中国矿业大学流体力学第五章习题课.pdf

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1、 中国矿业大学流体力学第五章习题课-作者:_ -日期:_ 第五章 粘性流动与水力计算习题课 1.设有两条材料不同而直径均为 100mm的水管，一为钢管(当量粗糙度为 0.46mm)，另一为旧生铁管(当量粗糙度为 0.75mm)，两条水管流量均为 20Ls，水的运动粘性系数=1.3110-6m2/s。试分别求两管单位长度沿程阻力。解：水的流速32220 102 55m/s40 14Qv.d/./，得雷诺数19466vdRe 对钢管0.460.0046100d，查莫迪图，10 028.，沿程阻力0 093mfh.对生铁管0.460.0075100d，查莫迪图，10 042.，沿程阻力0 139mf

2、h.2.用新铸铁管(=0.3mm)输送水，水的运动粘性系数=1.3110-6m2/s。流量300/vqL s，在1000lm的管道上沿程损失为 2m（水柱），试求管道直径。3.加热炉消耗300/mqkg h的重油，重油的密度为3880/kg m，运动黏度20.000025/ms。如图所示，压力油箱位于喷油器轴线以上h=8m处，而输油管的直径 d=25mm，长度 l=30m。求在喷油器前重油的表压？（不计局部损失）4.水箱中的水从扩张管嘴流到大气中，直径1d=100mm，该处绝对压强1p=0.5大气压，直径2d=150mm，试求水头H，水头损失忽略不计。Hd1d2 解：（1）以出水管轴线为基准面

3、，列管径1d与2d处的伯努利方程，可得：2211 122222pvpvgggg 取121.0，20p，10.5 101.32550.663p kPa 221122pvv 4322212 50.663 101101.325dvd 1224101.3254.9940.1510.1v（m/s）（2）从液面到短管出口列能量（伯努利）方程。2224.9941.2722 9.807vHg（m）5.润滑油在圆管中作层流运动，已知管径 d=1cm，管长 l=5m，流量Q=80cm3/s，沿程损失 hf=30m(油柱)，试求油的运动粘度。6.有一梯形断面的排水沟，底宽 b=70cm，断面的边坡为 1：1.5，当

4、水深 h=40cm，断面平均流速 v=2.0cm/s，水的运动粘性系数=1.3110-6m2/s，试判别此时的水流形态。如果水深和水温都保持不变，问断面平均流速减到多少才是层流？hb11.5 解：水力直径为4(702 6070)40/224.27cm2 10 5270Ad -620.02m/s0.2427mRe3705.91.31 10 m/svd，2320Re4000，层流和紊流都可能存在。水流为层流时Re2320vd，故6Re2320 1.31 101.25cm/s0.2427vd 7.如图所示从一平水箱中引出一条长 50m，直径为 100mm的管道，在管中间安装一个闸阀(处于半开)，局部

5、阻力系数为 2.5。当水头H=4.0m时，已知其沿程阻力系数为 0.025，试求此时的流量，井绘出水管的总水头线和测压管水头线。解：进口损失系数为 0.5，所以由 22220 52 50 0252222vvvl vH.gggdg得，流速2 18m/sv.流量为30 017m/svqvA.2120 50 122jvh.mH Og；2222 50 612jvh.mH Og；21220 0250 51 522ffl vhh.mH Odg；220 242v.mH Og 8.有一如图所示的水平突然扩大管路，已知直径 d1=5cm，直径d2=10cm，管中水流量 Q=0.02m3s。试求 U 形水银压差计

6、中的压差读数 h。解：U形水银压差计两口之间伯努利方程为：22211222222pvpvvggg 查表得局部阻力系数：10 72.，流速1110 19m/sQv.A，222 55m/sQv.A 由22122111 7222pp.vvgg得2221212()g11 722h.vvgg，所以2222121(10)111.8mm2()uuhg 9.流速由 V1变为 V3的突然扩大管，为了减小阻力，可分两次扩大，问中间级 V2取多大时，所产生的局部阻力最小？比一次扩大的阻力小多少？提示：解：求 V2 一次扩大的损失：gVVhj22311 两次扩大的损失：gVVgVVhj222322212 当 V1、V

7、3确定时，产生的最小阻力的值 V2由下式求出：202221312322122VVVVVVVgdVdhj 222211221211()()21()2jhv vvvvggvvg gVVgVVVgVVVhj42222231233123112 所以，2112jjhh 即分两次扩大最多可减少一半损失。10.图示一输水管路，总流量 Q100L/s，各段管径、长度及沿程损失系数分别标于图中，试确定流量 Q1、Q2及 AB 间的水头损失为多少（不计局部损失）？解：gdQdLgdQdLgdQdLhhhhBfAfff242424222233322222222211111321 ）（即1243.19.1656876

8、809.88882560025.025.0300025.03.03.0900024.025.025.01000025.02122222221422422421QQQQQQQQQ 又 1.021QQQ （2）由（1）、（2）得 Q10.0446m3/s44.6L/s Q20.0554 m3/s55.4L/s mhBfA216.48.92125.014.3160446.025.01000025.0422 11.图示一管路系统，CD 管中的水由 A、B 两水池联合供应，不计局部水头损失。已知 L0500m，L1500m，L2300m，d00.25m，d10.2m，00.025，10.029，20.0

9、26，Q0100L/s。求 Q1、Q2及 d2 解：smsLQ/1.0/10030 smdQV/038.225.014.31.04422000 mgVdLhf6.108.92038.225.0500025.022200000 AD伯努利方程：mhhhgVfff2.42.06.10520252010120 BD伯努利方程：mhhhgVfff2.32.06.10519251920220 sLsmQQQsLsmQmQgdQdLhf/8.65/0658.00342.01.0/2.34/0342.02.48.922.014.342.0500029.02431023122122111111 mddgdQd

10、Lhf2.38.9214.30658.04300026.024222222222222 d2=0.242m 12.用实验方法测得从直径 d10mm 的圆孔出流时，流出LV10容积的水所需时间为 32.8s，作用水头为 2m，收缩断面直径 dc8mm。试确定收缩系数、流速系数、流量系数和局部阻力系数的大小。（按定常出流计算）解：收缩系数64.010822ddAAcc smsmsLtVqv/1005.3/8.3201.08.3210343 97.064.062.062.028.9201.014.341005.32/1005.328.92401.014.322403420gHAqsmgHAqvv 又

11、064.011112孔孔 13.如下图所示：水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成的管道，已知mm100dmm200d21，两管段长均为 L=m10m50H，沿程阻力系数,2.0,3.0,01.0BA求：管道中水的流量、流速。解：选取自由液面为截面 1-1，出口处为断面 2-2，由伯努利方程知：gvgvgvlgvdlgvpzgvBA222d222pz222122221121222011 A B C 1d 2d 连续性方程可知：2211AvAv 所以41d212221dvv 所以：gvgvgvgv2)4(2.023.02)4(10001005001.0210002005001.0g2v0000102121212121 所以mv51.11/s,所以124vvm04.6/s 51.1)1000200(14.34141212111vdvAQ0.0473m/s -THE END,THERE IS NO TXT FOLLOWING.-