,已知d1=200mm,d2=100mm,断面1-1处的流速v1=1m/s。求(1)输水流量q;(2)断面2-2处的平均流速v2;(3)若此管水平放置,输水流量q及断面2-2处的速度v2是否发生变化?(4)图a中若水自下而上流动,q及v2是否会发生变化?

解:应用连续性方程。

3)不变。4)流量不变则流速不变。

5 已知某流场的流速势为,为常数,试求及。

解: 6. 对于,的平面流动,为常数。试分析判断该流动: (1) 是恒定流还是非恒定流?(2) 是均匀流还是非均匀流?(3) 是有旋流还是无旋流?

解:应用质点加速度数学表达式。

求解。看时间加速度与迁移加速度判别是恒定流还是非恒定流;是均匀流还是非均匀流。

答案: (1)是恒定流。

(2)是非均匀流。

(3)用无旋流数学表达式求解,是无旋流。

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