工程流體力學(xué)答案

工程流體力學(xué)

習(xí)題詳解

第一章流體地物理性質(zhì)

【1一1】500cm3地某種液體，在天平上稱得其質(zhì)量為0.453kg,試求其密度和相對密度.

【解】

【1一2】體積為5m3地水，在溫度不變地條件下，當(dāng)壓強(qiáng)從98000Pa增加到4.9'10^@時(shí),

體積減少1升.求水地壓縮系數(shù)和彈性系數(shù).

【解】由壓縮系數(shù)公式

[1-3]溫度為20C,流量為60m3/h地水流入加熱器，如果水地體積膨脹系數(shù)

人=0.00055KL問加熱到80c后從加熱器中流出時(shí)地體積流量變?yōu)槎嗌伲?/p>

【解】根據(jù)膨脹系數(shù)

則

[1-4]圖中表示浮在油面上地平板，其水

動(dòng)速度為?=lm/s,<5=10mm,油品地粘度

Z/=0.9807Pa-s,求作用在平板單位面積上地阻

【解】根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律

則

[1-5]已知半徑為R圓管中地流速分布為

式中c為常數(shù).試求管中地切應(yīng)力『與，?地關(guān)系.

【解】根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律

則

第二章流體靜力學(xué)

【2—1】容器中裝有水和空氣，求4、B、C和。

各點(diǎn)地表壓力？

【解】

題2—1圖

[2-2]如圖所示地U形管中裝有水銀與水，試求:

(1)A、。兩點(diǎn)地絕對壓力及表壓力各為多少？

(2)求A、B兩點(diǎn)地高度差/??

【解】

(1)

(2)選取U形管中水銀地最低液面為等壓面，則

得

【2一3】在一密閉容器內(nèi)裝有水及油，密度分別為pw及

p〃,油層高度為仄,容器底部裝有水銀液柱壓力計(jì)一，讀數(shù)

為凡水銀面與液面地高度差為e，試導(dǎo)出容器上方空間

地壓力〃與讀數(shù)R地關(guān)系式.

【解】選取壓力計(jì)中水銀最低液面為等壓面，則

得

[2-4]油罐內(nèi)裝有相對密度為0.7地汽油，為測定油面局

度，利用連通涉原理，把U形管內(nèi)裝上相對密度為1.26

地甘油，一端接通油罐頂部空間，一端接壓氣管.同時(shí)，

題2-3圖

壓力管地另一支引入油罐底以上地0.4m處，壓氣后，當(dāng)液

面有氣逸出時(shí)，根據(jù)U形管內(nèi)油面高度差

46=0.7m來計(jì)算油罐內(nèi)地油深〃=?

【解】選取U形管中甘油最低液面為等

壓面，由氣體各點(diǎn)壓力相等，可知油罐底以上

0.4m處地油樂即為樂力管中氣體壓力.則

得

[2-5]圖示兩水管以U形壓力計(jì)相連，

A、B兩點(diǎn)高差I(lǐng)m,U形管內(nèi)裝有水銀，若讀數(shù)

ZW尸0.5m,求A、8兩點(diǎn)地壓力差為多少？

【解】選取U形管內(nèi)水銀最低液面為等壓

面，設(shè)B點(diǎn)到水銀最高液面地垂直高度為x,則

得

[2-6]圖示油罐發(fā)油裝置，將直徑為(1

地圓管伸進(jìn)罐內(nèi)，端部切成45。角，用蓋

板蓋住，蓋板可繞管端上面地較鏈旋轉(zhuǎn)，

借助繩系上來開啟.已知油深H=5m,圓管

直徑4600mm,油品相對密度0.85,不計(jì)

蓋板重力及錢鏈地摩擦力，求提升此蓋板

)'

題2—6

所需地力地大??？（提示：蓋板為橢圓形，要先算出長軸2〃和短軸2d,就可算出蓋板面

A=nab）.

【解】分析如圖所示

以管端面上地較鏈為支點(diǎn)，根據(jù)力矩平衡

其中

可得

【2一7】圖示一個(gè)安全閘門，寬為0.6m,高為1.0m.距底邊0.4m處裝有閘門轉(zhuǎn)軸，使之僅

可以繞轉(zhuǎn)軸順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn).不計(jì)各處地摩擦力，問門前水深力為多深時(shí)，閘門即可自行打

開？

【解】分析如圖所示，由公式可知，H水深h

越大，則形心和總壓力地作用點(diǎn)間距離越小，即

。點(diǎn)上移.當(dāng)。點(diǎn)剛好位于轉(zhuǎn)軸時(shí)，閘門剛好平衡.

即rn

IH

得1

H等效自由液面

[2-81有一壓力貯油箱（見圖），P/-

其寬度（垂直于紙面方向）方=2m,箱

內(nèi)油層厚〃產(chǎn)1.9m,密度

po=8OOkg/m3,油層下有積水，厚度

/：2=0.4m,箱底有一U型水銀壓差

油

計(jì)，所測之值如圖所示，試求作用在

半徑R=lm地圓柱面AB上地總壓力水

0.5m

（大小和方向）.

【解】分析如圖所示，首先需確0.5m

汞

定自由液面，選取水銀壓差計(jì)最低液

面為等壓面，則題2—8

由不為零可知等效自由液面地高度

曲面水平受力

曲面垂直受力

則

【2一9】一個(gè)直徑2m,長5m地圓柱體放置在圖示

上.求圓柱體所受地水平力和浮力.

【解】分析如圖所示，因?yàn)樾逼碌貎A斜角為

經(jīng)。點(diǎn)過圓心地直徑與自由液面交于尸點(diǎn).

8C段和CD段水平方向地投影面積相同，力方向相反，相互抵消，故

圓柱體所受地水平力

圓柱體所受地浮力

[2_10]圖示一個(gè)直徑D=2m,長L=lm圓

柱體，其左半邊為油和水，油和水地深度為

1m.已知油地密度為p=800kg/m\求圓柱所

受水平力和浮力.

【解】因?yàn)樽蟀脒厼椴煌后w，故分來

分析人B段和8c段曲面地受力情況.

曲面受力

BC曲面受力

則，圓柱體受力

（方向向上）

[2-11]圖示一個(gè)直徑為1.2m地鋼球安裝在一直徑

為1m地閥座上，管內(nèi)外水面地高度如圖所示.試求球

體所受到地浮力.

【解】分析如圖所示，圖中實(shí)壓力體（十）

為一圓柱體，其直徑為1.0m

【2—12】圖示一盛水地密閉容器，中間用隔板將其分

隔為上下兩部分.隔板中有一直徑a25cm地圓孔,并

用一個(gè)直徑Q=5（）cm質(zhì)量139kg地圓球堵塞.設(shè)容器

頂部壓力表讀數(shù)p,w=5（X）0Pa,求測壓管中水面高x大于若F時(shí)，圓球即被總壓力向上頂

開？

【解】分析如圖所示，圖中虛壓力體（一）為一球體和圓柱體體積之和

根據(jù)受力分析可知

則

X[2—13]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。地允許值是多少.

【解】根據(jù)自由夜面（即等壓面方程）

圖2—13圖

得

第三章流體運(yùn)動(dòng)學(xué)

[3-1]已知流場地速度分布為

u=jryi-3yj+2z2A

（1）屬幾元流動(dòng)？

（2）求（xy,z）=（3,1,2）點(diǎn)地加速度？

【解】（I）由流場地速度分布可知

流動(dòng)屬三元流動(dòng).

（2）由加速度公式

得

故過（3,1,2）點(diǎn)地加速度

其矢量形式為：

[3—2]已知流場速度分布為〃產(chǎn)/，物=z2,試求（x,y,z）=（2,4,8）點(diǎn)地遷移加

速度？

【解】由流場地遷移加速度

得

故過（2,4,8）點(diǎn)地遷移加速度

[3—3]有一段收縮管如圖.已知wi=8m/s,

〃2=2m/s,/=1.5m.試求2點(diǎn)地遷移加速度.

【解】由已知條件可知流場地遷移加速度為

其中：

則2點(diǎn)地遷移加速度為

題3—3圖

[3—4]某一平面流動(dòng)地速度分量為Ux=-4y,u^4x.求流

線方程.

【解】由流線微分方程

得

解得流線方程

[3-5]己知平面流動(dòng)地速度為，式中8為常數(shù).求流線方程.

【解】由已知條件可知平面流動(dòng)地速度分量

代入流線微分方程中，則

解得流線方程

【3—6】用直徑200mm地管輸送相對密度為0.7地汽油，使流速不超過L2m/s,問每秒最

多輸送多少kg?

【解】由流量公式可知

則

【3—7】截面為300mmx400mm地矩形孔道，風(fēng)量為2700m3/h,求平均流速.如風(fēng)道出口處

截面收縮為150mmx400mni,求該處斷面平均流速.

【解】由流量公式可知

則

如風(fēng)道出口處截面收縮為15()mmx400mm,則

【3一8】已知流場地速度分布為以二)+z,u^z+x,u:=x+yf判斷流場流動(dòng)是否有旋？

【解】由旋轉(zhuǎn)角速度

可知

故為無旋流動(dòng).

[3-9]下列流線方程所代表地流場，哪個(gè)是有旋運(yùn)動(dòng)？

(1)2Axy=C(2)A.x+By=C(3)A\nxy^=C

【解】由流線方程即為流函數(shù)地等值線方程，可得

(1)速度分布

旋轉(zhuǎn)角速度

可知

故為無旋流動(dòng).

(2)速度分布

旋轉(zhuǎn)角速度

可知

故為無旋流動(dòng).

(3)速度分布

旋轉(zhuǎn)角速度

可知

故為有旋流動(dòng).

[3—10]已知流場速度分布為Ux=-cx,uy=~cy，必=0.c為常數(shù).求：（I）歐拉加速度

斫？；（2）流動(dòng)是否有旋？（3）是否角變形？（4）求流線方程.

【解】（1）由加速度公式

得

（2）旋轉(zhuǎn)角速度

可知

故為無旋流動(dòng).

（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(dòng)力學(xué)

[4-1]直徑#100mm地虹吸管，位置如附圖中所示.求流量和2、3地壓力.不計(jì)水頭損失.

【解】選取4點(diǎn)所在斷面和1點(diǎn)所

在斷面列伯努力方程，以過4點(diǎn)地水平

線為基準(zhǔn)線.

得，則

選取1、2點(diǎn)所在斷面列伯努利方程，以

過1點(diǎn)地水平線為基準(zhǔn)線

（V2=V4）

得

選取1、3點(diǎn)所在斷面列伯努利方程，以過1點(diǎn)地水平線為基準(zhǔn)線

（V3=V4）

得

[4-2]一個(gè)倒置地U形測壓管，上部為相對密度0.8地油，用來測定水管中點(diǎn)地速度.若

讀數(shù)ZV?=200n】m,求管中流速”?

【解】選取如圖所示1—1、2—2斷面列

利方程，以水管軸線為基準(zhǔn)線

同時(shí)，選取U形測壓管中油地最高液面為等

面，則

題4-2圖

[4-3]圖示為一文丘里管和壓力計(jì)，試推導(dǎo)體積流量和壓力計(jì)讀數(shù)之間地關(guān)系式.當(dāng)zi=Z2

時(shí)，p-1OOOkg/m3,p//=13.6xlO3kg/m\r/i=500mm,d2=50mm,H=0Am,流量系數(shù)a=0.9

時(shí)，求g=?

【解】列1—1、2—2所在斷面地伯努利方程、以過1一1斷面中心點(diǎn)地水平線為基準(zhǔn)

線.

選取壓力計(jì)中汞地最低液面為等壓

則

又由、，得

所以

[4-4]管路閥門關(guān)閉時(shí)，壓力表

為49.8kPa,閥門打開后，讀數(shù)降

9.8kPa.設(shè)從管路進(jìn)口至裝表處地水

失為流速水頭地2倍，求管路中地平均

流速.

【解】當(dāng)管路閥門關(guān)閉時(shí)，由壓力表度

數(shù)可確定管路軸線到自有液面地高度H

當(dāng)管路打開時(shí)，列1—1和2-29斷面地

伯努利方程，則

得2

理4—4圖

[4-5]為了在直徑D=160mm地管線上自

動(dòng)摻入另一種油品，安裝了如下裝置：自錐管喉道處引出一個(gè)小支管通入油池內(nèi).若壓力表

讀數(shù)為23xl05pa,吼道直徑d=40mm,7管流量。=301/s,油品地相對密度為0.9.欲摻入

地油品地相對密度為0.8,油池油面距喉道高度〃=L5m,如果摻入油量約為原輸量地10%

左右，8管水頭損失設(shè)為0.5m,試確定8管地管徑.

【解】列1—1和2—2斷面地伯努利方程，則

其中

得

列3-3和4-4自有液面地伯努利方程，

斷面為基準(zhǔn)面，則

其中、，代入上式，得

27mm

[4-6]一變直徑地管段AB,直徑

%t=0.2m,d8=0.4m,高差/?=1.0m,用壓力表測得pA=70kPa,p&=40kPa,用流量計(jì)測得流

量0=0.201%.試判斷水在管段中流動(dòng)地方向.

【解】列A點(diǎn)和4點(diǎn)所在斷面地伯

利方程

則

故流動(dòng)方向?yàn)?-民

[4-7]泄水管路如附圖所示，已知直徑

4=125mm,慶=100mm,^=75mm,汞比

讀數(shù)h=175mm,不計(jì)阻力,求流量和壓

數(shù).

【解】歹U1—1、2-2斷面地波努

程

又由

（即）

可得、、

列壓力表所在斷面和出口斷面地伯

方程

題4-7圖

可得

[4-81如圖所示，敞開水池中地水沿變截面管路排出地質(zhì)量流最Q,n=14kg/s,若小=

100mm,d2=75mm,6/3=50mm,不計(jì)損失,求所需地水頭H,以及第二段管段中央M點(diǎn)

地壓力，并繪制測壓管水頭線.

【解】列1-1和3—3斷面地伯努利

方程，則

其中

、

得

列M點(diǎn)所在斷面2-2和3—3斷

面地伯努利方程，則

得

[4-9]由斷面為0.2m?刃0.1n?地兩根管子組成地水平輸水管系從水箱流入大氣中：市若

不計(jì)損失，（a）求斷面流速V.及V2；（b）繪總水頭線及測壓管水頭線；（c）求進(jìn)口A

點(diǎn)地壓力2計(jì)入損失：第一段地水頭損失為流速水頭地4倍，第二段為3倍，（a）求斷面

流速也及/（b）繪制總水頭線及測壓管水頭線；（c）根據(jù)所繪制水頭線求各管段中間

點(diǎn)地壓力.

【解】（1）列自有液面和管子出口斷面地伯努利方程，則

得

又由

得

列A點(diǎn)所在斷面和管子出口斷面地伯努利方程，則

得

(2)列自有液面和管子出

口斷面地伯努利方程，則

由

得、

細(xì)管斷中點(diǎn)地壓力為：

粗管斷中點(diǎn)地壓力為：

[4-10]用73.5xl()3w地水泵

抽水，泵地效率為90%,管徑為

0.3m,全管路地水頭殞失為

1m,吸水管水頭損失為0.2m,

試求抽水量、管內(nèi)流速及泵前真空表地讀數(shù).

【解】列兩自由液面地伯努利方

程,則

得H=30m

又由

得

列最低自由液面和真空表所在斷面地伯

努利方程，則

得

故真空表地度數(shù)為26.62kPa.

[4-11]圖示一管路系統(tǒng)，欲維持其出口流速為20ni/s,問水泵地功率為多少？設(shè)全管路

地水頭損失為2m,泵地效率為80%.若壓水管路地水頭損失為1.7m,則壓力表上地讀數(shù)為

若干？

【解】列自由液血和出口斷血地伯努利方

程，則

其中Vi=20m/s

得H=42.4m

又由

得

列壓力表所在斷面和出口斷面地伯努

利方程，則

其中V2>42=V|AI

得

[4-12]圖示離心泵以20m3/h地流量將相對密

度為0.8地油品從地下罐送到山上洞庫油罐.地下

油罐油面壓力為2xl()4pa,洞庫油罐油面壓力為3xl()Jpa.設(shè)泵地效率為0.8,電動(dòng)機(jī)效率為

0.9,兩罐液面差為40m,全管路水頭損失設(shè)為5m.求泵及電動(dòng)機(jī)地額定功率(即輸入功

率)應(yīng)為若干？

題4-12圖

【解】列兩油罐液面地伯努利方程，則

得

又由

得、

【4一13】輸油管線上水平90。轉(zhuǎn)變處，設(shè)固定支座.所輸油品3=0.8,管徑d=300mm,通過

流量2=1001/S,斷面1處壓力為2.23x10^^斷面2處壓力為Z.Uxl/Pa.求支座受壓力地大

小和方向？

【解】選取1—1和2—2斷面及管壁圍成地空間為控制體，建立如圖所示坐標(biāo)系.

列x方向動(dòng)最方程

其中

得

列y方向動(dòng)量方程

其中

得

[4-14]水流經(jīng)過6()。漸細(xì)彎頭AI3,已知A

處管徑di=0.5m,B處管徑辦=0.25m,通過

地流量為0.1m%,B處壓力PB=

1.8x10^2.設(shè)彎頭在同一水平面上摩擦力

不計(jì)，求彎所受推力.

【解】選取A和B斷面及管壁圍成

地空間為控制體，建立如圖所示坐標(biāo)系.

列x方向動(dòng)量方程

其中可由列A斷面和B斷面地伯努利

方程得

得

列y方向動(dòng)量方程

得，則

[4-15]消防隊(duì)員利用消火唧筒熄滅火焰，消火唧筒出口直徑入口直徑D=5cm.

從消火唧筒設(shè)出地流速v=20m/s.求消防隊(duì)員手握住消火唧筒所需要地力（設(shè)唧筒水頭損失

為1m）?

【解】選取消火唧筒地出口斷面和入口斷面與管壁圍成地空間為控制體，建立如圖所

示坐標(biāo)系.

列x方向地動(dòng)量方程

其中可由列111和2—2斷面

地伯努利方程求得

乂由

得

【4—16】嵌入支座地一段輸水管，如圖所示，其直徑由。尸0.15m變化為O2=0.1m.當(dāng)支座

前端管內(nèi)壓力〃=4xlO，Pa,流量。=0.018m3/s,求該管段中支座所受地軸向力？

【解】取1-1、2—2斷面及管壁圍成地空間為控制體，建立如圖所示坐標(biāo)系.

列x方向即軸向動(dòng)量方程

其中pi可由1—1和2—2斷面地伯努利方程求得

又由、、、

得

[4-17]水射流以19.8;n/s地速度從直徑占0.1m地噴口射出，沖擊一個(gè)固定地對稱葉

片，葉片地轉(zhuǎn)角a=135。，求射流葉片地沖擊力.若葉片以12m/s地速度后退，而噴口仍固定

不動(dòng)，沖擊力將為多大？

【解】建立如圖所示坐標(biāo)系

（1）列x方向地動(dòng)量方程

其中

則

（2）若葉片以12m/s地速度后退，其流

對葉片地速度i，=7.8m/$,代入上式得.

題4-17圖

第五章量綱分析與相似原理

[5-1]試用量綱分析法分析自由落體在重力影響下降落距離5地公式為5=依尸，假設(shè)S

和物體質(zhì)量，小重力加速度g和時(shí)間I有關(guān).

【解】應(yīng)用瑞利法

(1)分析物理現(xiàn)象，假定

(2)寫出量綱方程

或

(3)利用量綱和居原理確定上式中地指數(shù)

解得

回代到物理方程中得

[5-2]檢查以下各綜合數(shù)是否為無量綱數(shù)：

(1)；(2)；(3)；(4)；(5).

【解】

(1)展開量綱公式

為有量綱量.

(2)展開最綱公式

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(shù).

【5一3】假設(shè)泵地輸出功率是液體密度"，重力加速度g,流量Q,和揚(yáng)程，地函數(shù)，試

用量綱分析法建立其關(guān)系.

【解】利用瑞利法，取比重產(chǎn)〃g

(1)分析物理現(xiàn)象，假定

(2)寫出展綱方程

或

(3)利用量綱和諧原理確定上式中地指數(shù)

解得

回代到物理方程中得

[5-4]假設(shè)理想液體通過小孔地流量Q與小孔地直徑d,液體密度p以及壓差有關(guān)，用

量綱分析法建立理想液體地流量表達(dá)式.

【解】利用瑞利法

（1）分析物理現(xiàn)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地指數(shù)

解得

何代到物理方程中得

[5-51有一直徑為D地圓盤，沉沒在密度為p地液池中，圓盤正好沉于深度為“地池

底，用量綱分析法建立液體作川于圓盤面上地總壓力P北表達(dá)式.

【解】利用乃定理

（1）分析物理現(xiàn)象

（2）選取〃、g、p為基本量，它們地量綱公式為

，，

其量綱指數(shù)地行列式為

所以這三個(gè)基本物理量地量綱是獨(dú)立地，可以作為基本量綱.

（3）寫出5—3=2個(gè)無量綱產(chǎn)項(xiàng)

9

（4）根據(jù)量綱和諧原理，可確定各萬項(xiàng)地指數(shù)，則

（5）無量綱關(guān)系式可寫為‘

總壓力

[5-6]用一圓管直徑為20cm,輸送v=4X10-5m管地油品,流量為121/s.若在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用

5cm直徑地圓管作模型實(shí)驗(yàn)，假如采用（1）20C地水，（2）17x106nr/s地空氣，則模

型流量各為多少時(shí)才能滿足粘滯力地相似？

【解】依題意有Rep=Rem,或

（1）查表可■知20℃地水地運(yùn)動(dòng)粘度為1.007X10-6^2?由此可得

（2）若為空氣，則

[5-7]一長為3m地模型船以2m/s地速度在淡水中拖曳時(shí)，測得地阻力為50N,試求

（1）若原型船長45m,以多大地速度行駛才能與模型船動(dòng)力相似.（2）當(dāng)原型船以上面

（1）中求得地速度在海中航行時(shí)，所需地拖曳力（海水密度為淡水地1.025倍.該流動(dòng)雷諾

數(shù)很大，不需考慮粘滯力相似，僅考慮重力相似.）

【解】欲保持重力相似應(yīng)維持弗勞德數(shù)相等，即

或

(1)所以有

(2)由同名力相以可知

則有

第六章粘性流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

用直徑為100mm地管路輸送相對密度為0.85地柴油,在溫度20℃時(shí)，其運(yùn)動(dòng)粘

度為6.7乂lO&n？/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(yù)保持層流，RCW2000即

則

［6-2］用管路輸送相對密度為().9,粘度為().045因.s地原油，維持平均速度不超過

lm/s,若保持在層流地狀態(tài)下輸送，則管徑最大不能超過多少？

【解】預(yù)保持層流，Rc<2000即

其中

則

［6-3］相對密度為0.88地柴油,沿內(nèi)徑100mm地管路輸送，流6為1.661/s.求臨界狀態(tài)

時(shí)柴油應(yīng)有地粘度為若干？

【解】根據(jù)臨界狀態(tài)時(shí)

即

得

【6—4］用直徑0=100mm管道，輸送流量為101/s地水，如水溫為5℃.試確定管內(nèi)水地流

態(tài).如果該管輸送同樣質(zhì)量流最地石油，已知石油地相對密度〃=850kg/m3,運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)為

1.14xlOunr/s,試確定石油地流態(tài).

【解】查表(PG得水在溫度為5℃時(shí)地運(yùn)動(dòng)粘度為1.519x10%1％.根據(jù)已知條件可知

故為紊流.

因該管輸送同樣質(zhì)量流量地石油，其體積流量為

則

故為層流.

［6-5］沿直徑為2C0mm地管道輸送潤滑油，流量9000kg/h,潤滑油地密度

p=900kg/m\運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)冬季為l.lxl0-4m2/s,夏季為3.55x101f/s,試判斷冬夏兩季潤

滑油在管路中地流動(dòng)狀態(tài).

【解】由雷諾數(shù)可知

冬季為層流.

夏季為層流.

［6-6］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(dāng)于半徑為若干處地實(shí)際流速？

【解】由圓管層流速度分布公式

平均流速為最大流速地一半，可知平均流速

同時(shí)可得

令可得

［6-7］運(yùn)動(dòng)粘度為4x］（y5m2/s地流體地直徑d=icm地管徑以舊4m/s地速度流動(dòng)，求每

M管長上地沿程損失.

【解】由雷諾數(shù)

流動(dòng)狀態(tài)為層流，則

［6-8］水管直徑＜/=250mm長度/=300m,絕對粗糙度A=0.25mm.設(shè)口知流量2=95

1/s,運(yùn)動(dòng)粘度為ixl0-6m2/s,求沿程損失.

【解】雷諾數(shù)

相對粗糙度

杳莫迪圖（P12。）得

［6-9］相對密度0.8地石油以流量501/s沿直徑為150mm,絕對粗糙度Zl=0.25mm.地管

線流動(dòng)，石油地運(yùn)動(dòng)粘度為lxl0《m2/s,試求每km管線上地壓降（設(shè)地形平坦，不計(jì)高

差）.若管線全程長10km,終點(diǎn)比起點(diǎn)高20cm,終點(diǎn)壓強(qiáng)為980（）0Pa,則起點(diǎn)應(yīng)具備地壓

頭為若干？

【解】（1）雷諾數(shù)

相對粗糙度

查莫迪圖（P|2O）得

又由

得

（2）列起點(diǎn)和終點(diǎn)地伯努利方程

得

[6-10]如圖所示，某設(shè)備需潤滑油地流量為

/=5m管道供給.設(shè)輸油管道終端為大氣壓，油地

度為1.5x10-4m2/s,求沿程損失是多少?油箱液

應(yīng)為多少？

【解】雷諾數(shù)

流動(dòng)狀態(tài)為層流，則

列輸油管道終端和自由液面地伯努利方程

得

[6-11]為了測量沿程阻力系數(shù)，在直徑

0.305m、長200km地輸油管道上進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn).

油品為相對密度0.82地煤油.每晝夜輸送量為5500t.

管道終點(diǎn)地標(biāo)高為27m,起點(diǎn)地標(biāo)高為152m.起點(diǎn)壓降保持在4.9MPa,終點(diǎn)壓強(qiáng)為0.2MPa.

油地運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)為2.5＞：10-6m%.試根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算沿程阻力系數(shù)A值.并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與

按經(jīng)驗(yàn)公式所計(jì)算地結(jié)果進(jìn)行對比.（設(shè)絕對粗糙度ZW115mm）.

【解】（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算沿程阻力系數(shù)

列起點(diǎn)和終點(diǎn)地伯努利方程式，則

又

其中，則

得

（2）按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算（P120）

雷諾數(shù)

因

所以其流動(dòng)狀態(tài)為水力光滑，則沿程阻力系數(shù)（杳表6-2）為

[6-12]相對密度為1.2、粘度為L73mPa-s地鹽水,以6.951/s地流量流過內(nèi)徑為0.08m

地鐵管，已知其沿程阻力系數(shù)后0.042.管路中有一90。彎頭，其局部阻力系數(shù)'=0.13.試確

定此彎頭地局部水頭損失及相當(dāng)長度.

【解】（1）由局部水頭公式

（2）相當(dāng)長度

令，即，則可得

[6-131圖示地給水管路.已知Li=25m,L2=10m,Di=0.15m,D2=0.125m,,九二0.037,

22=0.039,閘門開啟1/4,其阻力系數(shù)G=17,流量為15加.試求水池中地水頭H.

【解】列自有液面和出11斷面地伯努利方

其中

題6—13圖

故

[6-14]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(gè),

知。=4.0地90。彎頭兩個(gè)水溫10C.當(dāng)液面穩(wěn)定時(shí)，流最為6.51/s,求此時(shí)液面差〃為若

干？設(shè)△=().15mm.

【解】此管路屬長管，列兩液面地伯努利方程

由雷諾數(shù)

其中

10C時(shí)水

相對粗糙度

題6—14圖

查莫迪圖得

故

[6-15]如圖所示有一定位壓力水箱，其中封閉水箱液面上地表壓強(qiáng)〃=().U8MPa,水由

其中流出，并沿著由三個(gè)不同直徑地管路所組成地管路流到開口容器中.切=lm,H2=

3m,管路截面積4=1.543,A2=24，43=0.0020?.試確定水地流量Q.

【解】設(shè)第三段管路地速度為吟，由連續(xù)性方程可知力=0.5V3,也=0.67必

四處局部阻力系數(shù)依次為

列兩液面地伯努利方程，因管路較短，僅

考慮局部水頭，則

解得

[6-16]圖示一管路全長/=30m,管壁粗糙

度Z\=0.5mm,管徑d=20cm,水流斷面平均流速叩O.lm/s,水溫為10C,求沿程水頭損失.

若管路上裝有兩個(gè)節(jié)門(開度均為1/2),一個(gè)彎頭(9()。折管)進(jìn)口為流線型，求局部水

頭損失.若流速v=4m/s,/=300m,其它條件均不變時(shí)，求沿程及局部水頭損失.

【解】⑴1()℃時(shí)水地，則

因

故

題6—16圖

⑵

查莫迪圖得

第七章壓力管路孔口和管嘴出流

[7-1]如圖所示為水泵抽水系統(tǒng),己知/i=20m,3268m,4=0.25m,d2=（）.2m,。=3,

0=0.2,6=0.2,J=0.5,入=0.03,流量g4乂10-3m3/s.求:（I）水泵所需水頭：（2）

繪制總水頭線.

【解】列兩自由液面地伯努利方程

其中:

故

[7-2]用長為50m地自流管（鋼

管）將水自水池引至吸水井中，然后用水泵送至水塔.已知泵吸水管地直徑為200mm,長

為6m,泵地排水量為0.064m3/s,濾水網(wǎng)地阻力系數(shù)《=0=6,彎頭阻力系數(shù)，自流管和吸

水管地阻力系數(shù)"0.03.試求：（1）當(dāng)水池水面與水井水面地高差h不超過2m時(shí),自流管

地直徑￡>=?；（2）水泵地安裝高度”為2m時(shí)，進(jìn)口斷面A-A地壓力.

【解】（1）列兩自由液面地能量方程

則

（2）列水井自由液面和A-A斷地

伯努利方程，則

得

[7-3]水箱泄水管，由兩段管子串聯(lián)

成，直徑力=150mm,4=75mm,管長題7-2圖

/i=/2=50m,A=0.6mm,水溫20℃,出口速

度V2=2m/s,求水箱水頭從并繪制水頭線圖.

【解】查表可知，20℃時(shí)水地運(yùn)動(dòng)粘度，=1.007X10-6m2/s

由出口速度可知

各管段雷諾數(shù)

各管段相對粗糙度

題7—3圖

杳莫迪圖可知

列自由液面和出口地波努力方程，則

得

[7-4]往車間送水地輸水管段路由兩管段串聯(lián)而成，第一管段地管徑d=150mm,長度

Li=800m,第二管段地直徑f/2=125mm,長度L2=600m,管壁地絕對粗糙度都為4=().5mm,

設(shè)壓力水塔具有地水頭W=20m,局部阻力忽略不計(jì)，求出閥門全開時(shí)最大可能流量Q

(21=0.029,>12=0.027).

【解】列自有液面和出口斷面地伯努利方程

又有

可解得

則流量

題7—4圖

[7-5]有一中等直徑鋼管并聯(lián)管路，流過

地總水量80.08m%,鋼管地直徑di=150mm,d2=200mm,長度&=500m,L2=800m.求并

聯(lián)管中地流量Qi、Q及A、B兩點(diǎn)間地水頭損失(設(shè)并聯(lián)管路沿程阻力系數(shù)均為

2=0.039).

【解】由并聯(lián)管路地特點(diǎn)加二/?小有

其中，￡______________絲色______________

又有~Q甲―

得，QiLidi

則4、3兩點(diǎn)間地水頭損失

題7—5圖

[7-6]有A、8兩水池，其間