Раздел 8 Гидродинамическое подобие часть 2
8-19-20. Работа ротаметра, имеющего диаметр трубки Dн и пропускающего Qн керосина (pн = 790кг/м3), основана на уравновешивании веса поплавка в жидкости силой действия потока. Определить: 1) расход воды (vм = 0,010Ст) в модельном ротаметре, выполненном в масштабе KL, если зоне турбулентной автомодельности соответствует условие Re=105; 2) плотность материала поплавка модельного ротаметра, если в натурном ротаметре он сделан из алюминия (pпн = 2700кг/м3).
Задача 8-19 KL = 2,7, DH = 0,07м, QH = 20л/с, vН = 0,027 Ст
Задача 8-20 KL = 2, DH = 0,05м, QH = 10л/с, vН = 0,03 Ст (цена 120р)
8-21-22. Истечение воды из резервуара под напором Hн = 1,0м происходит через выпускающий коллектор Dн, который перекрыт дисковым затвором. Определить: 1) напор в модельной установке, если модель выполнена в масштабе KL и работает на воде; 2) расход в модельной установке Qм при одинаковом с натурой открытием дискового затвора, если в натуре расход равен Qн; 3) силу Fн, действующую на дисковый затвор, если в модели эта сила составила Fм = 2,2Н.
Задача 8-21 KL = 6, DH = 0,6м, QH = 300л/с
Задача 8-22 KL = 4, DH = 0,4м, QH = 200л/с
8-23-24. Аэродинамическое сопротивление автомобиля высотой hн = 1,4м определяется продувкой его модели в аэродинамической трубе. Кинематический коэффициент вязкости воздуха v =0,156Ст; зона автомодельности при Re = 5*105. Определить: 1) максимальный масштаб модели KL, если скорость автомобиля vн , а скорость продувки модели 45м/с; 2) отношение сил сопротивления модели и натуры.
Задача 8-23 vH = 32м/с, (цена 120р)
Задача 8-24 vH = 38м/с, (цена 100р)
8-25-26. Измерительная диафрагма диаметром D и отношением d/D=0,65 испытывается на воде (vм = 0,010Ст). Зона турбулентной автомодельности (постоянство градуировочного коэффициента) начинается при расходе воды Qм=11,8л/с, при этом показание ртутного дифманометра составило hм. Определить: 1) расход Qн, соответствующий началу зоны турбулентной автомодельности, при работе диафрагмы на воздухе (рн =1,17кг/м3); 2) показание водяного дифманометра при работе диафрагмы на воздухе.
Задача 8-25 KL = 1, DH = 0,08м, hм = 0,167м, vН = 0,154 Ст (цена 150р)
Задача 8-26 KL = 1, DH = 0,12м, hм = 0,073м, vН = 0,146 Ст (цена 100р)
8-27-28. Трубка Вентури с входным диаметром Dни соотношением d/D=0,55 используется для измерения расхода керосина. Определить: 1) расход воды (vм = 0,010Ст) Qм в модельной трубке Вентури, выполненной в масштабе KL, если расход керосина (pн = 820кг/м3) в натуре равен Qн; 2) разность показаний пьезометров в натуре hн, если в модели она составила hм.
Задача 8-27 KL = 3, DH = 0,27м, QH = 55л/с, hм = 0,635м, vН = 0,027 Ст (цена 150р)
Задача 8-28 KL = 4, DH = 0,32м, QH = 70л/с, hм = 0,93м, vН = 0,03 Ст (цена 100р)
8-29-30. Расходомер в виде сопла с входным диаметром Dн и d/D=0,45 используется для измерения расхода нефти. Определить: 1) расход воздуха (pм =1,17кг/м3, vм = 0,16Ст ) в модели, выполненной в масштабе KL, если расход нефти (pн = 810кг/м3) в натуре составил Qн; 2) разность показаний ртутного дифманометра в натуре hн, если в модели разность давлений составила pм .
Задача 8-29 KL = 4, DH = 0,12м, QH = 100л/с, Рм= 0,717МПа, vН = 0,25 Ст (цена 100р)
Задача 8-30 KL = 3, DH = 0,08м, QH = 60л/с, Рм= 0,728МПа, vН = 0,3 Ст (цена 100р)
8-31-32. Истечение нефти через насадок диаметром Dн при малом напоре Hн = 2,5Dн исследуется на модели, работающей на воде (v = 0,010Ст). Определить: 1) диаметр модельного насадка Dм; 2) расход через натурный насадок Qн, если на модели получен расход воды Qм= 0,056 м3/с.
Задача 8-31 DH = 0,1м, QH = 0,056л/с, vН = 0,25 Ст (цена 120р)
Задача 8-32 DH = 0,12м, QH = 0,056л/с, vН = 0,28 Ст (цена 100р)
8-33-34. Вентиляция закрытых помещений при сварке производится с помощью гибких металлических труб – металлорукавов. Определить: 1) расход воздуха в модельном металлорукаве, выполненном в масштабе KL, если в натуре средняя скорость воздуха составила vн = 5,2м/с при диаметре Dн; 2) перепад давления в натуре pн , если в модели он составил pм
Задача 8-33 KL = 3, DH = 0,35м, Рм= 0,576МПа
Задача 8-34 KL = 4, DH = 0,35м, Рм= 1,86МПа
8-35-36. Определить скорость буксировки модели надводного судна, если модель выполнена в масштабе KL. Длина натурного судна Lн =100м, а его скорость vн. Модель испытывается в зоне турбулентной автомодельности – при температуре 15°С (vм = 0,0114Ст). Вычислить также числа Фруда и Рейнольдса для натуры и модели.
Задача 8-35 KL = 16, vH = 10,5м/с, vН = 0,0157 Ст (цена 100р)
Задача 8-36 KL = 20, vH = 10,5м/с, vН = 0,0157 Ст
8-37-38. Скорость буксировки модели в бассейне ограничена величиной vм = 5,0м/с. Определить длину и массу модели надводного судна, имеющего длину Lн =100м, объемное водоизмещение Vн = 3000м3 и скорость хода vн. Считать, что испытания проводятся в зоне турбулентной автомодельности (Re = 2*106 ) при температуре воды 15°С (vм = 0,0114Ст).
Задача 8-37 vH = 20м/с, (цена 120р)
Задача 8-38 vH = 16м/с, (цена 100р)
8-39-40. Модель надводного судна с работающими гребными винтами, выполненная в масштабе KL, испытывается в бассейне. Предполагая, что при испытаниях обеспечено гидродинамическое подобие в зоне турбулентной автомодельности, определить: 1) скорость буксировки модели, если скорость движения натурного судна vн ; 2) масштаб сил Fн : Fм, действующих на корпус судна, считая плотность воды в натурных и модельных условиях одинаковой; 3) масштаб буксировочной мощности Nн : Nм .
Задача 8-39 KL = 16, vH = 10,5м/с, (цена 100р)
Задача 8-40 KL = 20, vH = 10,5м/с, (цена 120р)
8-41-42. Для проведения буксировочных испытаний модели озерного теплохода длиной Lн = 62м и объемным водоизмещением Vн = 635м3 необходимо установить масштаб, массу и скорость буксировки модели при обеспечении гидродинамического подобия, если скорость движения натуры vн, а начало зоны турбулентной автомодельности соответствует Re = 2*106. Температура воды при модельных испытаниях 20°С (vм = 0,010Ст).
Задача 8-41 vH = 6м/с, (цена 100р)
Задача 8-42 vH = 6,4м/с, (цена 100р)
8-43-44. Модель подводного судна, имеющего длину Lн = 30м, изготовлена в масштабе KL. Скорость натурного судна vн . Определить скорость буксировки модели при испытаниях в бассейне и скорость продувки модели в аэродинамической трубе. Кинематический коэффициент вязкости воды при модельных испытаниях vм = 0,0114Ст, воздуха vвоз = 0,146Ст .
Задача 8-43 KL = 10, vH = 5м/с,
Задача 8-44 KL = 12, vH = 6м/с, (цена 100р)
8-45-46. Модель надводного судна, выполненная в масштабе KL с работающими гребными винтами, испытывается в бассейне. Предполагая, что при испытаниях обеспечено гидродинамическое подобие в зоне турбулентной автомодельности, определить: 1) скорость буксировки модели, если скорость движения натурного судна vн ; 2) число оборотов nм модели гребного винта, если nн = 10об/с ; 3) масштаб мощности на валу гребного винта Nн : Nм .
Задача 8-45 KL = 20, vH = 16м/с, (цена 100р)
Задача 8-46 KL = 22, vH = 18м/с,
8-47-48. Для проведения испытаний на качку необходимо определить массу, аппликату центра масс и момент инерции массы модели, если для натуры сходственные величины равны: mн =12,0*106 кг , zg =11,8м и Iн= 5,52*109 кг*м. Масштаб модели KL. Принять, что при качке главными силами являются массовые и инерционные, плотность воды в натурных и модельных условиях одинакова. Каким будет отношение периодов собственной качки натуры и модели?
Задача 8-47 KL = 80 (цена 100р)
Задача 8-48 KL = 100
8-49-50. Модель судового гребного винта изготовлена в масштабе KL.
Испытания в бассейне проводятся по условиям подобия сил тяжести при температуре воды 20°С (vм = 0,010Ст). Определить число оборотов модели nм , если для натурного гребного винта nн =10об/с , его диаметр Dн. Скорость натурного судна vн . Вычислить значения Reн и Reм.
Задача 8-49 KL = 4, DH = 1,6м, vH = 10м/с, vН = 0,0157 Ст
Задача 8-50 KL = 5, DH = 2,0м, vH = 12,5м/с, vН = 0,0157 Ст
8-51-52. Модель надводного судна, выполненная в масштабе KL, испытывается с работающими гребными винтами в бассейне. Предполагая, что при испытаниях обеспечивается гидродинамическое подобие в зоне турбулентной автомодельности, определить: 1) скорость буксировки модели, если скорость движения натурного судна vн ; 2) число оборотов модели гребного винта nм , если nн = 6,25об/с ; 3) соотношение чисел кавитации для гребного винта натуры и модели XH, XM нм , если ось гребного винта в натуре находится на глубине h=5,0м, давление насыщенных паров воды в натурных условиях (pн.п)н =1,0кПа, а при модельных испытаниях (pн.п)м =1,8кПа . Давление на свободной поверхности воды в обоих случаях атмосферное, равное 98,1 кПа.
Задача 8-51 KL = 20, vH = 15м/с, (цена 100р)
Задача 8-52 KL = 24, vH = 16м/с, (цена 100р)
8-53-54. Необходимо определить масштаб, длину и массу модели судна длиной Lн =140м и объемным водоизмещением Vн = 4800м3 для испытаний в бассейне, где скорость буксировки ограничена 1,5 м/с. Скорость хода натурного судна vн . Начало зоны турбулентной автомодельности соответствует Re = 2*106. Предполагаемая температура воды при модельных испытаниях 20°С (vм = 0,010Ст).
Задача 8-53 vH = 10м/с, (цена 120р)
Задача 8-54 vH = 9,2м/с, (цена 100р)
8-55-56. Модель надводного судна, выполненная в масштабе KL, испытывается с работающими гребными винтами в бассейне. Предполагая, что при испытаниях обеспечивается гидродинамическое подобие в зоне турбулентной автомодельности, определить: 1) скорость буксировки модели, если скорость движения натурного судна vн ; 2) буксировочное сопротивление натуры, если оно для модели F=4,45 кН; 3) мощность на валу гребного винта модели, если мощность натурного судна составляет 736кВт.
Задача 8-55 KL = 30, vH = 6м/с,
Задача 8-56 KL = 36, vH = 6,8м/с,