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文檔簡介
1、工程流體力學習題詳解第一章 流體的物理性質【11】500cm3的某種液體,在天平上稱得其質量為0.453kg,試求其密度和相對密度?!窘狻俊?2】 體積為5m3的水,在溫度不變的條件下,當壓強從98000Pa增加到4.9105Pa時,體積減少1升。求水的壓縮系數和彈性系數。【解】由壓縮系數公式【13】溫度為20,流量為60 m3/h的水流入加熱器,如果水的體積膨脹系數t=0.00055K-1,問加熱到80后從加熱器中流出時的體積流量變?yōu)槎嗌??【解】根據膨脹系數則 習題1-4圖油uyx【14】圖中表示浮在油面上的平板,其水平運動速度為u=1m/s,=10mm,油品的粘度=0.9807Pas,求作
2、用在平板單位面積上的阻力。【解】根據牛頓內摩擦定律rz習題1-5圖u則【15】已知半徑為R圓管中的流速分布為式中c為常數。試求管中的切應力與r的關系?!窘狻扛鶕nD內摩擦定律則 第2章 流體靜力學題21圖HABCpah1h2h3h4空氣空氣D【21】容器中裝有水和空氣,求A、B、C和D各點的表壓力?【解】題22圖paCpa30cm10cmhAB水水銀【22】如圖所示的U形管中裝有水銀與水,試求:(1)A、C兩點的絕對壓力及表壓力各為多少?(2)求A、B兩點的高度差h?【解】(1) (2)選取U形管中水銀的最低液面為等壓面,則水油Hph1h2R題23圖得 【23】 在一密閉容器內裝有水及油,密度
3、分別為w及o,油層高度為h1,容器底部裝有水銀液柱壓力計,讀數為R,水銀面與液面的高度差為h2,試導出容器上方空間的壓力p與讀數R的關系式?!窘狻窟x取壓力計中水銀最低液面為等壓面,則得【24】 油罐內裝有相對密度為0.7的汽油,為測定油面高度,利用連通器原理,把U形管內裝上相對密度為1.26的甘油,一端接通油罐頂部空間,一端接壓氣管。同時,壓力管的另一支引入油罐底以上的0.4m處,壓氣后,當液面有氣逸出時,根據U形管內油面高度差h=0.7m來計算油罐內的油深H= ?p00.4mp壓力氣體題24圖hH【解】選取U形管中甘油最低液面為等壓面,由氣體各點壓力相等,可知油罐底以上0.4m處的油壓即為壓
4、力管中氣體壓力,則得AB1mh題25圖【25】 圖示兩水管以U形壓力計相連,A、B兩點高差1m,U形管內裝有水銀,若讀數h=0.5m,求A、B兩點的壓力差為多少?【解】 選取U形管內水銀最低液面為等壓面,設B點到水銀最高液面的垂直高度為x,則得THHpadoyxdDCPyDyCdL題26圖【26】 圖示油罐發(fā)油裝置,將直徑為d的圓管伸進罐內,端部切成45角,用蓋板蓋住,蓋板可繞管端上面的鉸鏈旋轉,借助繩系上來開啟。已知油深H=5m,圓管直徑d=600mm,油品相對密度0.85,不計蓋板重力及鉸鏈的摩擦力,求提升此蓋板所需的力的大???(提示:蓋板為橢圓形,要先算出長軸2b和短軸2a,就可算出蓋板
5、面積A=ab)?!窘狻?分析如圖所示以管端面上的鉸鏈為支點,根據力矩平衡其中 可得hBHH0.4myCoyDyDP題27圖【27】圖示一個安全閘門,寬為0.6m,高為1.0m。距底邊0.4m處裝有閘門轉軸,使之僅可以繞轉軸順時針方向旋轉。不計各處的摩擦力,問門前水深h為多深時,閘門即可自行打開?【解】分析如圖所示,由公式可知,水深h越大,則形心和總壓力的作用點間距離越小,即D點上移。當D點剛好位于轉軸時,閘門剛好平衡。即得BR=1m油水H0.5m0.5m1.9mAo汞H等效自由液面oAxyCC()h*=pB/ogPxPZP題28圖【28】有一壓力貯油箱(見圖),其寬度(垂直于紙面方向)b=2m
6、,箱內油層厚h1=1.9m,密度0=800kg/m3,油層下有積水,厚度h2=0.4m,箱底有一U型水銀壓差計,所測之值如圖所示,試求作用在半徑R=1m的圓柱面AB上的總壓力(大小和方向)。【解】分析如圖所示,首先需確定自由液面,選取水銀壓差計最低液面為等壓面,則由pB不為零可知等效自由液面的高度曲面水平受力曲面垂直受力則 【29】 一個直徑2m,長5m的圓柱體放置在圖示的斜坡上。求圓柱體所受的水平力和浮力。60水H1mABCDAxF題29圖()【解】分析如圖所示,因為斜坡的傾斜角為60,故經D點過圓心的直徑與自由液面交于F點。BC段和CD段水平方向的投影面積相同,力方向相反,相互抵消,故圓柱
7、體所受的水平力圓柱體所受的浮力H水油ABC水的等效自由液面Ax1Ax2(+)(-)h*=poB/wg題210圖【210】 圖示一個直徑D=2m,長L=1m的圓柱體,其左半邊為油和水,油和水的深度均為1m。已知油的密度為=800kg/m3,求圓柱體所受水平力和浮力?!窘狻恳驗樽蟀脒厼椴煌后w,故分別來分析AB段和BC段曲面的受力情況。AB曲面受力BC曲面受力則,圓柱體受力(方向向上)1.0m0.5m1.0m()()題211圖【211】 圖示一個直徑為1.2m的鋼球安裝在一直徑為1m的閥座上,管內外水面的高度如圖所示。試求球體所受到的浮力?!窘狻糠治鋈鐖D所示,圖中實壓力體()為一圓柱體,其直徑為1
8、.0m【212】圖示一盛水的密閉容器,中間用隔板將其分隔為上下兩部分。隔板中有一直徑d=25cm的圓孔,并用一個直徑D=50cm質量M=139kg的圓球堵塞。設容器頂部壓力表讀數pM=5000Pa,求測壓管中水面高x大于若干時,圓球即被總壓力向上頂開?【解】分析如圖所示,圖中虛壓力體()為一球體和圓柱體體積之和xyh*=pM/g等效自由液面()()題212圖根據受力分析可知則【213】水車長3m,寬1.5m,高1.8m,盛水深1.2m,見圖2-2。試問為使水不益處,加速度a的允許值是多少。圖213圖zya1.8mB1.2mB【解】根據自由夜面(即等壓面方程)得第3章 流體運動學【31】已知流場
9、的速度分布為 u=x2yi-3yj +2z2k(1)屬幾元流動?(2)求(x, y, z)=(3, 1, 2)點的加速度?【解】(1)由流場的速度分布可知流動屬三元流動。(2)由加速度公式得故過(3, 1, 2)點的加速度其矢量形式為: 【32】已知流場速度分布為ux=x2,uy=y2,uz=z2,試求(x, y, z)=(2, 4, 8)點的遷移加速度?【解】由流場的遷移加速度得故過(2, 4, 8)點的遷移加速度L12題33 圖【33】有一段收縮管如圖。已知u1=8m/s,u2=2m/s,l=1.5m。試求2點的遷移加速度?!窘狻坑梢阎獥l件可知流場的遷移加速度為其中:則2點的遷移加速度為【
10、34】某一平面流動的速度分量為ux=-4y,uy=4x。求流線方程?!窘狻坑闪骶€微分方程得解得流線方程【35】已知平面流動的速度為,式中B為常數。求流線方程?!窘狻坑梢阎獥l件可知平面流動的速度分量代入流線微分方程中,則解得流線方程【36】用直徑200mm的管輸送相對密度為0.7的汽油,使流速不超過1.2m/s,問每秒最多輸送多少kg?【解】由流量公式可知則【37】 截面為300mm400mm的矩形孔道,風量為2700m3/h,求平均流速。如風道出口處截面收縮為150mm400mm,求該處斷面平均流速。【解】由流量公式可知則如風道出口處截面收縮為150mm400mm,則【38】已知流場的速度分布
11、為ux=y+z,uy=z+x,uz=x+y,判斷流場流動是否有旋?【解】由旋轉角速度可知故為無旋流動?!?9】下列流線方程所代表的流場,哪個是有旋運動?(1)2Axy=C(2)Ax+By=C (3)Alnxy2=C【解】由流線方程即為流函數的等值線方程,可得(1)速度分布旋轉角速度可知故為無旋流動。(2)速度分布旋轉角速度可知故為無旋流動。(3)速度分布旋轉角速度可知故為有旋流動。【310】已知流場速度分布為ux=-cx,uy=-cy,uz=0,c為常數。求:(1)歐拉加速度a=?;(2)流動是否有旋?(3)是否角變形?(4)求流線方程?!窘狻浚?)由加速度公式得(2)旋轉角速度可知故為無旋流
12、動。(3)由角變形速度公式可知為無角變形。(4)將速度分布代入流線微分方程解微分方程,可得流線方程 第四章 流體動力學【41】直徑d=100mm的虹吸管,位置如附圖中所示。求流量和2、3的壓力。不計水頭損失。題 41圖12345m2md【解】選取4點所在斷面和1點所在斷面列伯努力方程,以過4點的水平線為基準線。得,則選取1、2點所在斷面列伯努利方程,以過1點的水平線為基準線 (v2=v4)得 選取1、3點所在斷面列伯努利方程,以過1點的水平線為基準線 (v3=v4)得 題 42圖水u=0.8h油1122【42】一個倒置的U形測壓管,上部為相對密度0.8的油,用來測定水管中點的速度。若讀數h=2
13、00mm,求管中流速u=?【解】選取如圖所示11、22斷面列伯努利方程,以水管軸線為基準線同時,選取U形測壓管中油的最高液面為等壓面,則【43】圖示為一文丘里管和壓力計,試推導體積流量和壓力計讀數之間的關系式。當z1=z2時,=1000kg/m3,H=13.6103kg/m3,d1=500mm,d2=50mm,H=0.4m,流量系數=0.9時,求Q=?【解】列11、22所在斷面的伯努利方程、以過11斷面中心點的水平線為基準線。題 43圖d1Hm汞mmd2QZ1Z2水平基準線1122選取壓力計中汞的最低液面為等壓面,則又由、,得所以 【44】管路閥門關閉時,壓力表讀數為49.8kPa,閥門打開后
14、,讀數降為9.8kPa。設從管路進口至裝表處的水頭損失為流速水頭的2倍,求管路中的平均流速。題 44圖paH1122【解】當管路閥門關閉時,由壓力表度數可確定管路軸線到自有液面的高度H當管路打開時,列11和22斷面的伯努利方程,則得【45】為了在直徑D=160mm的管線上自動摻入另一種油品,安裝了如下裝置:自錐管喉道處引出一個小支管通入油池內。若壓力表讀數為2.3105Pa,吼道直徑d=40mm,T管流量Q30 l/s,油品的相對密度為0.9。欲摻入的油品的相對密度為0.8,油池油面距喉道高度H=1.5m,如果摻入油量約為原輸量的10%左右,B管水頭損失設為0.5m,試確定B管的管徑。題 45
15、圖B11223344【解】列11和22斷面的伯努利方程,則其中得 列33和44自有液面的伯努利方程,以44斷面為基準面,則其中、,代入上式,得27mm【46】一變直徑的管段AB,直徑dA=0.2m,dB0.4m,高差h=1.0m,用壓力表測得pA=70kPa,pB=40kPa,用流量計測得流量Q=0.2m3/s。試判斷水在管段中流動的方向。AB題 46圖【解】列A點和B點所在斷面的伯努利方程則 故流動方向為A-B?!?7】泄水管路如附圖所示,已知直徑d1=125mm,d2=100mm,d3=75mm,汞比壓力計讀數h=175mm,不計阻力,求流量和壓力表讀數。p112233h題 47圖【解】列
16、11、22斷面的波努利方程又由 (即)可得 、列壓力表所在斷面和出口斷面的伯努利方程可得 【48】如圖所示,敞開水池中的水沿變截面管路排出的質量流量Qm=14kg/s,若d1100mm,d275mm,d350mm,不計損失,求所需的水頭H,以及第二段管段中央M點的壓力,并繪制測壓管水頭線。d3d1Hd2M題 48圖112233測壓管水頭線【解】列11和33斷面的伯努利方程,則其中 、得 列M點所在斷面22和33斷面的伯努利方程,則得 【49】由斷面為0.2m2和0.1 m2的兩根管子組成的水平輸水管系從水箱流入大氣中:若不計損失,(a)求斷面流速v1及v2;(b)繪總水頭線及測壓管水頭線;(c
17、)求進口A點的壓力。計入損失:第一段的水頭損失為流速水頭的4倍,第二段為3倍,(a)求斷面流速v1及v2;(b)繪制總水頭線及測壓管水頭線;(c)根據所繪制水頭線求各管段中間點的壓力。【解】(1)列自有液面和管子出口斷面的伯努利方程,則得 又由得 列A點所在斷面和管子出口斷面的伯努利方程,則H=4mAv1v2A1=0.2m2A2=0.1m2 題 49圖總水頭線(不計損失)總水頭線(計損失)測壓管水頭線測壓管水頭線得 (2)列自有液面和管子出口斷面的伯努利方程,則由 得 、細管斷中點的壓力為:粗管斷中點的壓力為:【410】用73.5103W的水泵抽水,泵的效率為90,管徑為0.3m,全管路的水頭
18、損失為1m,吸水管水頭損失為0.2m,試求抽水量、管內流速及泵前真空表的讀數。27m2m真空表題 410圖【解】列兩自由液面的伯努利方程,則得 H=30m又由得列最低自由液面和真空表所在斷面的伯努利方程,則得 故真空表的度數為26.62kPa。【411】 圖示一管路系統(tǒng),欲維持其出口流速為20m/s,問水泵的功率為多少?設全管路的水頭損失為2m,泵的效率為80。若壓水管路的水頭損失為1.7m,則壓力表上的讀數為若干?19m1m壓力表D1=2cmD1=1cm題 411圖【解】列自由液面和出口斷面的伯努利方程,則其中 v120m/s得 H=42.4m又由得 列壓力表所在斷面和出口斷面的伯努利方程,
19、則其中 v2A2v1A1得 【412】圖示離心泵以20m3/h的流量將相對密度為0.8的油品從地下罐送到山上洞庫油罐。地下油罐油面壓力為2104Pa,洞庫油罐油面壓力為3104Pa。設泵的效率為0.8,電動機效率為0.9,兩罐液面差為40m,全管路水頭損失設為5m。求泵及電動機的額定功率(即輸入功率)應為若干?40m題 412圖【解】列兩油罐液面的伯努利方程,則得又由得 、【413】輸油管線上水平90轉變處,設固定支座。所輸油品=0.8,管徑d=300mm,通過流量Q=100 l/s,斷面1處壓力為2.23105Pa。斷面2處壓力為2.11105Pa。求支座受壓力的大小和方向?yRF1122題
20、 413圖xRxRy【解】選取11和22斷面及管壁圍成的空間為控制體,建立如圖所示坐標系。列x方向動量方程其中得 列y方向動量方程其中得 y60pAABpB題 414圖oxRRyRxF【414】水流經過60漸細彎頭AB,已知A處管徑dA0.5m,B處管徑dB0.25m,通過的流量為0.1m3/s,B處壓力pB1.8105Pa。設彎頭在同一水平面上摩擦力不計,求彎所受推力?!窘狻窟x取A和B斷面及管壁圍成的空間為控制體,建立如圖所示坐標系。列x方向動量方程其中pA可由列A斷面和B斷面的伯努利方程得、得 列y方向動量方程得,則【415】消防隊員利用消火唧筒熄滅火焰,消火唧筒出口直徑d=1cm,入口直
21、徑D=5cm。從消火唧筒設出的流速v=20m/s。求消防隊員手握住消火唧筒所需要的力(設唧筒水頭損失為1m)?題 415圖DFdyxoR2211【解】選取消火唧筒的出口斷面和入口斷面與管壁圍成的空間為控制體,建立如圖所示坐標系。列x方向的動量方程其中p1可由列11和22斷面的伯努利方程求得又由、得 【416】 嵌入支座的一段輸水管,如圖所示,其直徑由D1=0.15m變化為D2=0.1m。當支座前端管內壓力p=4105Pa,流量Q=0.018m3/s,求該管段中支座所受的軸向力?Mv1v2D2D1題 416圖yx1122R【解】取11、22斷面及管壁圍成的空間為控制體,建立如圖所示坐標系。列x方
22、向即軸向動量方程其中p1可由11和22斷面的伯努利方程求得又由、得 F題 417圖xyo【417】水射流以19.8m/s的速度從直徑d=0.1m的噴口射出,沖擊一個固定的對稱葉片,葉片的轉角=135,求射流葉片的沖擊力。若葉片以12m/s的速度后退,而噴口仍固定不動,沖擊力將為多大?【解】建立如圖所示坐標系(1)列x方向的動量方程其中 則(2)若葉片以12m/s的速度后退,其流體相對葉片的速度v=7.8m/s,代入上式得。第五章 量綱分析與相似原理【51】試用量綱分析法分析自由落體在重力影響下降落距離s的公式為skgt2,假設s和物體質量m、重力加速度g和時間t有關。【解】應用瑞利法(1)分析
23、物理現象,假定(2)寫出量綱方程或(3)利用量綱和諧原理確定上式中的指數解得回代到物理方程中得【52】檢查以下各綜合數是否為無量綱數:(1);(2);(3);(4);(5)。【解】(1)展開量綱公式為有量綱量。(2)展開量綱公式為有量綱量。(3)展開量綱公式為有量綱量。(4)展開量綱公式為有量綱量。(5)展開量綱公式為無量綱數?!?3】假設泵的輸出功率是液體密度,重力加速度g,流量Q,和揚程H的函數,試用量綱分析法建立其關系。【解】利用瑞利法,取比重=g(1)分析物理現象,假定(2)寫出量綱方程或(3)利用量綱和諧原理確定上式中的指數解得回代到物理方程中得【54】假設理想液體通過小孔的流量Q與
24、小孔的直徑d,液體密度以及壓差有關,用量綱分析法建立理想液體的流量表達式?!窘狻坷萌鹄ǎ?)分析物理現象,假定(2)寫出量綱方程或(3)利用量綱和諧原理確定上式中的指數解得回代到物理方程中得【55】有一直徑為D的圓盤,沉沒在密度為的液池中,圓盤正好沉于深度為H的池底,用量綱分析法建立液體作用于圓盤面上的總壓力P的表達式?!窘狻坷枚ɡ恚?)分析物理現象(2)選取H、g、為基本量,它們的量綱公式為,其量綱指數的行列式為所以這三個基本物理量的量綱是獨立的,可以作為基本量綱。(3)寫出532個無量綱項,(4)根據量綱和諧原理,可確定各項的指數,則,(5)無量綱關系式可寫為或 總壓力【56】用一圓
25、管直徑為20cm,輸送=410-5m2/s的油品,流量為12 l/s。若在實驗室內用5cm直徑的圓管作模型試驗,假如采用(1)20的水,(2)=1710-6m2/s的空氣,則模型流量各為多少時才能滿足粘滯力的相似?【解】依題意有RepRem,或(1)查表可知20的水的運動粘度為1.00710-6m2/s,由此可得(2)若為空氣,則【57】一長為3m的模型船以2m/s的速度在淡水中拖曳時,測得的阻力為50N,試求(1)若原型船長45m,以多大的速度行駛才能與模型船動力相似。(2)當原型船以上面(1)中求得的速度在海中航行時,所需的拖曳力(海水密度為淡水的1.025倍。該流動雷諾數很大,不需考慮粘
26、滯力相似,僅考慮重力相似。)【解】欲保持重力相似應維持弗勞德數相等,即或 (1)所以有(2)由同名力相似可知則有第六章 粘性流體動力學基礎【61】用直徑為100mm的管路輸送相對密度為0.85的柴油,在溫度20時,其運動粘度為6.710-6m2/s,欲保持層流,問平均流速不能超過多少?最大輸送量為多少?【解】預保持層流,Re2000即則【62】用管路輸送相對密度為0.9,粘度為0.045Pas的原油,維持平均速度不超過1m/s,若保持在層流的狀態(tài)下輸送,則管徑最大不能超過多少?【解】預保持層流,Re2000即其中則 【63】相對密度為0.88的柴油,沿內徑100mm的管路輸送,流量為1.66
27、l/s。求臨界狀態(tài)時柴油應有的粘度為若干?【解】根據臨界狀態(tài)時即得 【64】用直徑D=100mm管道,輸送流量為10 l/s的水,如水溫為5。試確定管內水的流態(tài)。如果該管輸送同樣質量流量的石油,已知石油的相對密度=850kg/m3,運動粘滯系數為1.1410-4m2/s,試確定石油的流態(tài)?!窘狻坎楸恚≒9)得水在溫度為5時的運動粘度為1.51910-6m2/s。根據已知條件可知故為紊流。因該管輸送同樣質量流量的石油,其體積流量為則故為層流?!?5】沿直徑為200mm的管道輸送潤滑油,流量9000kg/h,潤滑油的密度=900kg/m3,運動粘度系數冬季為1.110-4m2/s,夏季為3.551
28、0-5m2/s,試判斷冬夏兩季潤滑油在管路中的流動狀態(tài)?!窘狻坑衫字Z數可知冬季為層流。夏季為層流?!?6】 管徑400mm,測得層流狀態(tài)下管軸心處最大速度為4m/s,求斷面平均流速?此平均流速相當于半徑為若干處的實際流速?【解】由圓管層流速度分布公式平均流速為最大流速的一半,可知平均流速同時可得 令可得【67】運動粘度為410-5m2/s的流體的直徑d1cm的管徑以v=4m/s的速度流動,求每米管長上的沿程損失?!窘狻坑衫字Z數流動狀態(tài)為層流,則【68】水管直徑d250mm長度l300m,絕對粗糙度=0.25mm。設已知流量Q=95 l/s,運動粘度為110-6m2/s,求沿程損失?!窘狻坷字Z數
29、相對粗糙度查莫迪圖(P120)得【69】相對密度0.8的石油以流量50 l/s沿直徑為150mm,絕對粗糙度=0.25mm。的管線流動,石油的運動粘度為110-6m2/s,試求每km管線上的壓降(設地形平坦,不計高差)。若管線全程長10km,終點比起點高20cm,終點壓強為98000Pa,則起點應具備的壓頭為若干?【解】(1)雷諾數相對粗糙度查莫迪圖(P120)得又由得(2)列起點和終點的伯努利方程得題610圖h【610】如圖所示,某設備需潤滑油的流量為Q=0.4cm3/s,油從高位郵箱經d6mm,l=5m管道供給。設輸油管道終端為大氣壓,油的運動粘度為1.510-4m2/s,求沿程損失是多少
30、?油箱液面高h應為多少?【解】雷諾數流動狀態(tài)為層流,則列輸油管道終端和自由液面的伯努利方程得 【611】為了測量沿程阻力系數,在直徑0.305m、長200km的輸油管道上進行現場實驗。輸送的油品為相對密度0.82的煤油。每晝夜輸送量為5500t。管道終點的標高為27m,起點的標高為152m。起點壓降保持在4.9MPa,終點壓強為0.2MPa。油的運動粘滯系數為2.510-6m2/s。試根據實驗結果計算沿程阻力系數值。并將實驗結果與按經驗公式所計算的結果進行對比。(設絕對粗糙度=0.15mm)?!窘狻浚?)根據實驗結果計算沿程阻力系數列起點和終點的伯努利方程式,則又其中 ,則得(2)按經驗公式計
31、算(P120)雷諾數因所以其流動狀態(tài)為水力光滑,則沿程阻力系數(查表6-2)為【612】相對密度為1.2、粘度為1.73mPas的鹽水,以6.95 l/s的流量流過內徑為0.08m的鐵管,已知其沿程阻力系數=0.042。管路中有一90彎頭,其局部阻力系數=0.13。試確定此彎頭的局部水頭損失及相當長度?!窘狻浚?)由局部水頭公式(2)相當長度令,即,則可得【613】 圖示的給水管路。已知L1=25m,L2=10m,D1=0.15m,D2=0.125m,1=0.037,2=0.039,閘門開啟1/4,其阻力系數=17,流量為15 l/s。試求水池中的水頭H。題613圖HL1L2【解】列自有液面和
32、出口斷面的伯努利方程式其中故 【614】圖示兩水箱由一根鋼管連通,管長100m,管徑0.1m。管路上有全開閘閥一個,R/D4.0的90彎頭兩個。水溫10。當液面穩(wěn)定時,流量為6.5 l/s,求此時液面差H為若干?設=0.15mm。題614圖H 【解】此管路屬長管,列兩液面的伯努利方程由雷諾數其中10時水 相對粗糙度查莫迪圖得故 【615】如圖所示有一定位壓力水箱,其中封閉水箱液面上的表壓強p=0.118MPa,水由其中流出,并沿著由三個不同直徑的管路所組成的管路流到開口容器中。H11m,H23m,管路截面積A11.5A3,A22A3,A30.002m2。試確定水的流量Q?!窘狻吭O第三段管路的速
33、度為v3,由連續(xù)性方程可知v2=0.5 v3,v1=0.67 v3題615圖H2H1pA2A1A3四處局部阻力系數依次為列兩液面的伯努利方程,因管路較短,僅考慮局部水頭,則解得【616】圖示一管路全長l30m,管壁粗糙度=0.5mm,管徑d20cm,水流斷面平均流速v=0.1m/s,水溫為10,求沿程水頭損失。若管路上裝有兩個節(jié)門(開度均為1/2),一個彎頭(90折管)進口為流線型,求局部水頭損失。若流速v=4m/s,l=300m,其它條件均不變時,求沿程及局部水頭損失?!窘狻?1)10時水的,則題616圖因故(2) 查莫迪圖得第七章 壓力管路 孔口和管嘴出流題71圖3m17m12354l1d
34、1l2d2H【71】如圖所示為水泵抽水系統(tǒng),已知l1=20m,l2=268m,d1=0.25m,d2=0.2m,1=3,2=0.2,3=0.2,4=0.5,5=1,=0.03,流量Q=410-3m3/s。求:(1)水泵所需水頭;(2)繪制總水頭線。【解】列兩自由液面的伯努利方程其中: 故【72】用長為50m的自流管(鋼管)將水自水池引至吸水井中,然后用水泵送至水塔。已知泵吸水管的直徑為200mm,長為6m,泵的排水量為0.064m3/s,濾水網的阻力系數1=2=6,彎頭阻力系數,自流管和吸水管的阻力系數=0.03。試求:(1)當水池水面與水井水面的高差h不超過2m時,自流管的直徑D=?;(2)
35、水泵的安裝高度H為2m時,進口斷面AA的壓力。題72圖LD21hHldAA【解】(1)列兩自由液面的能量方程則(2)列水井自由液面和A-A斷面的伯努利方程,則得【73】水箱泄水管,由兩段管子串聯而成,直徑d1=150mm,d2=75mm,管長l1=l2=50m,=0.6mm,水溫20,出口速度v2=2m/s,求水箱水頭H,并繪制水頭線圖?!窘狻坎楸砜芍?, 20時水的運動粘度=1.00710-6m2/sd1d2Hl1l2題73圖總水頭線測壓管水頭線00位置水頭線由出口速度可知各管段雷諾數各管段相對粗糙度查莫迪圖可知,列自由液面和出口的波努力方程,則得【74】往車間送水的輸水管段路由兩管段串聯而成
36、,第一管段的管徑d1=150mm,長度L1=800m,第二管段的直徑d2=125mm,長度L2=600m,管壁的絕對粗糙度都為=0.5mm,設壓力水塔具有的水頭H=20m,局部阻力忽略不計,求出閥門全開時最大可能流量Q(1=0.029,2=0.027)。H題74圖【解】列自有液面和出口斷面的伯努利方程又有可解得則流量【75】有一中等直徑鋼管并聯管路,流過的總水量Q=0.08m3/s,鋼管的直徑d1=150mm,d2=200mm,長度L1=500m,L2=800m。求并聯管中的流量Q1、Q2及A、B兩點間的水頭損失(設并聯管路沿程阻力系數均為=0.039)?!窘狻坑刹⒙摴苈返奶攸chf1=hf2,有題75圖QABQ1L1d1Q2L2d2其中,又有得 ,則A、B兩點間的水頭損失【76】有A、B兩水池,其間用舊鋼管連接,如圖所示。已知各管長L1=L2=L3=1000m,直徑d1=d2=d3=40cm,沿程阻力系數均為=0.012,兩水池高差z=12.5m,求A池流入B池的流量為多少?L2d22L1d11AL3d33
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