气体在什么条件下可作为不可压缩流体?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,可忽略气体密度变化而作为不可压缩流体来处理。牛顿粘性定律的物理意义:F/A=-μdv/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体面积成正比。dv/dy是在与流动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μ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μ,表征了流体抵抗变形的能力,即流体粘性的大小,单位pa.s运动粘性系数v,粘度μ与密度p的比值,它是个基本参数,是动量扩散系数的一种度量,单位:㎡/s两者的关系:v=μ/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,变形: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。,为单位体积流体的动量在y方向上的动量梯度。粘性动量通量与在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。P37,2-5.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8000kg/h,试求管道中空气的平均流速。在标准状态下空气的密度为1.293kg/。
气体在什么条件下可作为不可压缩流体?
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,可忽略气体密度变化而作为不可压缩流体来处理。
牛顿粘性定律的物理意义:
F/A=-μdv/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体面积成正比。
dv/dy是在与流动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
μ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μ,表征了流体抵抗变形的能力,即流体粘性的大小,单位pa.s
运动粘性系数v,粘度μ与密度p的比值,它是个基本参数,是动量扩散系数的一种度量,单位:㎡/s
两者的关系:v=μ/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
,变形:
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。
,
为单位体积流体的动量在y方向上的动量梯度。粘性动量通量与在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。
P37,2-5.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8000kg/h,试求管道中空气的平均流速。在标准状态下空气的密度为1.293kg/
。
题目解答
答案
解: 管道中空气的平均流速为
.
标准状态下空气的密度
1.293kg/
.
在400℃时,空气的密度
.
由
得:
=
=0.373 kg/
.
由Qm=
有:
8000kg/h =0.373 kg/
×
3600m/h×400×600×
得
=24.824 m/h.
2-6 有一文氏管,已知
=15cm,
=10cm,水银压差计液面高差=20cm。若不计阻力损失,求通过文氏管的流量。
解:由伯努利方程
+ρg
+ρ
/2=
+ρg
+ρ
/2
=
, 得
=2(
-
)/ρ+
=2/ρ+
又
/
=
/
=
/
=1/2.25
代入上式得
=2*0,.2*13600/1000+
求得
=1.16m/s
流量q==1.16*π*
/4=0.02
/s
解:根据题意得:
由
假设水是从A管道流向B管道的;
则根据实际流体的伯努利方程:
假设水是从B管道流向A管道的;
则
因为在水管中流动时一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
一定大于0.
即判断水是从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→连续性方程
动量守恒定律→动量方程
能量守恒定律→能量方程
什么是稳定流动?什么是非稳定流动?
答:稳定流动:流场中运动参数不随时间发生变化,仅与位置有关的流动;
非稳定流动:流场中运动参数不仅随时间发生改变,又与位置改变而发生改变的流动。
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。
P62 3-2 沿程阻力和局部阻力的物理本质是什么?
答:沿程阻力:流体流过一定的直管时,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=λLρv2/2d(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;
λ:沿程阻力损失系数,对于管内层流,λ=64/Re;
L,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=ξ局ρv2/2
h局:单位体积流体的局部阻力损失,pa;
ξ局:局部阻力损失系数。
3-5 温度t=5℃的水在直径d=100mm圆管中流动,体积流量Qv=15L/s,问管中水流处于什么流动状态?
解:由已知可得:v=Qv/A=15/(3.14*0.052)=1.9m/s
查表并计算水在t=5℃时的粘度η
1.366×10-6 一1.789×10-6/(10-0)=η-1.789×10-6/(5-0)
得η=1.578×10-6
得雷诺数Re=v×d/η=1.9×0.10/1.578×10-6=120405.5>2300
所以管中流态为湍流。
3-7.横断面积为2.5m×2.5m的井矿巷道中(已知:井下温度t=20℃,空气η=0.15c㎡/s),当空气流速v=1m/s时,气体处于什么流动状态?
解:∵ t=20℃;v=1m/s; η=0.15c㎡/s=1.5×10-5㎡/s
Re=vds/η 其中,ds=4A/S
A=2.5×2.5=6.25m;S=2.5×4=10m
∴ ds=4×6.25/10=2.5
则:
Re=vds/η=1×2.5/1.5×10-5㎡/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℃时的运动黏度η=0.013*10-4m2/s,流过直线段长度L=20m。试计算水流量qv1=0.3m3/h和qv2=1.2m3/h时的摩擦阻损?
解:
(1)水流速和 Re数
U1=qv1/π(D2/4)=0.3/[(3.14*0.052)/4]*3600=0.04m/s
Re1=U1D/η=0.04*0.05/0.013*10-4=1538<2300, 层流
U2=qv2/π(D2/4)=1.2/[(3.14*0.052)/4]*3600=0.16m/s
Re2=U2D/η=0.16*0.05/0.013*10-4=6153>4000, 湍流
(2)管道摩擦阻力损失 (设ρ=1000kg/m3)
层流: h1摩=λ*L/D*ρU12/2=64/Re1*20/0.05*1000/2*(0.04)2=13.3N/m2
湍流:h2摩=λ*L/D*ρU22/2=0.3164/Re20.25*20/0.05*1000/2*(0.16)2=182.84N/m2
3-12、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=4A/s
A-导管或设备的流通截面积,
S-被流体所浸润的导管或设备的周长
因为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*
a*1/2=
3*
*
正六边形横截面管道周长S=6a,de=(4*3*
*
)/6a=
a.
(2)S同心圆=
=
(
-
)/4
同心圆周长=
同心圆环管道的当量直径de=
(
-
)/4]/
=
+