2022年《流体力学》徐正坦主编课后答案第五章.pdf

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1、流体力学徐正坦主编课后答案第五章第五章习题简答5-1 有一薄壁圆形孔口,直径 d= 10mm,水头 H 为 2m。现测得射流收缩断面的直径dc为8mm,在 32、8s 时间内 ,经孔口流出的水量为0.01m3,试求该孔口的收缩系数,流量系数 ,流速系数及孔口局部损失系数。解: 64.010822ddAAccsmdQv/06.6008.08.32/01.0442262.097.064.006.0197.011197.028.9206.62222gHvgHv5-2 薄壁孔口出流 ,直径 d=2cm,水箱水位恒定H=2m, 试求 :(1)孔口流量Q;(2)此孔口外接圆柱形管嘴的流量Qn;(3)管嘴收

2、缩断面的真空高度。题 5-2 图解:(1)孔口出流流量为sLsmgHAQ/219.1/10219.128. 9202.0462.02332(2)sLgHAQn/612.128 .9202.0482.022(3)真空高度 :mHgpgpCCv48.1274.074.05-3 水箱用隔板分为A、 B 两室,隔板上开一孔口,其直径 d1=4cm,在 B 室底部装有圆柱形外管嘴 ,其直径 d2=3cm。已知 H=3m,h3=0.5m 试求 :(1)h 1,h 2;(2)流出水箱的流量Q。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - -

3、- - - - -第 1 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 流体力学徐正坦主编课后答案第五章题 5-3 图解:隔板孔口的流量112ghAQ圆柱形外管嘴的流量132222hHgAhhgAQ由题意可得Q1=Q2, 则1212122212111211303.082.004.062.022hhhHdhdhHgAghA解得mh07.11sLsmghAQmhhHh/56.3/1056.307.18.9204.0462.0243.15.007.13332113125-4 有一平底空船 ,其船底面积为8m2,船舷高 h 为 0.5m,船自重 G 为 9、8kN。现船底破一直径 10cm

4、 的圆孔 ,水自圆孔漏入船中,试问经过多少时间后船将沉没。题 5-4 图解:在船沉没的过程中存在(浮力定律 ) 21ghGgh得mgGhhh125.089800980021smhgAQ/1062.7125.08 .921.0462.02332船沉没过程中水自圆孔漏入的流量就是不变的。另外 ,当 h2=0 时,h1 =0、125,则sQhht3941062.7)125.05.0(8) (315-5 游泳池长 25m,宽 10m,水深 1.5m,池底设有直径10cm 的放水孔直通排水地沟,试求放净池水所需的时间。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载

5、名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 流体力学徐正坦主编课后答案第五章解:设孔口在某时间t 的作用水头为h,dt 时间内经孔口流出的水的体积dtghAQdt2又 dt 时间内游泳池水面下降dh,则体积减少为dV=- dh由连续方程可得dVQdthsgAHghAdhtghAdhdtdhdtghAH89.7284068.921.0462.05.1102522222220即5-6 油槽车的油槽长度为l,直径为 D,油槽底部设有卸油孔,孔口面积为A,流量系数为,试求该车充满油后所需卸空时间。题 5-6 图解:在某时间 t 时,

6、油槽中油面高度为h,dt 时间内经孔口泄出的油的体积为dtghAQdt2又 dt 时间内游泳池水面下降dh,则体积减少为dhhhDldhDhDldhdV2222222由连续方程可得dVQdt即dhhhDldtghA222gAlDgAdhhDltgAdhhDlghAdhhhDldtH23422222223025-8 虹吸管将 A 池中的水输入B 池,已知长度 l 1=3m,l 2=5m 直径 d=75mm, 两池水面高差 H=2m, 最大超高 h=1.8m,沿程阻力系数=0、02,局部损失系数:进口a=0、5,转弯b=0、2,出口c= 1 、0,试求流量及管道最大超高断面的真空度。精品资料 -

7、- - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 流体力学徐正坦主编课后答案第五章题 5-8 图解:这就是简单短管道水力计算,应用公式有 : sLsmgHdllAgHdlAvAQ/13.14/01413.028.920.12.05.0075.05302.0075.042)(23232121smdAQv/2 .3075. 001413.04401413. 022取断面 0-0、1-1 伯努利方程lhgvgpz2021又cpp1mgvdlgvhhgvzgpbalc

8、11.38.922.3)2. 05. 0075. 0302.0(8 .922. 38.12)(22222122得5-9 如图所示 ,用水泵自吸水井向高位水箱供水。已知吸水井水面高程为155.0m,水泵轴线的高程为 159.6m,高位水箱水面高程为179.5m,水泵的设计流量为0.034m3/s,水泵吸、压水管均采用铸铁管 ,其长度分别为8m 与 50m,吸水管进口带底阀滤网的局部阻力系数1=5、2 ,管路中三个弯头的局部阻力系数均为2=0、 2,水泵出口断面逆止阀与闸阀的局部阻力系数分别为3=6、5 与4=0、1,水泵进口断面的允许真空度h v=6、0mH2O。试确定 :(1)水泵吸、压水管直

9、径 d吸与 d压;(2)校核水泵进口断面的真空度就是否满足允许值;(3)若该水泵能够正常工作,其扬程 H 为多少？ (4)绘制水泵管路系统的测压管水头线与总水头线。( 经济流速 ;吸水管路 v允许=1.2m/s、压水管路 v压=2m/s )精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 流体力学徐正坦主编课后答案第五章题 5-9 图解:(1)吸水管路 v允许=1.2m/s mvQd190.02.1034.044吸取 d吸=200mm 压水管路

10、v压=2m/s mvQd147.02034.044压取 d压=150mm (2)034.02. 0021. 0021. 03.03 .01吸dmdQv082.12 .0034.044221列 0-0、1-1 截面的伯努利方程; lhgvgpz20211又cpp1OmHhmgvdlgvhhgvzgpgpvlc2222121112216064.58 .92082.1)2 .02.52.08034.0(8.92082.10.1556.1592)(22则所以水泵进口断面的真空度就是满足允许值(3)037.015.0021. 0021.03 .03 .02压dmdQv924.115.0034.04422

11、2mhhHHmHmgvdlhmgvdlhllll55.285 .2465.34 .05.241555 .17965.38.92924.1) 1.05.62.0215.050037.0(2)2(4.08 .92082.1)2.02.52 .08034.0(2)(2122243222222121111(4) 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 流体力学徐正坦主编课后答案第五章5-10 风动工具的送风系统由空气压缩机、贮气筒、管道等组成,

12、已知管道总长l=100m,直径 d=75mm,沿程阻力系数=0、045,各项局部水头损失系数之与=4、4,压缩空气密度=7.86kg/m3,风动工具要风压650kPa,风量 0.088m3/s,试求贮气筒的工作压强。题 5-10 图解:smdQv/92.19075.0088.04422kPaghvpmgvdlhll75265010008 .986.768.13031000292.1986. 7650268.13038. 9292.194.4075.0100045.02221222215-11 水从密闭容器A,沿直径 d=25mm,长 l=10m 的管道流入容器B,已知容器A 水面的相对压强 p

13、1=2at,水面高 H1=1m,H2=5m,沿程阻力系数=0、025,局部损失系数:阀门V=4、 0,弯头b=0、3,试求流量。题 5-11 图解:列两液面的伯努力方程精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 流体力学徐正坦主编课后答案第五章lhHgpH000211其中gvdlhl22,代入上式得gvdlHgpH20002211smdvQsmdlgpHHgv/1025.2025.0458.44/58.43.034025.010025.09

14、800980002518 .92233221215-12 由水塔向水车供水,水车由一直径d=150mm,长 l=80m 的管道供水 ,该管道中共有两个闸阀与 4 个 90弯头 ( = 0、03, 闸阀全开a=0、12,弯头b=0、48)。已知水车的有效容积 V 为 25m3,水塔具有水头H=18m, 试求水车充满水所需的最短时间。题 5-12 图解:列水塔液面及管道出流断面的伯努利方程smdlgHvgvdlhgvzzHhgvzzll/29.4)48.0412. 0215. 08003.01(188.92)1(22)1 (220002221221sdvVt33015.0429.4254225-1

15、3 自闭容器经两段串联管道输水,已知压力表读值p M =1at,水头 H=2m, 管长 l 1 =10m,l2 =20m,直径 d 1 =100mm,d 2 =200mm,沿程阻力系数1=2=0、03,试求流量并绘总水头线与测压管水头线。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 流体力学徐正坦主编课后答案第五章题 5-13 图解 :可将本题瞧成简单长管串联的水力计算,不计流速水头与局部水头损失。则作用水头mgpHHM12980098000

16、20sLSSHQQSSQSQSHmsdglSmsdglS/4.67155248412)(/1552 .08.92003.088/24841.08 .91003.0882122122210525252222525251211由于不计流速水头与局部水头损失,故其总水头线就是与测压管水头线重合,并且坡度沿流程不变的直线。具体结果如下图所示。5-15 储气箱中的煤气经管道ABC 流入大气中 ,已知测压管读值h 为 10mmH2O,断面标高 ZA=0、Z B =10m、Z C=5m,管道直径 d=100mm,长度 l AB=20m,l BC=10m ,沿程阻力系数=0、03,管道进口e=0、6 与转弯的

17、局部阻力系数b=0、4 煤气密度=0.6kg/m3,空气密度=1.2kg/m3,试求流量。题 5-15 图解:Paghp9801.098001水精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 流体力学徐正坦主编课后答案第五章列 1-1、2-2 断面的伯努利方程sLdvQsmdlzzgpvvdlzzgppvzzgpbebel/491.0421.64/21.6)4.06.01.03003.01(6 .0)05(8 .9)6.02 .1(2982)1

18、()()(222)1 ()()(2)()(22121221212122121煤空气煤空气煤空气5-16 水从密闭水箱沿垂直管道送入高位水池中,已知管道直径d=25mm,管长 l=3m,水深h=0.5m,流量 Q=1.5L/s,沿程阻力系数=0、033,阀门的局部阻力系数V=9、3,试求密闭容器上压力表读值p m,并绘总水头线与测压管水头线。题 5-16 图解:管道的沿程损失及局部损失mdgQdhlgvdhlhvvf12.7025.08.90015.08)3.10025.05.03033.0(8)1(2)(4224222smdQv/056.3025.00015.04422列上 ,下两液面的伯努利

19、方程kPahhlgpgphhlfmmf10912.75.0238. 9225-17 并联管道 ,总流量 Q=25L/s,其中一根管长l 1=50m,直径 d 1 =100mm,沿程阻力系数=0、 03,阀门的局部阻力系数=3,另一根管长l 2=30m,直径 d 2 =50mm,沿程阻力系数=0、 04,试求各管段的流量及并联管道的水头损失。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 流体力学徐正坦主编课后答案第五章题 5-17 图解: 52

20、442412111/1049.11.08.98)31.05003.0(8)(msdgdlS52452522222/1076.3105.08.93004. 088msdglSl1与 l2并联sLQQsLQQQQQSSQQQSQS/55.2045.42525/45. 42562.42562.41049.11076.312122221441221222211水头损失 :mQSH29.600445.01076.31242225-18 在长为 2l,直径为 d 的管道上 ,并联一根直径相同,长为 l 的支管 ,若水头 H 不变 ,不计局部损失 ,试求并联支管前后的流量比。题 5-18 图解:本题属简单管

21、道的水力计算。并联前: lgHdgHdlAQ5422后并联后 : 后QQQalalSSQQ211211221又有2222124521后后后后alQQalalQalQalQH精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 流体力学徐正坦主编课后答案第五章26.11016410105455252lgHdlHdgQQlHdgalHQ前后后5-19 有一泵循环管道,各支管阀门全开时,支管流量分别为Q 1、 Q2,若将阀门A 开度关小 ,其它条件不变

22、,试论证主管流量Q 怎样变化 ,支管流量Q 1、Q 2怎样变化。题 5-19 图解:水泵扬程 H =hf= SQ2+S2Q22SQSHQ222总当阀门 A 开度关小时 ,很显然 Q1减小。若 Q2不变或减小 ,则 Q=Q1+Q2也减小 ,另外 S、S2就是不变的 ,所以 H = SQ2+S2Q22也变小 ,而H 为水泵的扬程就是不变的,所以两者矛盾 ,故不成立。所以Q2只能增大。而SQSHQ222,当 Q2增大时 ,Q 减小。综上所述 :Q 减小 ,Q1减小 ,Q2增大。5-20 应用长度为l 的两根管道 ,从水池 A 向水池 B 输水 ,其中粗管直径为细管直径的两倍d 1 = 2d 2,两管

23、的沿程阻力系数相同,局部阻力不计。试求两管中流量比。题 5-20 图解: 2151221118QgdlQSh2252222228QgdlQSh精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 流体力学徐正坦主编课后答案第五章而 h1=h2,所以657. 528855215125221221ddgdlgdlSSQQ5-22 水塔经串、并联管道供水,已知供水量0.1m3/s,各段直径d 1=d 4=200mm,d 2 =d3=150mm,各段管长l

24、 1=l 4=100m,l 2=50m ,l 3=200m 各管段的沿程阻力系数均为=0、02,局部水头损失不计。试求各并联管段的流量Q 2、Q 3及水塔水面高度H。题 5-22 图解:5252512141/5172.08.910002.088msdglSS525252222/108915.08.95002.088msdglS525253233/435715. 08 .920002. 088msdglSsmQQsmQQQQQSSQQQSQS/067.0033.01.01.0/033.01.021.02108943573223333322332233222mQSQSQSH23.151 .0517

25、067. 010891. 05172222442222115-23 如图所示铸铁管供水系统,已知水塔处的地面标高为104m,用水点 D 处的地面标高为 100m,流量 Q=15L/s,要求的自由水头Hz = 8mH2O,均匀泄流管段4的单位长度途泄流量q CD= 0.1L/s、m,节点B 处分出的流量q B=40L/s,各管段直径d1=d2=150mm,d 3=300mm,d4=200mm,管长 l 1=350m,l 2 =700m,l 3 =500m,l 4 =300m,试求水塔水面高度H0。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 -

26、- - - - - - - - -第 12 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 流体力学徐正坦主编课后答案第五章题 5-23 图解:sLQqlqQCDB/85151.03004043512118dglS,522228dglSsmQQsmQsLQQsLqQQQlldgldglSSQQQSQSB/36.2664.184545/64.18/452/45235070088321322232112512152221221222211smsmdQv/2 .1/203.13.0085.04422333比阻不需修正。02.1)867.01 (852.0/2.1/055.115.00186

27、4.0443 .02222222vksmsmdQv，smsmdQv/2.1/003.12 .0)03.055.0015.0(442244403.1)003.1867.01(852.03. 04kH0=a3l3Q32+ k2a2l2Q22+ k4a4l4(QD+0、55qC D)2+HZ- H各管段的比阻由表5-5 查得,代入上式H0=1、 0255000、 0852+1、 0241、 857000、 018642+1、 039、 029 3000、 03152+8-4=20.8m 5-24 通风机向水平风道系统送风,已知干管直径d 1=300mm,长度 l 1=30m,末端接两支管,其中一直径

28、d 2=150mm,长度 l2=20m;另一支管就是截面为0、150.2m 的矩形管 ,长度 l3=15m,通风机送风量Q =0.5m3/s,各管段沿程阻力系数均为=0、04,空气密度 =1.29kg/m3,忽略局部阻力 ,试求通风机的风压。题 5-24 图解:本题属简单长管道的水力计算,不计流速水头与局部水头损失。525251211/85.403.08.93004.088msdglS; 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 流体力

29、学徐正坦主编课后答案第五章525252222/36.87115.08.92004.088msdglS）（mbabadmsdglS17.02 .015.02.015.022/52.34917.08.91504.0883525253233smQQsmQQQQQSSQQQSQS/2 .031.05. 05 .0/3.05.0633.05. 0633. 036.87152.3493323333322332233222mQS85.342 .036.8712222,mQS46.313 .0349522233S2Q22S3Q32,取 S2Q22PaQSQSgpQSQShgp68.569)85.345 .08

30、5.40(8. 929. 122222112222115-25 工厂供水系统 ,由水泵向A、B、C 三处供水 ,管道均为铸铁管,已知流量Qc=10L/s,q B =5L/s,q A = 10L/s,各管段长l 1=350m,l 2 = 450m,l 3 =100m,各段直径d 1=200mm, d 2 =150mm,d 3 =100mm,整个场地水平 ,试求水泵出口压强。题 5-25 图解:本题属简单长管道的水力计算,不计流速水头与局部水头损失。Q1=qA+qB+QC=10+5+10=25L/s Q2=qB+QC=5+10=15L/s Q3=QC=10L/s smsmdQv/2.1/8.02.

31、0025.04422111,06.1)867.01 (852.03.011vk05.1)867.01(852.0/2.1/85.015.0015.0443. 02222222vksmsmdQv，smsmdQv/2 .1/27.11.001.04422333比阻不需修正。H= k1a1l1Q12+ k2a2l2Q22+ a3l3 Q3 2各管段的比阻由表5-5 查得,代入上式H=1、069、0293500、0252+1、0541、854500、0152+365、31000、012=10.2m 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 14 页 - - - - - - - - - -