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文檔簡介
解:由得:又由連續(xù)性方程:Q1=Q2或v1A1=v2A2
得:3.6如下圖自來水管直徑d1=200mm,通過流量Q=0.025m3/s,求管中的平均流速v1;該管后面接一直徑d2=100mm的較細水管,求斷面平均流速v2。1整理ppt3.7在圖示管路水流中,過水斷面上各點流速按下列拋物線方程軸對稱分布:式中水管半徑r0為3cm,管軸上最大流速umax為0.15m/s。試求管流流量Q
與斷面平均流速v。解:由題意2整理ppt3整理ppt。3.8題3.8圖所示輸送海水的管道,管徑d=0.2m,進口斷面平均流速v=1m/s,若從此管中分出流量,問管中尚余流量Q2等于多少?設海水密度為1.02×103kg/m3,求重量流量解:由有分流情況的連續(xù)性方程知:Q=Q1+Q24整理ppt解:以管軸線0-0為基準線,寫A→B的伯方程:(1)3.11利用畢托管原理測量輸水管中的流量〔題3.11圖〕,輸水管直徑d為200mm,測得水銀壓差計讀數(shù)hp為60mm,假設此時斷面平均流速v=0.84uA,式中uA是畢托管前管軸上未受擾動之水流的A點的流速。問輸水管中的流量Q多大?5整理ppt
又由水銀壓差計公式:在此題中:zA=zB=0,故知:(2)將(2)代入(1)中得:6整理ppt解:過水斷面分別選擇1,2,3點處;認為1點水面恒定,選擇2點為基準面:對1點和2點之間建立伯諾里方程v2=8.28m/s
3.12一個水深1.5m,水平截面積為3m×3m的水箱〔題3.12圖〕,箱底接一直徑d=200mm,長為2m的豎直管,在水箱進水量等于出水量情況下作恒定出流,試求點3的壓強。略去水流阻力,即hw=0。7整理pptP3=-1m水柱.由連續(xù)性方程可知v3=v2=8.28m/s對3點和2點之間建立伯諾里方程
v2=8.28m/s
8整理ppt3-14有一輸水管路,由兩根直徑不同的等徑管段與一直徑漸變的管段組成,dA=200mm,dB=400mm,A點的相對壓強pA為0.7個大氣壓,B點的相對壓強pB=0.4個大氣壓,B點處的斷面平均流速vB=1m/s。A、B兩點高差Δz=1m。要求判明水流方向,并計算這兩斷面間的水頭損失hw。解:設OA連線為基準面,列AB的伯努利方程:假設水流由AB,那么9整理pptdA=200mm,dB=400mm,pA=0.7個大氣壓,pB=0.4個大氣壓,vB=1m/s。Δz=1m。又由連續(xù)方程有10整理ppt所以pA=0.7個大氣壓,pB=0.4Pa,vB=1m/s。Δz=1m。11整理ppt解:文丘里管常數(shù)流量3.15為了測量石油管道的流量,安裝一文丘里流量計〔題3.15圖〕。管道直徑d1=20cm,文丘里管喉道直徑d2=10cm,石油密度ρ=850kg/m3,文丘里管流量系數(shù)μ=0.95,水銀壓差計讀數(shù)hp=15cm,問此時石油流量Q為多大?12整理ppt解:以1-1水平面為基準面,寫1-1到2-2斷面的能量方程又由連續(xù)性方程:3.17題圖示一文丘里流量計,水銀壓差計讀數(shù)為360mm,假設不計A、B兩點間的水頭損失,試求管道中的流量。管道直徑d1=300mm,喉段直徑d2=150mm,漸變段AB長為750mm。13整理ppt對壓差計,N-N為等壓面,故有:14整理ppt解:選擇A3截面作為基準面,對A0和A3截面之間建立伯諾里方程v3=7.668m/s
由連續(xù)性方程v1A1=v2A2=v3A3
可知v1=5.751m/s;v2=2.3m/s
3.19圖示容器內存有水,水流沿變斷面管道流入大氣作恒定流動。A0=4m2,A1=0.04m2,A2=0.lm2,A3=0.03m2。水面與各斷面距離為:h1=1m,h2=2m,h3=3m,不計水頭損失,試求斷面A1及A2處的相對壓強。15整理ppt對A0和A1截面之間建立伯諾里方程p1=-6737.5Pa
對A0和A2截面之間建立伯諾里方程p2=16954Pa
16整理ppt3.20一大水箱下接直徑d=150mm之水管,水經(jīng)最末端出流到大氣中,末端管道直徑d=75mm,設管段AB和BC間的水頭損失均為,管段CD間的水頭損失,試求B斷面的壓強和管中流量。解:以水箱水面為基準面,對0-0到D-D寫能量方程:17整理ppt由連續(xù)性方程:又由0-0面到B-B寫能量方程:18整理ppt解:選擇管道軸線作為基準面〔1〕對水箱水面和出口之間建立伯諾里方程:v2=8.85m/s3.22由斷面為0.2m2和0.1m2的兩根管道組成的水平輸水管系從水箱流入大氣中。(1)若不計水頭損失,求斷面平均流速v1和v2及進口后漸變流斷面B處的壓強;(2)考慮水頭損失,第一段為4,第二段為3,求斷面平均流速v1和v2。19整理ppt對水箱水面和B之間建立伯諾里方程pB=29.4KPa
〔2〕對水箱水面和出口之間建立伯諾里方程由連續(xù)性方程v1A1=v2A2
2v1=v2
從而可得v1=1.98m/sv2=3.96m/s由連續(xù)性方程
v1A1=v2A2
得v1=4.43m/s20整理ppt解:以0-0斷面為基準面,寫1-1到C–C斷面的能量方程。〔1-1與C–C兩斷面均接大氣,p=0〕〔hw1-c=0.5+0.5=1〕3.25
題3.25圖所示一虹吸管,通過的流量Q=0.028m3/s,管段AB和BC的水頭損失均為0.5m,B處離水池水面高度為3m,B處與C處的高差為6m。試求虹吸管的直徑d和B處的壓強。21整理ppt對1-1到2-2斷面能量方程〔以1-1為基準〕〔B點必然產(chǎn)生負壓,才能將池中水吸上高處〕。22整理ppt解:選擇水池水面作為基準面對0-0面和2-2面之間建立伯諾里方程又有Q=v2A2
可得v2=3.112m/s從而有
hS=3m3.26一臺離心泵,抽水量為0.22m3/s,水泵進口允許真空度為4.5m水柱,水泵進口直徑d=300mm〔題3.26圖〕,從水池經(jīng)管道進口的吸水濾頭至水泵進口的水頭損失為1m,求能防止汽蝕的水泵進口軸線至水源水面的最大高度〔稱為水泵的最大安裝高度〕hs。23整理ppt解:對1-1面和2-2面之間液流建立伯諾里方程3.29一水池通過直徑有改變的管道系統(tǒng)泄水〔題3.29圖〕,管道直徑d1=125mm,d2=100mm,噴嘴出口直徑d3=75mm,水銀壓差計中讀數(shù)Δh=175mm,不計管道中流動的液體的水頭損失,求管道流量Q和噴嘴上游管道中的壓力表讀數(shù)p?!矇毫Ρ砼c3-3斷面中心點的高差可略〕24整理ppt由連續(xù)性方程
v1A1=v2A2=v3A3
聯(lián)立可得v1=5.48m/sv2=8.56m/sv3=15.21m/s流量Q=v1A1=v2A2=v3A3=0.0672m3/s25整理ppt基準面過3-3斷面形心點,從壓力表所在斷面到3-3斷面建立伯諾里方程,忽略高差和水頭損失壓力表讀數(shù)v1=5.48m/sv2=8.56m/sv3=15.21m/s26整理ppt解:取d1及d2直徑處的漸變流斷面1-1斷面及2-2斷面,基準線選在管軸線上,由連續(xù)性方程:3.31一水平變截面管段接于輸水管路中,管段進口直徑d1為10cm,出口直徑d2為5cm〔題3.31圖〕。當進口斷面平均流速v1為1.4m/s,相對壓強p1為58.8kN/m2時,假設不計兩斷面間的水頭損失,試計算管段出口斷面的相對壓強。27整理ppt寫1-1斷面到2-2斷面的伯諾里方程:28整理ppt解:取如圖所漸變流斷面1-1及2-2,基準面0-0取在上游渠底,寫1-1斷面到2-2斷面的伯諾里方程:3.34一矩形斷面平底的渠道,其寬度B為2.7m,河床在某斷面處抬高0.3m,抬高前的水深為1.8m,抬高后水面降低0.12m〔題3.34圖〕,假設水頭損失hw為尾渠流速水頭的一半,問流量Q等于多少?29整理ppt30整理ppt3.36水流從噴嘴中水平射向一相距不遠的靜止壁面,接觸壁面后分成兩段并沿其外表流動,其水平面圖如題3.36圖所示。設固壁及其外表的液流對稱于噴嘴的軸線。假設噴嘴出口直徑d=40mm,噴射流量Q為0.0252m3/s,求:液流偏轉角θ分別等于60°,90°與180°時射流對固壁的沖擊力FR,并比較它們的大小。解:取漸變流斷面0-0,1-1,2-2以及液流邊界面所圍的封閉面為控制面,重力垂直于射流平面,略去機械能損失,由總流的伯諾里方程得:31整理ppt總流的動量方程在x軸上的投影為:FR=FR’(方向相反)32整理ppt:(固壁凸向射流):(固壁為垂直平面):(固壁凹向射流)33整理ppt解:取漸變流斷面1-1及2-2,以2-2斷面為基準面,寫1-1斷面到2-2斷面間水流的能量方程:3.38有一沿鉛垂直立墻壁鋪設的彎管如題3.38圖所示,彎頭轉角為90°,起始斷面1-1與終止斷面2-2間的軸線長度L為3.14m,兩斷面中心高差ΔZ為2m,1-1斷面中心處動水壓強pl=117.6kN/m2,兩斷面之間水頭損失hw=0.1m,管徑d=0.2h,試求當管中通過流量Q=0.06m3/s時,水流對彎頭的作用力。34整理ppt將hw=0.1m,p1=117.6KN/m2代入上式得:
于是:彎頭內的水重為:35整理ppt1-1斷面的動水總壓力:2-2斷面的動水總壓力:x方向的動量方程:y方向的動量方程:36整理ppt管壁對水流的總作用力:令反作用力F與水平軸x的夾角為θ,那么水流對管壁的作用力與F大小相等,方向相反。37整理ppt3.40一過水堰,上游漸變流斷面1-1的水深h1=1.5m,下游漸變流斷面2-2的水深h2=0.6m,斷面1-1和2-2之間的水頭損失略去不計,求水流對每米寬過水堰的水平推力解:水流對1-1斷面和2-2斷面的動水壓力分別為:38整理ppt對1-1斷面和2-2斷面之間建立伯諾里方程連續(xù)性方程Q=v1A1=v2A2可得v1=1.833m/sv2=4.583m/s又由總流動量方程可得FR=1.71kN因此,水流對每米寬水堰的推力為1.71kN,方向向右.39整理ppt3.41
管道在某混凝土建筑物中分叉,如題3.41圖所示。已知,主管直徑d=3m,分叉管直徑d=2m,主管流量Q=35m3/s。兩分岔管流量均為Q/2。分岔管轉角α為60°,斷面1-1處的壓強水頭水柱,不計水頭損失,求水流對支座的作用力。解:由連續(xù)性方程:40整理ppt又由伯諾里方程:求p2,p3,寫出有分流的伯諾里方程:同理可得41整理ppt設支座對液體的反作用力為Rx與Ry,那么:x方向動量方程:
水流對支座的作用力:y方向動量方程:42整理ppt3.42一矩形斷面渠道寬4m,渠中設有薄壁堰〔置于渠道橫截面上的擋水薄板,水可以從板頂部溢流至下游,用于測量流量〕,堰頂水深1m,堰高2m,下游尾水深0.8m,通過堰的流量Q=6.8m3/s,堰后水舌內外均為大氣,試求堰壁上所受動水總
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