流體力學(xué)第三章課后習(xí)題答案17頁

1、一元流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)1.直徑為150mm的給水管道，輸水量為，試求斷面平均流速。解：由流量公式注意： 得： 2.斷面為300mm400mm的矩形風(fēng)道,風(fēng)量為2700m3/h,求平均流速.如風(fēng)道出口處斷面收縮為150mm400mm,求該斷面的平均流速解：由流量公式得：由連續(xù)性方程知 得：3.水從水箱流經(jīng)直徑d1=10cm,d2=5cm,d3=2.5cm的管道流入大氣中. 當(dāng)出口流速10m/ 時(shí),求(1)容積流量及質(zhì)量流量;(2)及管段的流速解：(1)由 質(zhì)量流量(2)由連續(xù)性方程：得：4.設(shè)計(jì)輸水量為的給水管道，流速限制在之間。試確定管道直徑，根據(jù)所選直徑求流速。直徑應(yīng)是的倍數(shù)。解： 將代入得直徑

2、是的倍數(shù)，所以取代入 得5.圓形風(fēng)道，流量是10000m 3/h,，流速不超過20 m/s。試設(shè)計(jì)直徑，根據(jù)所定直徑求流速。直徑規(guī)定為50 mm的倍數(shù)。解： 將代入得： 取代入 得：6.在直徑為d圓形風(fēng)道斷面上，用下法選定五個(gè)點(diǎn)，以測(cè)局部風(fēng)速。設(shè)想用和管軸同心但不同半徑的圓周，將全部斷面分為中間是圓，其他是圓環(huán)的五個(gè)面積相等的部分。測(cè)點(diǎn)即位于等分此部分面積的圓周上，這樣測(cè)得的流速代表相應(yīng)斷面的平均流速。（1）試計(jì)算各測(cè)點(diǎn)到管心的距離，表為直徑的倍數(shù)。（2）若各點(diǎn)流速為，空氣密度為，求質(zhì)量流量。解：（1）由題設(shè)得測(cè)點(diǎn)到管心的距離依次為 f同理（2）7.某蒸汽管干管的始端蒸汽流速為25 m/s，密

3、度為2.62 kg/ m3.干管前段直徑為50 mm，接出直徑40 mm支管后，干管后段直徑改為45 mm。如果支管末端密度降為2.30 kg/m，干管后段末端密度降為2.24 kg/m，但兩管質(zhì)量流量相同，求兩管終端流速。解：由題意可得 得： 8.空氣流速由超音速過渡到亞超音速時(shí)，要經(jīng)過沖擊波。如果在沖擊波前，風(fēng)道中流速為660 m/s，密度為1 kg/m。沖擊波后速度降至250 m/s。求沖擊波后的密度。解： 又面積相等9.管道由不同直徑的兩管前后相連接組成，小管直徑=0.2 m ，大管直徑=0.4 m。水在管中流動(dòng)時(shí)，A點(diǎn)壓強(qiáng)=70kpa，B點(diǎn)壓強(qiáng)=40kpa。B點(diǎn)流速=1 m/s。試判

4、斷水在管中流動(dòng)方向。并計(jì)算水流經(jīng)過兩斷面間的水頭損失。解：設(shè)水流方向由連續(xù)性方程知：得：由能量方程知： 得：水流方向10.油沿管線流動(dòng),A斷面流速為2 m/s,不記損失,求開口C管中的液面高度。解：由連續(xù)性方程知：得：由能量方程得：其中：代入數(shù)據(jù)解得：11.水沿管線下流,若壓力計(jì)的讀數(shù)相同,求需要的小管直徑，不計(jì)損失。解：由連續(xù)性方程：由能量方程得+3=得面積12.用水銀比壓計(jì)量測(cè)管中水流,過流斷面中點(diǎn)流速。如圖，測(cè)得A點(diǎn)的比壓計(jì)讀數(shù)=60mm汞柱。(1)求該點(diǎn)的流速 ，(2)若管中流體密度為0.8g/cm3的油,不變,該點(diǎn)流速為若干,不計(jì)損失。 解：設(shè)水銀容重為（1）=3.85m/s（2）=

5、4.31m/s13.水由圖中噴嘴流出,管嘴出口=75 mm，不考慮損失，計(jì)算H值以m計(jì)，p值計(jì)。 解： 由連續(xù)性方程得：由12斷面列能量方程：由斷面壓強(qiáng)公式：列水箱水面至噴口處方程： 得：列壓力表至噴口處方程： 得14.計(jì)算管線流量,管出口d=50mm,求出A,B,C,D各點(diǎn)的壓強(qiáng),不計(jì)水頭損失 解：對(duì)出口D，由連續(xù)性方程知又 得：由AD列能量方程得：同理可得：15.水由管中鉛直流出,求流量及測(cè)壓計(jì)讀數(shù).水流無損失 解：設(shè)水容重為，水銀容重為由連續(xù)性方程由能量方程知解得：列管口到水銀測(cè)壓計(jì)出口的方程：得：汞柱16.同一水箱上下兩孔口出流,求證:在射流交點(diǎn)處, h1y1=h2y2解： =，17.

6、一壓縮空氣罐與文丘里式的引射管連接均為已知,問氣罐壓強(qiáng)多大方才能將B池水抽空出。解：設(shè)水的密度為， 得： 18.如圖，閘門關(guān)閉時(shí)的壓力表讀數(shù)為49 kPa，閘門打開后，壓力表讀數(shù)為0.98 kPa，由管進(jìn)口到閘門的水頭損失為1 m，求管中的平均流速。解: 由能量方程得又得：19.由斷面為0.2m2和0.1 m2的兩根管子所組成的水平輸水管系從水箱流入大氣中：（1）若不計(jì)損失（A）求斷面流速v1和v2.（B）繪總水頭線及測(cè)壓管水頭線；（C）求進(jìn)口A點(diǎn)的壓強(qiáng)。（2）計(jì)算損失：第一段為4,第二段為3.（A）求斷面流速v1和v2.（B）繪總水頭線及測(cè)壓管水頭線；（C）根據(jù)水頭線求各段中間的壓強(qiáng)，不計(jì)局

7、部損失。 解：（1），又得：由能量方程得：（2）由能量方程,得：, 由圖，p是梯形中位線 是三角形中位線 20.高層樓房煤氣立管B，C兩個(gè)供氣點(diǎn)各供應(yīng)Q=0.02m3/s的煤氣量。假設(shè)煤氣的密度為0.6kg/ m3，管徑為50mm，壓強(qiáng)損失AB段為3 計(jì)算，BC段為4計(jì)算，假定C點(diǎn)保持余壓為，求A點(diǎn)酒精（）液面應(yīng)有的高度（空氣密度為1.2 kg/m3）解：列斷面方程 即：得：21.鍋爐省煤器的進(jìn)口處測(cè)得煙氣負(fù)壓h1=10.5mm，出口負(fù)壓h2=20mm。如爐外空氣密度1.2kg/m3，煙氣得平均密度=0.6kg/m3，兩測(cè)壓斷面高差H=5m, 試求煙氣通過省煤器的壓強(qiáng)損失。解：即： 22.煙囪

8、直徑d=1m。通過煙氣量，煙氣密度0.7kg/m3，周圍氣體的密度1.2kg/m3，煙囪壓強(qiáng)損失用=0.035計(jì)算,要保證底部（1斷面）負(fù)壓不小于，煙囪高度至少為多少？求高度上的壓強(qiáng)，繪煙囪全高程1-M -2的壓強(qiáng)分布。計(jì)算時(shí)1-1斷面流速很低，忽略不計(jì)。解： 得：由能量方程得：即得：又?jǐn)嗝?1至M斷面的能量方程得：即：得：總能量=f圖如此三角形中位線（負(fù)值）23.圖為礦井豎井和橫向坑道相連，豎井高為200m，坑道長(zhǎng)為300m，坑道和豎洞內(nèi)保持恒溫15，密度1.18 kg/m3，坑外氣溫在清晨為5，密度=1.29kg/m3，中午為20，密度1.16kg/m3，問早午空氣的氣流流向及氣流流速的大

9、小。假定總損失9。解：在清晨時(shí)，氣體從礦井流出由能量方程 得：中午時(shí)，氣體由外向內(nèi)注入得：24.圖為一水平風(fēng)管，空氣自斷面1-1流向斷面2-2，已知斷面1-1的壓強(qiáng)1.47kPa，v1=15m/s，斷面2-2的壓強(qiáng)1.37kPa，v2=10m/s，空氣密度1.29kg/m3，求兩斷面的壓強(qiáng)損失。 解：解得：25.圖為開式試驗(yàn)段風(fēng)洞，射流噴口直徑d=1m，若在直徑D=4m的進(jìn)風(fēng)口壁側(cè)裝測(cè)壓管，其水柱差為h=64mm，空氣密度1.29kg/m3，不計(jì)損失，求噴口風(fēng)速。 解：設(shè)進(jìn)口出口風(fēng)速分別為連續(xù)性方程得：由能量方程：又得：26.定性繪制圖中管路系統(tǒng)的總水頭線和測(cè)壓管水頭線。27.利用20題的數(shù)據(jù)

10、繪制煤氣立管ABC的各種壓強(qiáng)線。解：由題總壓：位壓：全壓：初動(dòng)壓：末動(dòng)壓：28.高壓管末端的噴嘴如圖，出口直徑d=10cm，管端直徑D=40cm，流量Q=0.4m3/s ，噴嘴和管以法蘭盤連接，共用12個(gè)螺栓，不計(jì)水和管嘴的重量，求每個(gè)螺栓受力多少？解：由連續(xù)性方程：得：由能量方程得：得：由動(dòng)量定理得：得：根據(jù)牛頓第三定律，螺栓受力為所以每個(gè)螺栓受力為29.直徑為d1=700mm的管道在支承水平面上分支為d2=500mm的兩支管，A-A斷面壓強(qiáng)為，管道流量，兩支管流量相等：（1）不計(jì)水頭損失，求支墩受水平推力。（2）水頭損失為支管流速水頭的5倍，求支墩受水平推力。不考慮螺栓連接的作用。解：設(shè)受

11、水平推力為R，管道流速和支管流速分別為，壓強(qiáng)為（1），能量方程得：代入得：由牛頓第三定律知（2）得： 代入得：由牛頓第三定律知30.水流經(jīng)180彎管自噴嘴流出，如管徑D=75mm，噴嘴直徑d=25mm，管道前端測(cè)壓表讀數(shù)為60kPa，求法蘭盤接頭A處，上、下螺栓的受力情況。假定螺栓上下前后共安裝四個(gè)，上下螺栓中心距離為150mm，彎管噴嘴和水的總質(zhì)量為10.2kg，作用位置如圖。解：控制體是水，螺栓力不可列到控制體上由圖：解方向與R相反取管和水為研究對(duì)象，由解：31.下部水箱的質(zhì)量為22.9kg，其中盛水的質(zhì)量為91.5kg，如果此箱放在秤臺(tái)上，受如圖的恒定流作用。問秤的讀數(shù)是多少？解：從上部出口及下部出口知：到達(dá)下部水面：=下落沖力從下部出口沖力讀數(shù)32.求水流對(duì)1m寬的挑流坎AB作用的水平分力和鉛直分力。假定A、B兩斷面間水的質(zhì)量為274kg，而且斷面B流出的流動(dòng)可以認(rèn)為是自由射流。解：由連續(xù)性方程知：（其中 ）01：（其中）同理12： （其中）解得：動(dòng)量方程：其中：， ，33.水流垂直于底面的寬度為1.2m，求它對(duì)建筑物的水平作用力。