流体力学第4章节节解答

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1、第四章习题简答4-2 管径 ，管长 的水平管中有比重为 0.9 油液流动，水银差压计读cmd5L6数为 ，三分钟内流出的油液重量为 。管中作层流流动，求油液的运动h2.14N50粘度 。 解: 管内平均流速为 smQv /604.1)/./(18)9.0/()/( 22 园管沿程损失 hf为 水银 油 =0.142(13.6/0.9-1)=2.004m园管沿程损失 hf可以用达西公式表示： ,对层流, , 有gvdlhfRe/, 但 , 从而 , 代入已知量, 可得到fgdlv264RevdRelf642sm/10597.2题 4-2 图4-4 为了确定圆管内径，在管内通过 的水，实测流量为

2、，scm/013.2 scm/35长 管段上的水头损失为 水柱。试求此圆管的内径。m15cm2解： 4222 184664Re gdlQdgllvgdlvlhf gdlQ09.0892135121844-6 比重 , 的油在粗糙度 的无缝钢管中流5.0sm/.24m.动，管径 ，流量 , 求沿程阻力系数 。cm33解: 当 Re4000 时，使用光滑管紊流区公式：78)(.6d。237.0Re1.园管平均速度 , 流动的 , ： sdqv/41.)/( 395Revd, 从而98)(98.267d 0218./21.03237.o4-8 输油管的直径 ,流量 ，油的运动黏度 ,m50hQ6sc

3、m/2.试求每公里长的沿程水头损失。解： .361.422dQvmgvdlhf 743.089256.1.064.92Re64.504-10 长度 ，内经 的普通镀锌钢管，用来输送运动粘度mL10的重油，已经测得其流量 。求沿程损失为多少？s1035.24 sQ/.3解: 园管平均速度 , 流动的 , sqv/.)/(26815Revd, 38.Re/6.25.0 mgvdLhf 97.124-12 混凝土排水管的水力半径 ，水均匀流动 的水头损失为 ，粗糙R50k1m系数 ，试计算管中流速。14.n解： 1.0lhJf用谢才公式求流速 sRJnCv /42.10.5.4.6161 4- 15

4、 水管中的水通过直径为 ，长度为 ，沿程阻力系数为 的铅直管向大气中泄dl水(如图 )。求 为多大时，流量 与 无关。hQl解：取 11、22 断面列伯努利方程： fhgVl2dflhdlhgV12lhgQ242所以，当 dh时，Q 与 h、l 无关。4-16 如题 4-16 图，水从直径 ，长 的铅垂管路流入大气中，水箱中液面高度为 ，dl h管路局部阻力可忽略，沿程阻力系数为 。（1）求管路起始断面 A 处压强。（2）h 等于多少时，可使 A 点的压强等于大气压。解：（1） 设 A 断面上的压强为 ，对液面及 A 断面列伯努力方程：p即 pgv对 A 断面稍后和管出口断面稍前列伯努力方程并

5、将上式代入： gvdLgvpA22由此可得： 1dLhpA（2） A 处压强为大气压，即表压强为零。由上式可得： 0h即 时，A 断面处表压强为零。dh4-17 一输水管直径 ，管长 ，管壁的切应力 ，求在md25l202N/m46长管上的水头损失及在圆管中心和 处的切应力。m20r1解: 由 有 在园管中心 r=0, lpr apRl 2.75./46./切应力 在 r=100mm 处, 切应力lp836.012水头损失 mghf 152.04-18 从相对压强 的水管处接出一个橡皮管，长 ，直径Pap5049. ml1，橡皮管的沿程阻力系数 ，在橡皮管靠始端接一阀门，阀门的局部cd2.10

6、2.阻力系数 ，求出口速度。.7解: 列橡皮管进, 出口两端伯努力方程： gvdLgpm2)(v sm024.5)1.8024.57(195题 4-18 图 题 4-19 图 4-19 长管输送液体只计沿程损失，当 ， L 一定，沿程损失为 时，管路输送功H3/H率为最大，已知 , , 管路末端可用水头 ，管路末端可用mH4.127L502h功率为 , ,求管路的输送流量与管路直径。kW10解：管路输送功率为： QhNf32)( 输送流量smHNQ32.1478.91023沿程损失 52263 dgQldglvdlhf 03.4.178.9016321625 gld=0.507m4-20 水从

7、封闭容器 沿直径 ,长度 的管道流入容器 ，若容器Amd5l B水面的相对压强 为 2 个工程大气压， ， ,局部阻力系数 ，A1pH152 5.0进， ， 沿程阻力系数 ，求流量 。4.0阀.30弯 0.Q解：列 1-1、2-2 两断面的伯努利方程 2 212 23980105.5.40.39.8. 9.8vvlhhggdgv 进 阀 弯解得： smv/3.42 224.3.5/QvdLs 题 4-20 题 4-21 图4-21 水箱中的水通过等直径的垂直管道向大气流出。如水箱的水深 ，管道直径 , Hd管道长 ，沿程摩阻系数 ，局部水头损失系数 ，试问在什么条件下，流量随管长的增l加而减小

8、？解：（1）对液面及出流断面列伯努力方程： gvdlgvlH22 dlHgdvQl12412要使流量随管长的增加而减小，则/)1(0dHdlQ4-22 一条输水管，长 ，管径 ，设计流量 。水的运动m13.sLQ/8.4粘度为 ，如果要求此管段的沿程水头损失为 ，试问应选择sc/013.2 mhf057相对粗糙度 为多少的管道。dK/解： sdv/2.13.0482029.357.922 lvghlhff 103.Re4由于 Re2000，流动是紊流根据 Re 和 查莫迪图，得 =0.004mmdK/（课本后的答案为 1.2mm。 ）4-23 水管直径为 ， 、 两断面相距 ，高差 ，通过流量

9、 ，m5012m53sLQ/6水银压差计读值为 ，试求管道的沿程阻力系数。2解： sdQAv/06.3.422列 1、2 两断面的伯努利方程 gvdlgpzvgpz 22211 由题意可得v1=v2=v hhzz HgHg21将上述两式代入伯努利方程可得 gvdlg202.6.31589).01.36(2)( 2lvdhHg题 4-23 图 题 4-24 图4-24 两水池水位恒定，已知管道直径 ，管长 ，沿程阻力系数cmd10l20，局部水头损失系数 ， ，通过流量 。试求042.8.0弯26.0阀sLQ/65水池水面高差 。H解： smdQAv/3.1.4522列 1-1、2-2 两断面的

10、伯努利方程 lhH00gvgvdlhmfl 2)3(2阀弯 则 gvdlhHl )3(2阀弯 m9.38.26.0831.04.2）（ 阀弯(课本后的答案为 43.9m)4-25 自水池中引出一根具有三段不同直径的水管如图所示。已知 ，md50， ， ，局部阻力系数 ， ，设沿程阻mD2lH15.0进.阀力系数 ，求管中通过的流量并绘出总水头线与测压管水头线。03.题 4-25 图解：以 0-0 截面为基准面，列 1-1、2-2 截面的伯努利方程 lhgvH201gvDdgvdgvhlllhmfmfl 2)1(5.02)1(2 11211221 阀进 则 gvdgvdgvdlgvDldlgvH

11、l 2)1(5.02)1(222 11211112 阀进 由连续方程可得 ，代入上式，得1smDddDldgHv gvldhgvl/2.1 5)2.01(5.)2.01(5.2.013.05.2189 ).)(5/ 215.0)1(21 542541 122421 阀进 阀进 sLmdvQ/4./.4.431 4-26 圆管和正方形管的断面面积、长度、沿程阻力系数 都相等，且沿程水头损失也相等，试分析两种形状管道的流量之比 。方圆 Q/解： lghdAgAdlgvlh 222 圆圆 lQlvl ee 222方方 06.142/ 2 AdlAghldQee方圆4-27 水平管路直径由 突然扩大为

12、 ，在突然扩大的前后各安装cmd41 cm82一测压管，读得局部阻力后的测压管比局部阻力前的测压管水柱高出 。求管中ch的流量 。解：对突然扩大前后断面列伯努利方程式，则： fhgvpg221)(1)(212221221 vgvvghf 由连续方程，21dv将 代入，41221)(dv则， ghdv1)(2所以， 422dvQ sm/0327.14.89.04)(221 题 4-27 图 题 4-28 图4-28 直立的突然扩大管路，已知 ， ， ，md150d302mh5.1，试确定水银比压计中的水银液面哪一侧较高，差值为多少？smv/32解：对 1-1、2-2 截面列伯努利方程式，则： g

13、vAgvpgh22121由连续方程 v1A1=v2A2得 smdv/)5.03()(211 代入上式得 mhgvdhgvgp 25.4.1892.315.032 21221221 所以右侧的水银液面高列 3-3 等压面方程mhghghph HgHH219.01360525.4 5.4.412 4-29 水平突然缩小管路的 ， ，水的流量 。用水银cd1c2 min23Q测压计测得 。求突然缩小的水头损失。 cmh8解:对突然缩小前后断面列伯努利方程式，则： j221hgvpg，)(212jh由测压计知 hgpHg6.)(21smdQv/24.1.0648.5.21所以， 水 柱hf 68.)8.(90.612题 4-29 图 题 4-30 图4-30 如图所示，水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成的管道。已知直径， ， ，管道的当量糙度 ，水温为 。md150d752ml0mK6.0C02若管道出口流速 ，求（1）水位 。 （2）绘出总水头线和测压管水头线。sv/H解：（1）20水的运动黏度为 1.00710-6m2/s由连续方程 ，得21 sdv/5.0)17()(2211 ,45007.5Re61dv 14907.Re62dv，04.156dK08