3第三章液流型態(tài)及水頭損失習(xí)題

1、第三章習(xí)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(dòng)型態(tài)。 解： 當(dāng)t 20時(shí)， ?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u(mài)0的比值是多少？ （2）求流速分布曲線(xiàn)上與斷面平均流速相等的點(diǎn)的位置，即ym=？ 201 ( ) xyuuh 35解： （1）單位寬度明渠通過(guò)得流量為 斷面得平均流速20001 ( ) hhxyqu dyudyh200001 ( ) 2233huqyvdyhhh

2、uhuh （2） 當(dāng)uxv時(shí)，即20021 () 3myuuh221 () 3myh30.5773myhh 3-7試求前題圓管中，通過(guò)的流量為5000 cm3/s， 20000cm3/s，200000cm3/s時(shí)，液流型態(tài)各為層流還是紊流？若為紊流應(yīng)屬于光滑區(qū)、過(guò)渡粗糙區(qū)還是粗糙區(qū)，其沿程阻力系數(shù)各為若干？若管段長(zhǎng)度為100m，問(wèn)沿程水頭損失各為若干？ 解： （1）當(dāng) 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(shè) 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(shè)相符合 （2）當(dāng)320000/Qcms2000041.0/490vcm s41 257820020000.0131evdR水流為紊流00.026 設(shè) 求層流底層032.8 250.064778200 0.026cm00.050.775 0.0647 且 屬于過(guò)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(dāng)

4、3200000/Qcms200000408/490vcm s408 2578000020000.0131evdR水流為紊流00.022 設(shè) 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(kù)拉茲公式 求出的值與假設(shè)相符合 通過(guò)上述計(jì)算說(shuō)明同一個(gè)管徑的水管中流過(guò)不同的流量Q，其管壁可以是光滑區(qū)，或過(guò)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(cè)定AB管段的沿程阻力系數(shù)值，可采用如圖所示的裝置。已知AB段的管長(zhǎng)l為10m，管徑d為50mm。今測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： （1）A、B兩測(cè)壓管的水頭差為0.80m， （2）經(jīng)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(shù)值。 38 解：流量30.2470.027/90VQmsT1.37/Qvm sA

6、22fl vhdg220.042fh dglv 3-10 為測(cè)定90彎管的局部水頭損失系數(shù)值，可采用如圖所示的裝置。已知AB段管長(zhǎng)l為l0m，管徑d為50mm，該管段的沿程阻力系數(shù)為0.03，今測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： （1）A、B兩測(cè)壓管的水頭差為0.629m （2）經(jīng)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(shù)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(zhǎng)l為25m，管徑d為25mm，沿程阻力

7、系數(shù)為0.03，管路中有兩個(gè)90彎管(d/p)=1及一個(gè)閘板式閥門(mén)(a/d)=0.5 ，當(dāng)兩水箱的水位差H為1.0m時(shí)，試求管內(nèi)通過(guò)的流量為若干？ 3-11 解：以B水箱的水面為基準(zhǔn)面，列11，22斷面的能量方程21(22wfjHhlvhhdg進(jìn)出彎閥）7/20.5 0.131 0.1632 10.29422.06 1.0進(jìn)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(kuò)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(jì)中的壓差讀數(shù)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(zhǎng)l90m，沿程阻力系數(shù)0.03，進(jìn)口局部水頭損失系數(shù)10.5，折彎局部水頭損失系數(shù)2=0.3，出口水頭損失系數(shù)31.0，出口在下游水面以下深度h2=2.3m，在距出口30m處設(shè)有一“U”型水銀測(cè)壓計(jì)，其液面h0.5m，較低的水銀液面距管軸1.5m，試確定：(1) 通過(guò)的流量Q以及兩水池水面差Z；(2) 定性繪出總水頭線(xiàn)及測(cè)壓管水頭線(xiàn)。解：以NN 為等壓面， 求得22 斷面的壓強(qiáng)為 hp5 . 12mhp3 . 55 . 15 . 098001332805 . 12以下游水池水面基準(zhǔn)面

9、寫(xiě)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(xiàn)為基準(zhǔn)面，寫(xiě)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(xiàn)繪制水頭線(xiàn)繪制（自由出流）（自由出流）2總水頭線(xiàn)總水頭線(xiàn)測(cè)壓管水頭線(xiàn)測(cè)壓管水頭線(xiàn)v0HH0基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面v02g（淹沒(méi)出流）（淹沒(méi)出流）(4) 水頭線(xiàn)繪制水頭線(xiàn)繪制測(cè)測(cè) 壓壓

10、 管管 水水 頭頭 線(xiàn)線(xiàn) 總總 水水 頭頭 線(xiàn)線(xiàn)v2/2/2gZv0=0=0v2=0=0測(cè)壓管水頭線(xiàn)和總水頭線(xiàn)的繪制步驟：測(cè)壓管水頭線(xiàn)和總水頭線(xiàn)的繪制步驟：水力學(xué)水力學(xué)a.a.根據(jù)各管的流量根據(jù)各管的流量 ，計(jì)算相應(yīng)的流速，計(jì)算相應(yīng)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(jìn)口到出口，計(jì)算每一管段兩端的自管道進(jìn)口到出口，計(jì)算每一管段兩端的總水頭值，并繪出總水頭線(xiàn)?？偹^值，并繪出總水頭線(xiàn)。c.c.自總水頭線(xiàn)鉛直向下量取管道各個(gè)斷面的自總水頭線(xiàn)鉛直向下量取管道各個(gè)斷面的流速水頭值，即得測(cè)壓管水頭線(xiàn)。流速水頭值，即得測(cè)壓管水頭線(xiàn)。（3 3）繪制總水頭線(xiàn)和測(cè)壓管水頭線(xiàn)的原則）繪制總水頭線(xiàn)和測(cè)壓管水頭線(xiàn)的原則水力學(xué)水力學(xué)a.繪制總水頭線(xiàn)和測(cè)壓管水頭線(xiàn)時(shí)，繪制總水頭線(xiàn)和測(cè)壓管水頭線(xiàn)時(shí)， 沿管長(zhǎng)沿管長(zhǎng)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(gè)總水頭，一個(gè)是局部損失前的，一面上有兩個(gè)總水頭，一個(gè)是局部損失前的，一個(gè)是局部損失后的。個(gè)是局部損失后的。 b.在繪制總水頭線(xiàn)時(shí)