流体力学习题解答4

1．油（=310kg/m*s）和水（=1.1410kg/m*s）在管径d=100mm的圆管中流动，如果压力降相同，流态都是层流，试求这两种流动中管轴线上的流速之比。

2．动力粘度=0.072kg/m*s的油在管径d=0.1m的圆管中作层流运动，流量Q=310m/s，试计算管壁切应力。

3．水（运动粘度=10m/s）在直径d=200mm，长l=20m的圆管流动，流量Q=2410m/s，如果管壁粗糙度=0.2mm，求沿程水头损失。

4．圆管直径d=80mm，当流量很大时，测得沿程损失系数是一个常数，其值为=0.025，试计算管壁的粗糙度。

5．一条管道，新使用时，相当粗糙度/d=10，使用多年后，发现在水头损失相同的情况下，流量减少了35%，试估算此旧管的相对粗糙度。

6．如图，串联管道由两段管组成，其长度和直径分别为l=500m，d=300mm，l=400m，d=250mm，壁面粗糙度都是=0.6mm，水位H=10m，如果沿程损失系数按阻力平方区计算，求流量Q。11题图

7．一段水管，长l=150m，流量Q=0.12 m/s，该管段内总的局部损失系数为=5，沿程损失系数那=计算，如果要求水头损失h=3.96m，求管径d。

8．为了测量截面突然扩大的局部损失系数和管道沿程损失系数，在管道三个截面上装有测压管，其中测压管1在扩大前端，其余两个测压管等距离地安装在下游，已知三支测压管液面读数为h=156.5mm, h=163mm, h=113mm，管径d=15mm，D=20mm，长度l=100mm，测得流量Q=2.6510m/s，求和的值。15题图

9．一条输道，直径d=250mm，长l=6.5km，壁面粗糙度=0.8mm，流量Q=0.06 m/s，油的运动粘度=2.410m/s，求沿程损失。如果要使沿程水头损失为40m油柱，该选用的粗糙度为多少？

10．有一管段，长l=3m，管径d=31.5mm，流态为过渡粗糙区，通过不同的流量时，测得沿程损失h如下表：

         Q/10m/s    0.585    0.837    1.188    1.540    1.905    2.322    2.740

         h/cm         5.9      12.2     21.2     35.0     53.0     74.2     104.2

试求h与V关系式中的指数n。

11．如图管路，l=6m，l=4m，l=10m，d=50mm，d=70mm，d=50mm，H=16m， =0.03，阀门的损失系数=4，  计及面积突变的局部损失，求流量Q。18题图

12．由两管段组成的并联管路，其管径，长度，沿程损失系数分别为 d= d=75mm， ==0.035，l=12m，l=8m，总流量为Q=2010m/s，求各管流量。

13．求图所示管路系统的水流量Q。已知H=25m，l=150m。l=100m，l=120m，l=800m，l=1000m，d=100mm，d=120mm，d=90mm，d=d=150mm， =0.025。21题图

14．如图并联管路的虹吸管，已知H=40m，l=200m，l=100m，l=500m，d=200mm，d=100mm，d=250mm， ==0.02， =0.025，求总流量Q。22题图

15．一个球形容器，半径R=1m，上端有孔通大气，下端有一个直径d=50mm的孔口，其流量系数=0.62。起初容器内盛满液体，求泄空时间。

16．如图，两水池联合供水，h=3m，H=7m，l=180m，l=70m，l=140m，d=0.1m，d=0.08m，d=0.12m，各段=0.025。不计局部损失，求供水量Q。28题图

17．一圆柱形油槽，直径为D，长为L 。油槽横放，轴线水平，槽内盛满油，顶部有孔通大气，底部有一个卸嘴，直径为d，流量系数为，求泄空时间T的表达式。如果D=1.8m，L=4m，d=80mm， =.0.8，求T的值。

18．输水铸铁管，直径d=150mm，壁厚=8mm，铸铁的弹性模量E=9.810Pa,要求突然关闭引起的水击压强不超过400kPa，试求流量Q为多少？

19．输油钢管的直径d=600mm，壁厚=12.5mm，钢的弹性模量E=2010Pa，油的密度=880kg/m，流量Q=0.15 m/s，弹性系数E=10Pa，求水击速度c及水击压强。

参：

1．u=, ==3/1.14=2.6316

2．,  Q=, d=0.1m, r=0.05m, =0.072,  Q=310,=88, =2.2N/m

3．,v==0.7639, Re=vd/=1.5279,查图4-12， =0.0215， h=0.06397m

4．=  得=0.2041mm

5．h ,Q, h,所以，按阻力平方区计算，查图4-12得=0.012，所以=0.02840，查图4-12得

6．H= ，因为=0.5，   ,    , ,H=60.6840

V=1.7977m/s , Q= V

7．h=(5+=3.96,即3327d

f(x)=3327x,    f`(x)=17633x,  x=x,  得x=d=0.2807m

8．， h

h,  所以h,    V=, V=1.5m/s,      V=0.8435m/s

h=0.02195m,   ,  h,    

9 ①  按平方区， 

        V=1.2233m/s     =51.5m   

2当=40m时, , 

10L=3m, d=31.5mm,V=

  Q/10m/s    0.585    0.837    1.188    1.540    1.905    2.322    2.740

  V(m/s)          0.750    1.074    1.254    1.976    2.444    2.980    3.516   

  h/cm         5.9      12.2     21.2     35.0     53.0     74.2     104.2

x=lnV          -0.2868  0.0714   0.421     0.681   .04    1.092     1.257

y=ln        1.775     2.501   3.054   3.555   3.970   4.307      4.6

n=7           

指数    

11．H=

=  ，突扩，突缩

       所以H=16.031，VQ=/s

12．h 即  ， 

Q=Q   ，Q ，Q

13．H=h

=  ,Q

而    , 

     Q=Q,  Q, Q  ,Q

H=2.3526  ,V  ,Q=V

14．H=h

   ,Q   , 

H=1.625  , V   ,Q=V

 15．泄流速度V= ，泄口半径r,泄口面积， 泄流流量Q=

容器水面流速：-；容器水面半径：r；容器水面流量：Q=-

连续性：-=   ，-

因为r=Rsin  ,h=R+Rcos  ,r  ,r

T=-  , 令，  T=879s

16．H+h=h,  Q, 

    得到,即,即解得Q，4.2582（舍去），Q，可得h,得V

    Q=Q

17．R=D/2 ，流速：V=，流量：Q= ，所以-

    -，因为h=R(1+cos ,得sin

    所以T= ,积分得T=，代入数据得T=723.2s

18．E=2，c=

    u  ,Q=u 

19．E=10，c=  ,u, 

4-13   

 1) 对水库表面和水井表面应用伯努利方程（假设自流管内流体的速度为V1）

              （1）  (因为两个截面流体的速度都可近似为零，故没有速度水头；又因为压强都是大气压，故没有压强水头)

       因为水泵的抽水量和自流管的流量一致，故：  （2）

       联立（1）和（2），简化后再利用牛顿叠代法求得D，此题不需要求出D值即可

2)对水井表面和A截面应用伯努利方程得到（假设吸水管内流体的速度为V2）：

              （3）

                                 （4）

              联立（3）和（4），可求得h

3)水泵的有效功率

              （5）

   Hw为全管长的水头损失，

                           （6）

联立（1）和（2），可求得P

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