2007傳輸作業(yè)3答案

1、傳輸理論第三次作業(yè)（層流和湍流問題）傳輸理論第三次作業(yè)（層流和湍流問題）1.判斷下列流動(dòng)狀態(tài)是層流還是湍流？（a）很長的水管，直徑，流速，運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)。（b）很長的油管，直徑，流速，運(yùn)動(dòng)粘性系。答案：(a)湍流(b)層流雷諾數(shù)的計(jì)算公式：，a情況：Re=2105。B情況：Re=1500圓管層流的臨界雷諾數(shù)。2.用內(nèi)徑為200mm的管子輸送液體，Re準(zhǔn)數(shù)為1750。若流體及其流量不變，改用內(nèi)徑為50mm的管子，則：Re變?yōu)椋撸撸?。解：；?/p>

2、體不變則不變。ReDU???流量不變則：22121244DDUU???212221UDUD?=所以：Re變?yōu)椋?000。11122221ReReDUDDUD??143.湍流和層流的本質(zhì)區(qū)別是（D）A湍流流速大于層流流速B.流道截面大的為湍流，截面小的為層流C.層流的雷諾數(shù)小于湍流的雷諾數(shù)D.層流無徑向脈動(dòng)而湍流有徑向脈動(dòng)4.什么是雷諾數(shù)？闡述雷諾實(shí)驗(yàn)的意義。答：它的物理意義是作用在流體上的慣性力與粘性力的比值的度量，是粘性流體運(yùn)動(dòng)中重要

3、的特征量。雷諾試驗(yàn)意義有三：其一其一是揭示了粘性流體存在兩種截然不同的流動(dòng)狀態(tài)，即層流狀態(tài)和紊流狀態(tài)，如圖當(dāng)管內(nèi)的整個(gè)流場呈一簇互相平行的流線，這種流動(dòng)狀態(tài)稱為層流（或片流）。當(dāng)管內(nèi)的流速增大到上臨界流速時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)作復(fù)雜的無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，這種流動(dòng)狀態(tài)稱為紊流（或湍流）。其二其二雷諾試驗(yàn)揭示了沿程損失和管內(nèi)平均流速之間的關(guān)系：hf=kvn式中k為系數(shù)，n為指數(shù)，均由實(shí)驗(yàn)確定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：當(dāng)v＜vcr時(shí)n1=1，即層流中的沿程損失與平均流

4、速的一次方成正比；當(dāng)v＞vc’r時(shí)，n2=1.75～2，即紊流中的沿程損失與平均流速的1.75～2次方成正比。理論模型的基本思路。10.寫出下列準(zhǔn)數(shù)的表達(dá)式，并說明其物理意義。（1）均時(shí)性數(shù)均時(shí)性數(shù)可理解為速度為v的流體質(zhì)點(diǎn)通過系統(tǒng)中某一尺寸所需的時(shí)間。ovHllv????l（2）弗勞德數(shù)弗勞德數(shù)，分子反映了流體在流動(dòng)過程中重力位能與動(dòng)能的比值。重力位能與動(dòng)能又分別與重力和慣性力成正22rglglFvv????比，故也表示了流體在流動(dòng)過

5、程中重力與慣性力的比值。（3）歐拉數(shù)歐拉數(shù)，它表示了流體的壓力與慣性力的比值。2pEuv??（4）雷諾數(shù)雷諾數(shù)，表示了流體流動(dòng)過程中的慣性力與教性力的比值。2Revlvvl??????11.闡述相似三定律。相似第一定律：彼此相似的物理量必然具有數(shù)值相等的同名相似準(zhǔn)數(shù)。相似第二定律：凡是同一現(xiàn)象如果定解條件相似，而且由定解條件的物理量所組成的相似準(zhǔn)數(shù)在數(shù)值上相等，則這些現(xiàn)象必定相似。相似第三定理：描述一組相似現(xiàn)象的各個(gè)變量之間的關(guān)系可以表

6、示為相似準(zhǔn)數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系。這種相似準(zhǔn)數(shù)之間的關(guān)系叫做準(zhǔn)數(shù)方程。12.說明模型相似的條件。(1)幾何相似。要保證模型各部分尺寸與實(shí)際設(shè)備相對(duì)應(yīng)部分尺寸的比例為一常數(shù)。(2)物理相似。在模型與實(shí)際設(shè)備中所進(jìn)行的過程應(yīng)為同類過程即以相同的數(shù)學(xué)方程描述具有相同物理量的過程。相應(yīng)的準(zhǔn)數(shù)在數(shù)值上應(yīng)相等。(3)開始及邊界條件(定解條件)相似。開始條件是指過程開始時(shí)入口的幾何條件。邊界條件是進(jìn)行物理過程的系統(tǒng)邊界上的幾何及物理特征。應(yīng)保證此兩條件相似

7、。13.簡述近似模型法的基本思想。答：在模型研究時(shí)，分析在相似條件中哪些因素對(duì)過程是主要的，起決定性作用的，哪些是次要的，所起作用不大。對(duì)前者要盡量加以保證，而后者只做近似的保證，甚至忽略不計(jì)。這樣既可以使相似研究能夠進(jìn)行，又不致引起較大的誤差。14.利用相似轉(zhuǎn)換法從NS方程沿Y方向的分量推導(dǎo)相似準(zhǔn)數(shù)。答案略15.一飛機(jī)以320kmh的速度在靜止的大氣中飛行，大氣的溫度為15℃、壓強(qiáng)為101.3Pa，機(jī)翼弦長3m。若以120的機(jī)翼模型在