西南交大建環(huán)流體力學(xué)習(xí)題解3

1、流體力學(xué) 復(fù)習(xí)及習(xí)題講解-3 參考教材:流體力學(xué)主編:陳文義 張偉出版:天津大學(xué)出版社,第五章流動(dòng)阻力和能量損失 1、本章小節(jié)： 1.1定常不可壓縮流體管道內(nèi)流動(dòng)有層流和紊流兩種 狀態(tài)。用Re判別。Re4000時(shí)，流動(dòng)為紊流。 1.1管路中水頭損失由沿程損失 和局部 損失 組成。 1.3 圓管層流流動(dòng)時(shí)： 1.4 紊流 光滑區(qū) 粗糙區(qū) 過渡區(qū),沿程阻力系數(shù)可用公式計(jì)算或查莫迪圖得到。 1.5 局部損失的一般分析 過流斷面的擴(kuò)大或收縮。 流動(dòng)方向的改變。 流量的合入與分出。 局部附件。 1.6 管道截面突然擴(kuò)大 其他的局部阻力系數(shù)可以查相關(guān)圖表得到。,或,1.7 管路計(jì)算 1）管路阻抗 2）串聯(lián)

2、管路特點(diǎn) 流量 阻力損失 2）并聯(lián)管路特點(diǎn) 流量： 阻力損失： 2、習(xí)題詳解：,例1一輸水管直徑 管長(zhǎng) 測(cè)得 管壁切應(yīng)力 試求：（1）在200管長(zhǎng)上的 水頭損失；（2）在圓管中心和半徑處的 切應(yīng)力。 解：（1） （2）由得：,代入數(shù)據(jù),處，,例2 半徑 的輸水管中的水流為紊流，已知 軸心處最大速度 在 處的速度 普朗特混合長(zhǎng)度系數(shù) 試求管壁處 解：由得： 靠近壁面處,時(shí)，,例3已知：d1=0.2m，d2=0.3m ， 為測(cè)定管2的及截面突然 擴(kuò)大，在突擴(kuò)處前面裝 一測(cè)壓管，在后面再裝兩 測(cè)壓管，且L1=1.2m ， L2=3m，測(cè)壓管水柱 高度h1=80mm，h2=162mm，h3=152mm

3、， 水流量Q=0.06m3/s，試求和。,解：在L2管段內(nèi)，只有沿程損失。 在L1管段內(nèi)，既有沿程損失，也有局部損失。,將已知條件代入， 例4 設(shè)水(溫度20)以平均流速 流經(jīng)內(nèi)徑 為 的光滑圓管，試求：1)管壁切向應(yīng)力， 2)摩擦速度。 解：先求雷諾數(shù)，得： 由勃拉修斯公式計(jì)算，即：,由管壁切向應(yīng)力公式 摩擦速度 例5 今要以長(zhǎng) ，內(nèi)徑 的水平光滑 管道輸油，若輸油流量要等于 ，用以輸油 的油泵揚(yáng)程為多大？（設(shè)油的密度 粘度 解：平均流速,流動(dòng)雷諾數(shù) 此為層流。 沿程水頭損失 因此，輸油油泵的揚(yáng)程為 例6 如圖所示的U形壓差計(jì)測(cè)量彎管 的局部水頭損失系數(shù)。已知管徑 ，水流量 ，,U形管的工作

4、液體是四氯化碳，密度為 U形管左右兩側(cè)液面高差 ，求。 解：列出截面1和2的伯努利方程： 將沿程水頭損失略去不計(jì)，兩截 面的流速相同，故 設(shè)截面2與右邊四氯化碳液面的高程差為h，并認(rèn)為 兩截面都處在緩變流中，因而,由于 ，因而 例7 如圖所示，水從密閉水箱沿一直 立管路壓送到上面的開口水箱中，已知 閥門 水溫 壁面絕對(duì)粗糙度 求壓強(qiáng)計(jì)讀數(shù) 解：列截面1-1和2-2的伯努利方程：,查莫迪圖得 另查表得 故,例8 兩水庫的水面高差 ，用管1和管2串聯(lián) 接通，不計(jì)局部損失，求流量。如果將管3與管2并 聯(lián)，如圖，這時(shí)各管流量各為多少？已知各管長(zhǎng)度 和管徑分別為 各管的沿程損失系數(shù)都是 解：（1）串聯(lián),

5、代入數(shù)據(jù),（2）串聯(lián)并聯(lián),由(2)得,而,得,例9一管路系統(tǒng)如圖，各支管的長(zhǎng)度、直徑及沿 程損失系數(shù)為： 管路系統(tǒng)在節(jié)點(diǎn)A處有分流，且端點(diǎn)B處 流出忽略局部損失，求H？,解： 或,第六章孔口、管嘴出流與氣體射流 1、本章小節(jié)： 1.1 薄壁孔口自由出流 收縮斷面 其中： (若為自由出流： ),則,流速系數(shù),作用水頭,流量 若 收縮系數(shù)， 則 令 流量系數(shù)， 則 1.2 薄壁孔口淹沒出流 收縮斷面 其中： (自由液面淹沒出流 ) 則,流速系數(shù),作用水頭,流量 令 流量系數(shù)，則 1）液面為有壓出流 則 2）氣體淹沒出流 作用水頭H0 壓強(qiáng)差p0。,若A、B斷面管徑不變 則 1.3 管嘴出流 其中： (若為自由出流， ) 則,作用水頭,流量系數(shù) 真空度 或,流速系數(shù),流量,各種管嘴參數(shù),例1 房間頂部設(shè)置夾層，把處理過的清潔空氣用風(fēng)機(jī) 送入夾層中，并使層中保持300Pa的壓強(qiáng)，清潔空氣在 此壓強(qiáng)作用下，能過孔板的孔口向房間流出,=0.6, =0.97,孔口直徑1cm,求每個(gè)孔口出流流量及速度。 解：由孔口流量公式：,出流速度：,例2 如圖所示水箱孔口出流， 求 和 解：d1為孔口淹沒出流 d2孔口自由出流： 由(1)，(2)，(3)得：,且,