3第三章液流型態(tài)及水頭損失習題

1、第三章習題解答 3-3 一矩形渠道，底寬為200cm，水深為15cm，若水流流速為0.5m/s，水溫為20，試判斷其流動型態(tài)。 解： 當t 20時， ?0.0101 cm2/s 故渠道流態(tài)為紊流13.042Ab hRcmxbh64554500evRR 3-5 某二元明渠均勻流的流速分布規(guī)律為，如圖所示。 （1）斷面平均流速v與表面流速u0的比值是多少？ （2）求流速分布曲線上與斷面平均流速相等的點的位置，即ym=？ 201 ( ) xyuuh 35解： （1）單位寬度明渠通過得流量為 斷面得平均流速20001 ( ) hhxyqu dyudyh200001 ( ) 2233huqyvdyhhh

2、uhuh （2） 當uxv時，即20021 () 3myuuh221 () 3myh30.5773myhh 3-7試求前題圓管中，通過的流量為5000 cm3/s， 20000cm3/s，200000cm3/s時，液流型態(tài)各為層流還是紊流？若為紊流應屬于光滑區(qū)、過渡粗糙區(qū)還是粗糙區(qū)，其沿程阻力系數各為若干？若管段長度為100m，問沿程水頭損失各為若干？ 解： （1）當 故水流為紊流35000/Qcms2490Acm500010.2/490vcm s10.2 251945020000.0131evdR 判別紊流屬于何區(qū)00.028 設 求層流底層032.80.25edcmR00.050.20.3

3、 0.25故屬于光滑管區(qū)采用伯拉修斯公式求 ：5 10eR40000.250.1360.1360.027 11.8eR求出得 值與假設相符合 （2）當320000/Qcms2000041.0/490vcm s41 257820020000.0131evdR水流為紊流00.026 設 求層流底層032.8 250.064778200 0.026cm00.050.775 0.0647 且 屬于過渡粗糙區(qū) 故采用柯列布魯克懷特公式求6 310eR00000.30.7756e12.512lg3.7R2.510.52lg78200 0.1623.7 3506.2734d 0.02560.026 （3）當

4、3200000/Qcms200000408/490vcm s408 2578000020000.0131evdR水流為紊流00.022 設 求層流底層032.8 250.0071780000 0.022cm00.05701 0.0071 屬于粗糙區(qū)，故采用尼庫拉茲公式 求出的值與假設相符合 通過上述計算說明同一個管徑的水管中流過不同的流量Q，其管壁可以是光滑區(qū)，或過渡粗糙區(qū)，也可以是粗糙區(qū)。07.16210.0232lg(3.7)d 若l100m，求hf （1） （2）325000/ 10.2/0.102/0.028 , 2fQcms vcm sm sl vhdg2100(0.102) 0.0

5、280.0060.2519.6fhm320000/ 0.41/ 0.026 Qcmsvm s2(0.41) 0.026 4000.0919.6fhm （3）3200000/ 4.08/ 0.023 Qcmsvm s2(4.08) 0.023 4007.8519.6fhm 3-8 為了測定AB管段的沿程阻力系數值，可采用如圖所示的裝置。已知AB段的管長l為10m，管徑d為50mm。今測得實驗數據： （1）A、B兩測壓管的水頭差為0.80m， （2）經90秒鐘流入量水箱的水體積為0.247m3。試求該管段的沿程阻力系數值。 38 解：流量30.2470.027/90VQmsT1.37/Qvm sA

6、22fl vhdg220.042fh dglv 3-10 為測定90彎管的局部水頭損失系數值，可采用如圖所示的裝置。已知AB段管長l為l0m，管徑d為50mm，該管段的沿程阻力系數為0.03，今測得實驗數據： （1）A、B兩測壓管的水頭差為0.629m （2）經2分鐘流入量水箱的水量為0.329m3。試求彎管的局部水頭損失系數值。 310 解：流量30.3290.00274/120VQmsT1.4/Qvm sA20.62fl vhmdg0.6290.60.029jwfhhhm22jvhg220.29jghv 3-11 如圖所示，水從水箱A流入水箱B，管路長l為25m，管徑d為25mm，沿程阻力

7、系數為0.03，管路中有兩個90彎管(d/p)=1及一個閘板式閥門(a/d)=0.5 ，當兩水箱的水位差H為1.0m時，試求管內通過的流量為若干？ 3-11 解：以B水箱的水面為基準面，列11，22斷面的能量方程21(22wfjHhlvhhdg進出彎閥）7/20.5 0.131 0.1632 10.29422.06 1.0進彎出閥式中 2251(0.030.52 0.29422.06 10.02520.75/vgvm s ）233.14 0.0250.750.004/4QvAms 3.12 水平突然擴大管路，如圖所示，已知：直徑d1=5cm，直徑d210cm，管中流量Q20l/s，試求：U形水

8、銀比壓計中的壓差讀數h。3.13 一直徑沿程不變的輸水管道，連接兩水池，如圖所示，已知管道直徑d0.3m，全管長l90m，沿程阻力系數0.03，進口局部水頭損失系數10.5，折彎局部水頭損失系數2=0.3，出口水頭損失系數31.0，出口在下游水面以下深度h2=2.3m，在距出口30m處設有一“U”型水銀測壓計，其液面h0.5m，較低的水銀液面距管軸1.5m，試確定：(1) 通過的流量Q以及兩水池水面差Z；(2) 定性繪出總水頭線及測壓管水頭線。解：以NN 為等壓面， 求得22 斷面的壓強為 hp5 . 12mhp3 . 55 . 15 . 098001332805 . 12以下游水池水面基準面

9、寫斷面1-1，3-3能量方程gVgVdlhz2) 123 . 05 . 0(222gVgV21 .11) 1 . 23 . 09003. 0(222以管軸中心線為基準面，寫2-2，3-3 斷面的能量方程gVgVdlhgVp212222222gVp23 . 03003. 03 . 222mZsmVgV1 .118 . 9243. 41 .11/43. 4153. 03 . 23 . 5233 . 23 . 522(4) 水頭線繪制水頭線繪制（自由出流）（自由出流）2總水頭線總水頭線測壓管水頭線測壓管水頭線v0HH0基準面基準面v02g（淹沒出流）（淹沒出流）(4) 水頭線繪制水頭線繪制測測 壓壓

10、 管管 水水 頭頭 線線 總總 水水 頭頭 線線v2/2/2gZv0=0=0v2=0=0測壓管水頭線和總水頭線的繪制步驟：測壓管水頭線和總水頭線的繪制步驟：水力學水力學a.a.根據各管的流量根據各管的流量 ，計算相應的流速，計算相應的流速 ，沿程水頭損失沿程水頭損失 和局部水頭損失和局部水頭損失b.b.自管道進口到出口，計算每一管段兩端的自管道進口到出口，計算每一管段兩端的總水頭值，并繪出總水頭線。總水頭值，并繪出總水頭線。c.c.自總水頭線鉛直向下量取管道各個斷面的自總水頭線鉛直向下量取管道各個斷面的流速水頭值，即得測壓管水頭線。流速水頭值，即得測壓管水頭線。（3 3）繪制總水頭線和測壓管水頭線的原則）繪制總水頭線和測壓管水頭線的原則水力學水力學a.繪制總水頭線和測壓管水頭線時，繪制總水頭線和測壓管水頭線時， 沿管長沿管長均勻分布；均勻分布； 發(fā)生在局部的管段上，則在該斷發(fā)生在局部的管段上，則在該斷面上有兩個總水頭，一個是局部損失前的，一面上有兩個總水頭，一個是局部損失前的，一個是局部損失后的。個是局部損失后的。 b.在繪制總水頭線時