流體力學(xué)答案資料

1、264lv2Re2gdhf1.597 10 4 m2 /s0.013cm2 / s的水，實測流量為 35cm3 /s， 試求此圓管的內(nèi)徑。在管內(nèi)通過2cm 水柱。64 l v24-4 為了確定圓管內(nèi)徑，長15m管段上的水頭損失為2v2g vd d 2g 2gd解：hf 64 lf Red64lv22g64lQ2d24128lQd 22 gd 4第四章習(xí)題簡答4-2 管徑 d 5cm，管長 L 6m的水平管中有比重為 0.9油液流動， 水銀差壓計讀數(shù) 為 h 14.2cm，三分鐘內(nèi)流出的油液重量為 5000N 。管中作層流流動，求油液的運動粘度。解 : 管內(nèi)平均流速為v Q/( d2 /4) 5

2、000/(9800 0.9) / 180/( 0.052 /4) 1.604m /s 園管沿程損失 hf 為 h( 水銀 / 油 1) =0.142(13.6/0.9-1)=2.004ml v2 園管沿程損失 hf 可以用達西公式表示： hfl v , 對層 流, 64/Re, 有f d 2g2vd2gd 2hf, 但 Re , 從 而 f , 代 入 已 知 量 , 可 得 到64lv4-6動，管徑解:當(dāng) 26.98(d )8 7Re4000 時，使用光滑管紊流區(qū)公式：0.0032 0.20.22317 。Re0.23764 15 35 0.013 10 4 0.0194m128lQ2 gd

3、4 2 9.8 0.02比重 0.850.125 10 4m2 /s 的油在粗糙度0.04mm的無縫鋼管中流d 30cm，流量 Q 0.1m3 / s, 求沿程阻力系數(shù)。Re vd 33953 ,園 管 平 均 速 度 v q/( d2/4) 1.4147m/ s , 流 動 的26.98(d )8 7 723908, 從而0.0032 0.221/Reo.237 0.02185324-8 輸油管的直徑 d 150mm ,流量 Q 16.3m3 / h，油的運動黏度0.2cm2 /s,試求每公里長的沿程水頭損失。4Q 4 16.3解： v 2 2 0.256 d 20.152 3600vd 0

4、.256 0.15Re 1921.640.22264 l v264 1000 0.2562hf0.743mf Re d 2g 1921.64 0.15 2 9.84-10 長度 L 1000m ，內(nèi)經(jīng) d 200mm 的普通鍍鋅鋼管，用來輸送運動粘度 0.355 10 4m2 s的重油，已經(jīng)測得其流量 Q 0.038m3 / s 。求沿程損失為多少？解: 園管平均速度 v q/( d2/4) 1.2096m / s , 流動的 Re vd 6815,0.250.3164/ Re 0.25 0.0348 , hf4-12 混凝土排水管的水力半徑系數(shù) n 0.014 ，試計算管中流速。hf1解：

5、J f 1 0.001l 1000用謝才公式求流速v C RJ 1 R 6 RJ 1n 0.014L v 12.997m d 2gR 0.5m ，水均勻流動 1km 的水頭損失為 1m ，粗糙0.5 6 0.5 0.001 1.42m/ s4- 15 水管中的水通過直徑為 d，長度為 l ，沿程阻力系數(shù)為 的鉛直管向大氣中泄水 （如圖）。求 h為多大時，流量 Q與 l 無關(guān)。解：取 11、22斷面列伯努利方程：V2h l hf2g f h l V2 hf f d 2g d 2g h lV 2g h l1lddlQd 2V4d242g d h ldl所以，當(dāng) h d 時，Q與 h、l 無關(guān)4-1

6、6 如題 4-16 圖，水從直徑 d ，長 l 的鉛垂管路流入大氣中，水箱中液面高度為h ，管路局部阻力可忽略，沿程阻力系數(shù)為 。（1）求管路起始斷面 A 處壓強。（2）h等于多少時，可使 A 點的壓強等于大氣壓。 解：（1） 設(shè) A 斷面上的壓強為 pA ，對液面及 A 斷面列伯努力方程： 2即 v2 h pA2g對A 斷面稍后和管出口斷面稍前列伯努力方程并將上式代入：由此可得：2)pA2g22L v v d 2g 2gpA LA 處壓強為大氣壓，即表壓強為零。由上式可得：d即 h d時， A斷面處表壓強為零。4-17 一輸水管直徑 d 250mm，管長 l 200m ，管壁的切應(yīng)力46N/

7、m 2 ，求在200mm 長管上的水頭損失及在圓管中心和 r 100mm 處的切應(yīng)力。解: 由 pr 有 p 2l / R 2 0.2 46/ 0.125 147.2 pa 在園管中心 r=0,2l切應(yīng)力pr在 r=100mm 處 , 切應(yīng)力2lpr2l147.2 0.12 0.236.8pa水頭損失 h f p 200 15mf g 0.254-18 從相對壓強 p0 5.49 105Pa 的水管處接出一個橡皮管，長l 18m ，直徑d 1.2cm ，橡皮管的沿程阻力系數(shù) 0.024 ，在橡皮管靠始端接一閥門，閥門的局部阻 力系數(shù) 7.5 ，求出口速度。解 : 列橡皮管進 , 出口兩端伯努力

8、方程：2pgm (dL) 2vg2題 4-18 圖 題 4-19 圖4-19 長管輸送液體只計沿程損失，當(dāng) H ，L 一定，沿程損失為 H / 3時，管路輸送功 率為最大，已知 H 127.4m, L 500m, 管路末端可用水頭 h 2H / 3 ，管路末端可用功 率為 1000kW ,0.024 ,求管路的輸送流量與管路直徑。解： 管路輸送功率為：N Q(H2hf ) Q23H輸送流量沿程損失3NQ2H3 1000 10001.2m3 s2 1000 9.81 127.4hfl v2d5H3 d 2g23 16 lQ 22 2g 2H d=0.507ml 16Q22g2d 523 16 0

9、.024 500 1.222 0.033632 9.81 2 127.4l1 d 2g4-20 水從封閉容器 A沿直徑 d 25mm,長度 l 10m 的管道流入容器 B，若容器 A 水 面的相對壓強 p1 為 2 個工程大氣壓， H1 1m， H2 5m ,局部阻力系數(shù) 進 0.5 ， 閥 4.0， 彎 0.30， 沿程阻力系數(shù)0.025 ，求流量 Q 。解： 列 1-1 、2-2 兩斷面的伯努利方程2h1 p1 0 h2 0 v21g 22g d2 98000v22101 520.0250.5 4 3 0.32 9.8 0.025 2 9.8l 進 閥 3 彎 2g2v29800解得： v

10、2 4.38m/ s 22v2 d 4.38 0.025 2.15 L / s44題 4-21 圖4-21 管道長 l ， 而減小？題 4-20水箱中的水通過等直徑的垂直管道向大氣流出。如水箱的水深 H ，管道直徑 d , 沿程摩阻系數(shù) ，局部水頭損失系數(shù) ，試問在什么條件下，流量隨管長的增加解：（ 1）對液面及出流斷面列伯努力方程：v2l v2v2Hl2gd 2g2g2g H lQvd 2d 2 2g H l4 d 4d1ld要使流量隨管長的增加而減小，則4-22粘度為對粗糙度解：dQ0 H (1 )d /dl一條輸水管，長 l 1000m ，管徑 d 0.3m，設(shè)計流量 Q 84.8L/

11、s 。水的運動 0.0131cm2 / s，如果要求此管段的沿程水頭損失為 hf 7.05m ，試問應(yīng)選擇相 K /d 為多少的管道。Qvd242 lv hff d 2g0.08481.2m / s20.3242ghf d 2 9.8 7.05 0.30.029lv21000 1.22vd 1.2 0.3Re 4 2750000.0131 10 4由于 Re2000，流動是紊流根據(jù) Re和 查莫迪圖，得 K /d =0.004mm(課本后的答案為 1.2mm。)4-23 水管直徑為 50mm ，1、 2兩斷面相距 15m ，高差 3m 銀壓差計讀值為 250mm ，試求管道的沿程阻力系數(shù)。QQ

12、vA2d4列 1、2 兩斷面的伯努利方程解：0.0063.06m / s 20.0524通過流量 Q 6L /s，水由題意可得z122p1v12z2p2v22lg2g2g2g2v2d 2gv1=v 2=vz1p1z p2z1 ggHg hHg gh h gHgh h將上述兩式代入伯努利方程可得2l v2 hd 2g13360 0.25 2 9.8 0.05( 0.25) 2 0.0221000 15 3.062( Hgh h) 2lvg2d彎 0.8， 閥 0.26，通過流量 Q 65L /s 。試求水0.042 ，局部水頭損失系數(shù) 池水面高差 H 。解：4d20.0658.3m/ s20.1

13、41-1、 2-2 兩斷面的伯努利方程hlH 0 0 0 0 0 hl h f hml v2v 2(3 彎 閥 ) d 2g2gH hll vld 2glv2( 3 彎 閥) d2g2(3 彎 閥 )2g208.320.042 3 0.8 0.26 38.9m0.1 2 9.8( 課本后的答案為 43.9m)50mm ，設(shè)沿程阻力4-25 自水池中引出一根具有三段不同直徑的水管如圖所示。已知200mm ， l 100m， H 12m ，局部阻力系數(shù) 進 0.5， 閥 5.0， 系數(shù)0.03 ，求管中通過的流量并繪出總水頭線與測壓管水頭線。題 4-25 圖 解：以 0-0截面為基準(zhǔn)面，列 1-1

14、、2-2截面的伯努利方程2H 0 0 0 0 v1 hl2g lhl hf hm222 l v1l v2lD 2gd22)2D2)hfhmd 2g2 v1 進 進 2g(12 v1 2g2v12d 2g0.5(1d2D22 v1 2g2 v1 2g則2H v1 hl 2g l2 v12 2 l 2g d 2g2v1由連續(xù)方程可得v2l v22D 2gd2D2 v1，2進2d 2g 進l v12v21g2 (1d 2 v1 dD2)2 v21g 0.5(1d2222 ) v1v1)閥D 2g 閥 2g代入上式，得2H v1 hl2g l1 5 l ld 5 進 (12 d D 5 進2 0.5(

15、1 Dd 2) 閥 v21gv12gH / 1 2 dD 5進 (10.5(12 9.8 12/ 1 5 0.03 100 0.032 0.054221000.0540.052 20.0520.5 (12 )20.5 (12 )50.220.220.251.22m/s4-26 圓管和正方形管的斷面面積、長度、沿程阻力系數(shù) 也相等，試分析兩種形狀管道的流量之比Q圓/Q方 。2都相等，且沿程水頭損失解：2l v 2 hd 2g2ghdA22gQ方2lA22ghdeA21.06Q方4-27 水平管路直徑由 d1 24cm突然擴大為 d 2 48cm，在突然擴大的前后各安裝一 測壓管，讀得局部阻力后的

16、測壓管比局部阻力前的測壓管水柱高出 h 1cm 。求管中的流 量Q。解： 對突然擴大前后斷面列伯努利方程式，則： 22 p1 v12 p2 v22 hf g 2g g 2g f22v12 v221 2 hf2g fv12 v22 (v1 v2 )2 2g1 (v12 v22 v12 v22 2v1v2 ) 1 (v1v2 v22) 2g gh p2p1由連續(xù)方程2g2gv1d12 v2d22 ，將 v1 v2(d1) 代入，則，所以， Q4v22(dd12 )2 1 ghd2220.4824 4 19.81 0.01 0.0327m3 / sv24-28 直立的突然擴大管路， 已知 d1 15

17、0mm，d2 300mm，h 1.5m ，v2 3m/s，題 4-27 圖題 4-28 圖試確定水銀比壓計中的水銀液面哪一側(cè)較高，差值為多少？解：對 1-1、2-2 截面列伯努利方程式，則：2 h p1 v1 g 2g由連續(xù)方程 v1A1=v2A2得 v1 v2(d2)2 3 ( 0.3 )2 12m/sd10.15代入上式得2 2 2 2 2 2 2 p1p2v2A21v2v1hd2v2v1hgg2gA112g2ghd12g2gh1 0.3220.152322 9.81222 9.81.5 4.255m所以右側(cè)的水銀液面高列 3-3 等壓面方程p1gh Hg g h p2g h4.255 h

18、Hgh p1 p2gh 4.255 g ghgHg gg Hg g4.255 1000 1000 1.5 0.219m1000 133604-29 水平突然縮小管路的 d1 15cm ， d2 測壓計測得 h 8cm 。求突然縮小的水頭損失。解:對突然縮小前后斷面列伯努利方程式，2 p22g g p1 p2 gp1v1ghj則：2 v22 2g 12(v1 2g 110cm，hjv22)，水的流量 Q 2m 3 min 。用水銀由測壓計知p1p2g4Qv121 d12( Hg42)h 12.6h2 1.886m / s600.152v2 4Q2d22 60 0.14 2 2 4.244m/ s(1.8862 4.244 2 ) 0.268