MMVA01 Termodynamik med strömningslära
Repetitionsfrågor — strömningslära
24 augusti 2011
INLEDNING
1.1 Definiera eller förklara kortfattat
(a) fluid
(b) dimensionshomogenitet
(c) strömlinje
(d) kavitation
(e) dynamisk viskositet
(f) Newtonsk fluid
(g) kinematisk viskositet
(h) Reynolds tal
(i) inkompressibel strömning
(j) gränsskikt, gränsskiktstjocklek δ
FLUIDERS STATIK
2.1 Ange de krafter som verkar på ett fluidelement i en stillstående fluid.
2.2 Beskriv hur en tryckskillnad kan mätas m.h.a. en U-rörsmanometer.
2.3 Vad är Arkimedes princip?
VISKÖS STRÖMNING
3.1 Navier-Stokes ekvationer, Newtonsk fluid med konstanta ämnesstorheter, på vektorform:
∇ · V = 0 ; DV/Dt = g − ρ−1 ∇p + ν∇2 V
Vad beskriver de båda resp. ekvationerna? Förklara kortfattat.
3.2 Hastighetsfördelning, fullt utvecklad laminär rörströmning: uz /umax = 1−(r/R)2 , där R är rörets
innerradie. Skissera fördelningens utseende samt bestäm förhållandet mellan medelhastighet och
maxhastighet, V /umax .
BERNOULLIS EKVATION
4.1 Ange Bernoullis ekvation längs en strömlinje. Diskutera giltighet, namnge termer samt definiera
ingående storheter.
4.2 Definiera eller förklara kortfattat
(a) dynamiskt tryck
(b) stagnationspunkt
(c) statiskt tryckuttag
4.3 Härled Torricellis teorem utgående från Bernoullis ekvation.
4.4 Vad är stagnationstryck? Hur kan det mätas?
1
4.5 Beskriv hur ett Prandtlrör fungerar samt härled ett uttryck på strömningshastigheten. Illustrera.
4.6 Beskriv hur en venturimeter fungerar samt härled ett uttryck för massflödet. Ange förutsättningar samt illustrera med figur.
KONTROLLVOLYMSANALYS
5.1 Ange impulsekvationen vid stationär strömning genom en icke-accelererande och stel kontrollvolym med flera in- och utlopp. Förutsätt endimensionella (homogena) förhållanden över tvärsnitt. Ange också ett flödesvillkor som följer av massbalans. Ingående storheter skall klarläggas.
DIMENSIONSANALYS, LIKFORMIGHET
6.1 Antag att strömningsmotståndet för en liten sfärisk partikel som faller fritt och långsamt i en
viskös fluid bara beror av partikelns diameter d, partikelns hastighet V och fluidens dynamiska
viskositet µ. Bestäm via dimensionsanalys hur strömningsmotståndet beror av hastigheten.
6.2 Formulera Reynolds likformighetslag.
6.3 Visa att Reynolds tal representerar förhållandet mellan tröghetskrafter (massa × acceleration)
och viskösa krafter verkande på ett fluidelement.
OMSTRÖMMADE KROPPAR, STRÖMNINGSMOTSTÅND OCH LYFTKRAFT
7.1 Vilka krafter representeras av strömningsmotståndet?
7.2 Definiera eller förklara kortfattat
(a) formmotstånd
(b) motståndskoefficient CD
RÖRSTRÖMNING
8.1 Ange Bernoullis utvidgade ekvation, ange dess giltighet samt definiera ingående storheter.
8.2 Definiera eller förklara kortfattat
(a) hydraulisk diameter
(b) inloppssträcka vid rörströmning
(c) friktionsfaktor f
(d) engångsförlustkoefficient KL
8.3 Skissera hastighetsprofilen vid fullt utbildad, laminär resp. turbulent rörströmning.
8.4 Beskriv hur friktionsfaktorn f beror av ytråheten och Reynolds tal (Moodydiagrammet).
Christoffer Norberg, tel. 046-2228606, christoff[email protected]
2
