Time allowed: 2 hours

.    Answer questions from each section in a separate answer book.

.    Section A: answer both questions (30 + 20 marks).

.    Section B: answer both questions (30 + 20 marks).

.    The use of an electronic calculator is permitted in this examination.

Section A – Answer Question 1 (30 marks) and Question 2 (20 marks)

Question 1

Give answers to all of the following questions (5 marks each):

(a) A gap a=1cm between two parallel plates is filled with oil. Oil viscosity is μ=0.2Pa·s and area of the plates is A=0.5m2. One of the plates moves parallel to another one with velocity V=0.1m/s. Calculate the force required to move the plate.

(b) An aeroplane moves in air with a speed of 100 m/s. The value of pressure coefficient measured at a point on its surface is -1. Calculate the gauge pressure at this point. The air density is 1.26 kg/m3.

(c) Gauge pressure P=1 Pa is applied to one end of an U-tube manometer. Another end  of the  manometer  is  open  to  the  atmosphere.  Find  the  reading  of the manometer if it is filled with water.

(d) Water flows from a tank through a pipe with an open end, which is 2m below the water surface in the tank. The head loss in a pipe is  1m.  Calculate  the velocity of water in the pipe.

(e) Water flows through a pipe with the flow rate increasing with a steady rate of 0.1m3/s per second. The cross-section area of the pipe is 20cm2  and does not change along the pipe. Calculate convective and total acceleration of water in the pipe.

(f)  The fluid flows at constant speed through a horizontal pipe with a cross section of 1 m2. Pressure difference between two cross-sections of the pipe is 1 kPa. Find the shear force applied to the pipe wall between these cross-sections.

Question 2

(a) Write down the steady flow energy equation for a pipeline with a pump. Name all terms of the equation and explain their physical meaning. [2 marks]

(b) A pump delivers water through two pipes laid in parallel. One pipe is 45 m long, has a diameter of 100 mm and discharges to a reservoir with water level 6 m above the pump outlet. The other pipe has the same diameter and length but discharges to another reservoir with water  level  8 m  above  the  pump  outlet.  Two  pipes  are connected to a junction immediately adjacent to the pump outlet and both have f=0.008. The inlet to the pump is 600 mm below the level of the pump outlet and the flow through the pump is 0.037 m3/s. Neglecting losses at the pipe junction and the inlet pipe calculate:

(i) Flow rate through each of the pipes. [10 marks]

(ii) The required shaft power of the pump if its efficiency is 0.6. [8 marks]

Section B – Answer Question 3 (30 marks) and Question 4 (20 marks)