传输原理课后答案.docx
1、什么是连续介质，在流体力学中为什么要建立连续介质这一理论模型？答：(1)连续介质是指质点毫无空隙的聚集在一起，完全布满所占空间的介质。(2)引入连续介质模型的必要性：把流体视为连续介质后，流体运动中的物理量均可以看为空间和时间的连续函数,就可以采用数学中的连续函数分析方法来讨论流体运动,实践表明采纳流体的连续介质模型，解决一般工程中的流体力学问题是可以满意要求的。1-9一只某液体的密度为800kg11求它的重度及比重。解：重度：=pg=800*9.8=7840kg(mS)比重：p/p水=800/1000=0.8注：比重即相对密度。液体的相对密度指该液体的密度与一个大气压下4水的密度(1000kgm3)之比课本p4oX-IX设烟气在标准状态下的密度为L3kgm3,试计算当压力不变温度分别为100oc和120OeC时的密度和重度解：已知：t=O°C时，PO=I.3kg113,且则依据公式Po(l+t)当t=1000时，烟气的密度为P=L3/(1+aX1000)kgm3=0.28kgm3烟气的重度为Y=Pg=(0.28x9.8)kgm3=2.274kgm3当t=1200时，烟气的密度为p=1.3(l+×1200)kgm3=0.24kgm3烟气的重度为Y=Pg=(0.24x9.8)kgm3=2.36kgm316答：肯定压强：以肯定真空为起点计算的压力，是流体的实际，真实压力，不随大气压的变化而变化。表压力：当被测流体的肯定压力大于外界大气压力时，用压力表进行测量。压力表上的读数（指示值）反映被测流体的肯定压力比大气压力高出的数值，称为表压力。既：表压力=肯定压力.大气压力真空度：当被测流体的肯定压力小于外界大气压力时，采纳真空表测量。真空表上的读数反映被测流体的肯定压力低于大气压力的差值，称为真空度。既：真空度=I肯定压力大气压力I=大气压力肯定压力1-81物理大气压（atm）=760mmHg=10332mmH201物理大气压（atm）=1.033kgfcm2=101325PalmmH20=9.81Pa1-21已知某气体管道内的肯定压力为117kPa,若表压为70kPa,那么该处的肯定压力是多少（已经当地大气压为98kPa）,若肯定压力为685kPa时其真空度又为多少？解：P绝=P表+P大气=70kPa+98kPa=168kPaPM=-(P绝-P大气)=-(68.5kPa-98kPa)=29.5kPa1、 气体在什么条件下可作为不行压缩流体？答：对于气体，在压力变化不太大（压力变化小于10千帕）或流速不太高（V<70米/秒）条件下（如流速较低的通风道），气体压缩程度很小，可忽视气体密度变化而作为不行压缩流体来处理。牛顿粘性定律的物理意义：FA=-Mdv/dy物理意义：流体的内摩擦力大小与流体的性质有关，与流体速度梯度和流风光积成正比。dv/dy是在与流淌方向垂直的方向上单位速度的变化率A是流体层间接触面积四是动力粘度系数1-4什么是动力粘性系数和运动粘性系数，两者的关系如何？答：动力粘性系数,表征了流体反抗变形的力量，即流体粘性的大小，单位pa.s运动粘性系数v,粘度与密度P的比值，它是个基本参数，是动量集中系数的一种度量，单位：m*s两者的关系：v=p什么是粘性动量通量？答:粘性动量通量：有牛顿内摩擦定律，粘性切应力的单位是Nz,变形：理/m2=即单位时间通过单位体积的通量，称为动量通量。故粘性切应力可理解为粘性动量通量。T二尸/A=一4也2.细坦,dydy华2为单位体积流体的动量在y方向上的动量梯度。粘性动量dy通量与在y方向的动量浓度梯度成正比。负号表示动量通量方向和动量浓度梯度方向相反，即动量从高速到低速的方向传输，这和热量从高温向低温传输一样。P37,25.从换热器两条管道输送空气至炉子的燃烧器，管道横断面尺寸均为400mm×600mm,设在温度为400时通向燃烧器的空气量为8000kgh,试求管道中空气的平均流速。在标准状态下空气的密度为1.293kgm3o解：管道中空气的平均流速为标准状态下空气的密度Po=L293kgm3.在400时，空气的密度Pi.P01.293q由01=Pl=7=0.373kgm3.*11+0尸'1+羡（400+273）以由Qm=PIVTl有：8000kgh=0.373kgm3×V×3600mhX400X600×106m2得U=24824mh.26有一文氏管，已知d=15cm,=IOcm,水银压差计液面高差=20cmo若不计阻力损失，求通过文氏管的流量。解：由伯努利方程Pi+pgZ1+pVi/2=P?+pg+pV2/2Z1=Z7,得q=2(PP')p+y=2p+v,又V1%=A/A1=d力出=1/2.25代入上式得(225v¥=2*0,.2*13600/1000+vj求得VI=LI6ms2流量q=L16*015/4=0.02m3s解：依据题意得：v忆A由v=vtV=159w75A九返22假设水是从A管道流向B管道的；则依据实际流体的伯努利方程：pV12pV21LP+-2-+郎Zi=P2+-2-+Zz+h失PJ等=R+与i+pgkh+h火3IOoOkgX(6.37)21000>×(1.59)2368.6×1Q+S彳'一-=39.02×1Q+，T'一-+10x9.8x1.0+h失算得:h失=38.8OkP假设水是从B管道流向A管道的；则R+学=E+受"gM+h失3100OzgX（1.59）2IOooZg/病X（6.37）239.02x10+,n-=68.6X10+,n-+1000×9.8×1.0+h失计算得:h=48.60Qa由于在水管中流淌时肯定有内摩擦阻力损失（内粘性力阻力损失），且能量是从高能量向低能量传输的，所以h失肯定大于。即推断水是从A管道流向B管道的1连续性方程、动量方程、能量方程分别由哪个定律推出？答：质量守恒定律一连续性方程动量守恒定律动量方程能量守恒定律一能量方程什么是稳定流淌？什么是非稳定流淌？答：稳定流淌：流场中运动参数不随时间发生变化，仅与位置有关的流淌；非稳定流淌：流场中运动参数不仅随时间发生转变，又与位置转变而发生转变的流淌。什么是迹线？什么是流线？答：迹线就是在流场中同一运动质点在不同时刻的运动轨迹线；流线就是不同质点在同一时刻的运动方向线。P623-2沿程阻力和局部阻力的物理本质是什么?答：沿程阻力：流体流过肯定的直管时，由于流体的内摩擦而产生的阻力损失，用h摩表示。沿程阻力损失计算公式：h摩二人LPv22d(流体力学中的达西公式)h摩：单位体积流体的沿程阻力损失；入：沿程阻力损失系数，对于管内层流，入=64Re;1.,d:管的长度，内径，m.局部阻力：流体流过管件，阀门及管截面突然扩大或缩小等局部地方所引起的阻力损失，用h局表示；局部阻力损失的计算公式：h局=&局Pv22h局:单位体积流体的局部阻力损失，pa;&局:局部阻力损失系数。3-5温度t=5C的水在直径d=100mm圆管中流淌，体积流量Qv=15Ls,问管中水流处于什么流淌状态？解：由已知可得：V=QVA=15(3.14*0.052)=1.9ms查表并计算水在t=5C时的粘度n1.366×1061.789×10-6/(10-0)=n-l.789×106/(5-0)得n=L578x10"得雷诺数Re=v×dn=l.9x0.10/1.578x106=120405.5>2300所以管中流态为湍流。37.横断面积为2.5m×2.5m的井矿巷道中(已知：井下温度t=20C,空气n=0.15cmas),当空气流速v=lm/S时，气体处于什么流淌状态？解：Vt=20oC;v=lm/s;11=0.15cm1/s=l.5×10-5ma/sRe=vds/其中，ds=4A/SA=2.5×2.5=6.25m;S=2.5X4=10mds=4×6.25/10=2.5贝J:Re=vds/n=l×2.5/1.5×10-5m,/s=167000>2300管中流态为湍流3.10.设金属光滑水管，直径D=50mm,流过水的温度t=20°C时的运动黏度=0.013*104m2s,流过直线段长度L=20mo试计算水流量qv=0.3m3h和qv2=1.2m3h时的摩擦阻损？解：(1)水流速和Re数Ui=qvi/n(D2/4)=0.3/(3.14*0.052)/4*3600=0.04m/sRe=UD=0.04*0.050.013*104=1538<2300,层流U2=qv(D24)=L2(3.14*0.052)4*3600=0.16msRe2=U2D=0.16*0.050.013*104=6153>4000,湍流(2)管道摩擦阻力损失(设p=1000kgm3)层流:hi*=*LD*pU22=64Re*200.05*10002*(0.04)2=133Nm2湍流：h2»=X*L/D*pU22/2=0.3164/Re2025*20/0.05*1000/2*(0.16)2=182.84Nm2312、计算下面两管道的当量直径：(1)横截面边长为a的正六边形管道;(2)内、外直径分别为d1和d2的同心圆环套管.解:(1)由当量直径的公式de=4AsA-导管或设施的流通截面积，S被流体所浸润的导管或设施的周长由于正六边形的横截面是由6个正三角形组成,S六边形=6*S三角形=6*a*ya*12=3*.*a2正六边形横截面管道周长S=6a,de=(4*3*?*a2)6a=3a.(2)S同心圆=m2=r(dd孑)/4同心圆周长=It(d2-d1)同心圆环管道的当量直径de=4nd)4/(d2-d1)=d2+d1第四章边界层理论1、什么叫边界层厚度？答：流速相当于主流区速度的0.99处到固定体壁面间的距离叫边界层厚度1.简述拉瓦尔喷管的原理。答：拉瓦尔喷管的前半部是一段由大变小向中间收缩的管道。收缩到肯定程度之后又由小变大向外扩张。这种管路可使气流的速度因喷管截面积的变化而变化，使气流从亚音速到音速，直至加速到跨音速。拉瓦尔喷管的原理：气体以肯定的初速度进入喷管的前半部(收缩段)，在这一阶段，气体的运动遵循”流体在管中运动时，截面小处流速大，截面大处流速小”的原理，因此气流被不断加速。当到达喉部时，气流流速已经超过了音速。而跨音速的流体在运动时却不再遵循“截面小处流速大，截面大处流速小”的原理，而是恰恰相反，截面越大，流速越快。所以气流通过喉部进入扩张段时，气流的速度被进一步加速，最终起到增大气流流速的作用。什么是滞止状态和临界状态？滞止状态：流淌中某截面或某区域的速度等于零，处于静止或滞止状态，则此断面上的参数称为滞止参数，角标用O表示。临界状态：一元恒定等燧气流某一截面上气流速度当地音速时，该断面上的参数称为临界参数，角标用*表示。1.什么是马赫数？答：在可压缩性气体流淌过程中常以当地条件下的声速作为标准来表示气体流出的相对速度，该比值称为马赫数。用M或Ma定义式为:
