Max. 100 pistettä Kirjallisuuden käyttäminen kielletty! Laskimen käyttö sallittu.

Transkriptio

1 VIRTAUSTEKNIIKKA 2002 (prof. Z'amankhan) TENTTI klo ( / ) Max. 100 pistettä Kirjallisuuden käyttäminen kielletty! Laskimen käyttö sallittu. I. Tehtävä A voin säiliö on jaettu pystysuoralla levyllä. Tankin toisella puolella on bensiiniä (700 kg/m3) ja toisella puolella vettä. Suorakulmion muotoinen portti, joka on 4 m korkea, 2 m leveä ja saranoiro pohjasta, erottaa nesteet. Kun säiliön vasemmalle puolelle lisätään hiljalleen vettä, millä veden pinnankorkeudella, h, portti alkaa aueta? 2. Tehtävä Auton massa m = 1000kg, ilmanvastuspintaala CDA = 0.7m2ja vierimisvastus 70 N. Auto liikkuu nopeudella 90 km/h ja alkaa nousta ylämäkeen, jonka kaltevuus on 5,71. Laske kuinka pitkän matkan auto rullaa vapaasti ennen kuin se pysähtyy. Pair = 1,225 kg/m3 (J.lair = 1,78*105 kg/ms) 3. Tehtävä Ohjukseen kohdistuva noste (nyt lift force, ei boyancy) on ohjuksen pituuden L, nopeuden V, halkaisijan D, kulman a (angle of attact), nesteen tiheyden p, viskositeetin.u ja äänen noeuden ilmassa a funktio. Käytä Buckinghamin Piteoreemaaja kirjoita riippuvuudet dirnensiottomassa muodossa. (Vinkki: Dimensiottomista ryhmistä osa on tunnettuja lukuja, joiden voisi jo päätellä vaikuttavan nosteeseen) 4. Tehtävä Vettä kierrätetään suuresta tankista suodattimen kautta takaisin tankkiin kuvan mukaisesti. Pumppu antaa tehon 271,16 W. Määritä tilavuusvirta suodattimen läpi. K L.= KL elbow = 1.5 exlt Av L ent 08. Filter Pump, m, halkaisija 3,048 cm plpe wjth e/d ==0.01

2 5. Tehtävä Etsi rajanopeus (eli nopeus jolloin palloon vaikuttavien voimien resultantti on nolla) lasipallolle ( p = 2500kg / m3 ), joka uppoaa öljyssä (p = 891kg/m3, = 0, 029kg/ms). Astia on erittäin syvä ja leveä. öljyä \. 9,81 mls/\2 6. Tehtävä Selvitä yhaaran paikallaan pitämiseen tarvittavan voiman resultantin suunta ja suuruus, kun V2 = = 11 ml s.putki on xytasossa. Älä huomioi kitkaa. 7. Tehtävä Lentokoneen karakteristinen pituus on 50 metriä ja sillä aiotaan lentää 450 km/h nopeudella 5 km:n korkeudella standardiilmakehässä. Pienoismallilla mitattu ilmanvastuskerroin Cdrag= 0,01. a) Kuinka suuri teho tarvitaan kompensoimaan ilmanvastuksen vaikutus. b) Jos tekisimme 1 :2 mittakaavassa pienoismallin, jota testaisimme tuulitunnelissa olosuhteissa, jotka vastaavat olosuhteita 5 km:n korkeudessa, kuinka suuri tulisi nopeuden olla. 8. Tehtävä Sylinteri on tiheydeltään 800 kg/m3 ja kelluu pystyasennossa osittain pinnalla vedessäjonka tiheys on 1000 kg/m3. Millä R/L suhteella sylinteri on stabiili kuvan pystyasennossa. (R/L >? ).

3 1, ' T LI...",= 0{ 8rM1 8 "",..Vr'. uon of A n. 1.a uu vn II, Otr R(ICtansic,,"' II v,.. 2 b. '" ': t 1 2 LCC"C"CC"C"cC.""C"""C"C"C UWL"C TrianIJie..I, Ufl 2 h v,4 3 bh! 1,, ;..c " Circk D).. D f 2 I\. Jtu 1 I 64 Se:micircle.J>::l 8 '.3; 41 r"i:ii 1I;J),",C, L,,"; "fl"j nt ) II. A II ". ",,.. lt. w::bb# L!' t l ffj. ' 1pse.""",""".,"","","r"c,,,,", nbij 4 4h Yth 1.; I 16 Pa råoola.'i.i. T Xt8 3b,&.L) 1. 1 )b )\,S

4 ..: I.I,., lqa \I..o(f"G)( "",tc'f I.. I.. 1,001 I :00 I Im I' :ax: ,,., ',, ' 'I! "II' ' I1. : IIII i, 0.09,,,, ;,.,, I I?It 1! I II;,II I. III II' :, "I I : : II j I 0.08 i Complete lurbujen.'! " O.Oi : Eill!1l1111 I f II)! I ' i "' j IN II, ' i..;l c 0.01S;li11 I it [[,1"' 1 \1J1l I ii 0.01 'L.lLl..!..:,, I I 1111 I llll lo I, 0.01 l I I I I' I! ;! I! ; ;,! I!, l[ : I r I I I, I I,,,, ilil LJIJl 1 11 II j! I! 111,,,1, II, "I i m:wiiiiie, I I I I 1 III 11j I j.iii I I i I'! I I;, I 1 L!il'.' l io.2 I I I I I 1 I! i I I i I!T!III! I I; i; ;, :, : 1 i 1111 i 1'j'JIIIIIIIIIO.1 ccc::= c I!Li i I., '"i ii O..OS :. ". loj 2(loJ)J..S6 110" 2(j0")J.S6 11oJ 2(13, (I06)J '2(107)3' S6 slol Vd E / Reynolds numbcr Re = d = = v d Fig The Moody chan for pipe friction llfith smoolb an.d rough walls. Tnis chan is identicaj [0 Eq. (6.64) for rurbujent flow. (From Ref 8. by permi.rsion of the ASME.J Table 6.1 Rccommcnded Roughness VaJues for CommerciaJ Ducts Matcrial SI Iron Bra.ss Plastic Glass Condition n 0.(XX)16 0.(XXXX)7 0.(XX) !XX)85 O.(XX)IS O.(XX)S 0.(XX)4 0. (XXXX)7 0.(XXXX)5 Smootb O.(XX)IJ (XXX)3J mm Uncertainry. Con=te =60 Rubbcr Wood = 50 =60 =40 'fc

5 0..'.J) Table A.l VI:iCOSlty Jnd uenslty 0( T,"C W::ter ;lt l 3tm ". krjni' JO JO io ioo % ' sim: 1.i88 E E EJ E E E E E.J Ej O.:!Sj E.3 &I. m:'s t.iss E E E6 O,SOZ E6 0.66Z E E6 0.7S E6 O.I E E6 0.3:7 E.6 0.:95 E.6 T..F p. slug/nj :;7 1.9:;2 1.9"' ; ;J }I., Ib.slft: J.7J E5., E..1.).) 2.09 E.5!.67 E5 I.J; E E.5 0.9;5 E E E E [ E.5.. ". frls\ \ 1.7 i \ o. 0.J9J O.JJS F..S E.5 E.5 E.5, Suggested curve fits for water in the r:lnge 0::; T::; 100 C; "'kg/m1 = ToC 4 C 11.1 = 0.2% Suggested curve fits for air: Table A.3 Prapenjes af Comman Liquids at 1 atm and 20 C (68 F) Liquid p, kg/m3 #1, kg/(m.$) Y, Nlrn* P.. Nlm% Bulk modulus. N/m% Viscosity parameter cr Anunoma Benzene,. Carbon teo'achloride Ethanol Ethylene glycol Freon 12 Gasoline GlyceriD Kerosine Mercury Methanol SAE 10W oil SAE 10W30 oi! SAE JOW oij SAE SOW oi1 Water Seawater{30%) o.i,s ,SSO E E E E E E E E E E E.lf 1.7 E.lf 2.9 E.lf 8.6 E.lf 1.00 E E E E E E' E E E2 2.8 E E.I 2.25 E2 3.6 E2 3.5 E E E2 1.4 E E E E E E E E E E E E : Tablc A i I 1,,,

6 Physical Properties of Fluids Surface Vapor, and Sound Water T,oC * Table A.6 Properties of Y,N/m p", kpa a, m/s z. m the * *Crilical point ,002 1,554 2,318 3,344 4,688 6,412 8,581 11,274 14,586 18,651 22,090* Standard Atmosphere T,K p, Pa p. kg/dl' a. m/s ?Q7?