2023年水力学习题及超详细解析答案 ..pdf

《2023年水力学习题及超详细解析答案 ..pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2023年水力学习题及超详细解析答案 ..pdf（28页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、优秀学习资料 欢迎下载 第一章绪论 1-1 已知某水流流速分布为10/172.0yu，u 的单位为 m/s，y 为距壁面的距离，单位为 m。（1）求 y=0.1、0.5、1.0m 处的流速梯度；（2）若水的运动粘滞系数scm/1010.02，计算相应的切应力。解：（1）10/910/9072.010172.0yydydu 则 y=0.1 处的流速梯度为：572.01.0072.010/91.0ydydu y=0.5 处的流速梯度为：134.05.0072.010/95.0ydydu y=1.0m 处的流速梯度为：072.00.1072.010/90.1ydydu（2）切应力 dydudydud

2、ydudydu4410082.101001010.02.998 则 y=0.1 处的切应力为：Padyduyy41.041.01077.510082.10 y=0.5 处的切应力为：Padyduyy45.045.01035.110082.10 y=1.0 处的切应力为：Padyduyy401.140.110726.010082.10 1-3 容器内盛有液体，求下述不同情况时该液体所受单位质量力？（1）容器静止时；（2）容器以等加速度 g 垂直向上运动；（3）容器以等加速度 g 垂直向下运动。解：（1）容器静止时 液体所受质量力只有重力 三个方向单位质量力分别为：0yxff gfz（z 轴垂向向

3、上为正）（2）容器以等加速度 g 垂直向上运动时，液体所受质量力有重力和惯性力，其中惯性力和物体运动的加速度方向相反，三个方向单位质量力分别为：0yxff gggfz2)(（z 轴垂向向上为优秀学习资料 欢迎下载 正）（3）容器以等加速度 g 垂直向下运动时 液体所受质量力有重力和惯性力，其中惯性力和物体运动的加速度方向相反，三个方向单位质量力分别为：0yxff 0ggfz（z 轴垂向向上为正）1-4 根据牛顿内摩擦定律，推导动力粘滞系数和运动粘滞系数的量纲。解：根据牛顿内摩擦定律知 内摩擦力 dyduAT 可得动力粘滞系数dyAduT/其量纲为 LTMTLLTMLdyduAT/22 运动粘滞

4、系数 量纲为 123/TLLMLTM 1-6 一底面积为 4045cm2的矩形平板，质量为 5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，斜面倾角=22.62，如图所示。已知平板运动速度 u=1m/s，油层厚mm1，由平板所带动的油层的运动速度是直线分布。试求润滑油的动力粘滞系数。题 1-6图 解：如图平板所受作用力包括：重力 G、斜面的支撑力 N、摩擦力 T 由受力平衡得：NGT85.1862.22sin8.95sin dyduAT 可得 23/1047.0101145.040.085.18msNdyduAT 第二章 流体静力学 2-1 一封闭水箱自由面上气体压强 p0=25kN/m2，h1=5

5、m，h22m。求 A、B 两点的静水压强。应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 题 2-1图 解：23310/7458.9101025mkNghppA 23321/6.44)25(8.9101074)(mkNhhgppAB 2-3 如图所示为一复式水银测压计，已知m3.21，m2.12，m5.23，m4.14，m5.35。试求水箱液面上的绝对压强0p？题 2-3图 解：已知断面 1 上作用着大气压，因此可以从点 1 开始，通

6、过等压面，并应用流体静力学基本方程式，逐点推算，最后便可求得水箱液面上的绝对压强。应用等压面，根据式（2-3-5）可得)(2112gppH，)(2323gpp，)(4334gppH，又)(45450gppp。联立求得)()()()(4543232110ggggppHH。将已知值代入上式，得 223323323323320357.9kN/m1.4m)(3.5m9.8m/skg/m1011.4m)(2.5m9.8m/skg/m1013.61.2m)(2.5m9.8m/skg/m1011.2m)(2.3m9.8m/skg/m1013.698kN/mp 2-4 某压差计如图所示，已知 HA=HB=1m

7、，H=0.5m。求：BApp。应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 题 2-4图 解：由图可知，面为等压面，根据压强公式可得 hgppghpHAA21，hgghppHAA2 同时，BBghpp3 由于水银柱和水柱之间为空气，密度可忽略不计，则32pp，得 BBHAAghphgghp 将已知数代入公式，得 2233233kN/m04.47)1mm1(9.8m/skg/m1010.5m9.8m/skg/m1013.6)(BAHB

8、Ahhghgpp 2-6 盛同一种液体的两容器，用两根 U 形差压计连接。上部差压计A内盛密度为A的液体，液面高差为Ah；下部差压计内盛密度为B的液体，液面高差为Bh。求容器内液体的密度（用A，B，Ah，Bh表示）。应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 题 2-6图（图中 A、B 分别换为Ah、Bh）解：如图，11 为等压面，根据压强公式可得 AAAghyyghygyyxg)()()(31321 化简可得AAghgx)(（1

9、）同样由等压面 22，可得 BBghgx)(（2）联立式（1）和式（2）可得：BAAABBhhhh 2-7 画出下列图中各标有文字的受压面上的静水压强分布图 应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 (f）题 2-7图（f）中左端水面下加，并取掉r）2-8 画出下列图中各标有文字曲面上的压力体图，并标出垂直压力的方向。题 2-8图（请排两行，各 4 个）2-9 水闸两侧都受水的作用，左侧水深 3m、右侧水深 2m。试求作用在单位

10、宽度闸门上静水总压力的大小及作用点位置（用图解法和解析法分别求解）。解：（1）图解法：绘出静水压强分布图，如图：mm 压强分布图的面积：mkNhhghhhg/5.24)23(28.910)23(8.91021)()(21323212221作用于单宽上的静水总压力 kNbP5.245.241 压力中心的位置：设 P 距底部距离为 e 左侧水体对水闸的静水总压力为：kNbP1.4438.9102112311 右侧水体对水闸的静水总压力为：kNbP6.1928.9102112322 应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性

11、力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 根据合力矩分力矩之和可得：2211ePePPe me27.15.24/)326.19331.44(（2）解析法：图中可知：mhhc5.123211 211331mbhA mhhc0.122222 222221mbhA kNAghPc1.4435.18.9103111 kNAghPc6.1920.18.9103222 作用于水闸上的静水总压力：kNPPP5.246.191.4421 求压力中心位置：mAlIllcccd0.235.1311215.1211111 mAlIllcccd33.222211212

12、222222 2211dddlPlPPl mld73.15.24/)33.26.190.21.44(2-12 两水池隔墙上装一半球形堵头，如图。已知：球形堵头半径=1m，测压管读数h=200mm。求：（1）水位差H；（2）半球形堵头的总压力的大小和方向。解：（1）如图 1-1 为一等压面 应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 21ghp ghhhgpH)(1 1 1221,)(hhHghghhhgH mmmhHH52.225

13、20200)16.13(（2）水平分力：铅垂投影面面积：22214.3114.3mRAx 投影面形心的淹没深度：Hlhlhcc右左，kNHAgAghAghPxxcxcx5.7714.352.28.91000左右 方向：水平向左（3）铅垂分力：因左右两侧压力体相互抵消，0zP（4）总压力：kNPPx5.77 方向：水平向左 2-14 圆弧门如图所示。门长 2m。（1）求作用于闸门的水平总压力及其作用线位置。（2）求垂直总压力及其作用线方向。解：（1）水平分力：铅垂投影面面积：2422mbrAx 投影面形心的淹没深度：mrhhc42232 kNAghPxcx8.156448.91000 方向：水平

14、向右（2）铅直分力：压力体如图，压力体体积3228.1842232mbAVACDE kNgVPz1.17928.188.91000 方向：铅垂向上（3）总压力：kNPPPzx04.2381.1798.1562222（4）作用力方向 合力指向曲面，其作用线与水平向夹角：8.48)8.1561.179arctan(arctanxzPP 2-16 如图所示，涵洞进口设圆形平板闸门，其直径 d=1m，闸门与水平面成o60倾角并铰接于 B 点，闸门中心点位于水下 4m，门重 G=980N。当门后无水时，求启门力 T（不计摩擦力）。应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加

15、速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 解：闸门中心的淹没深度mhc4 闸门所受静水总压力kNAghPc77.3014148.910002 作用点距水面的距离mrhlc12.42160sin460sin1 mdldldlld63.4)112.42(8)1512.48(112.4)2(8)58(111 根据力矩平恒：coscos2)(min1dTdGllPD kNddGllPTD87.3160cos160cos2198.0)12.463.4(77.30coscos2)(1min 启门力应大于 31.8

16、7kN。2-17 为校核图中所示混凝土重力坝的稳定性，对于下游无水和有水两种情况，分别计算作用于单位长度坝体上水平水压力和铅直水压力。解：（1）下游无水情况：水平分力：铅垂投影面面积：2126261mbhAx 投影面形心的淹没深度：mhhc1322621 kNAghPxcx4.331226138.91000 方向：水平向右 铅直分力：压力体如图，压力体体积3884218261mbAVACDE kNgVPz4.862888.91000 方向：铅垂向下 应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物

17、体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 总压力：kNPPPzx8.34224.8624.33122222 作用力方向 合力指向曲面，其作用线与水平向夹角：6.14)4.33124.862arctan(arctanxzPP （2）下游有水情况：水平分力：上游受压面：铅垂投影面面积：2126261mbhAx 投影面形心的淹没深度：mhhc1322621 kNAghPxcx4.331226138.910001 方向：水平向右 下游受压面：铅垂投影面面积：22661mbhAx 投影面形心的淹没深度：mhhc32622 kNAghPxcx4.176638.910002 方向：水平

18、向左 总的水平分力：kNPPPxxx.31364.1764.331221 方向水平向右 铅直分力：左侧压力体如图，压力体体积3884218261mbAVACDE kNgVPz4.862888.910001 方向：铅垂向下 右侧压力体如图，压力体体积396618126211mbAVBFG kNgVPz2.8898.910002 方向：铅垂向下 总铅直分力：kNPPPzzz6.9502.884.86221 方向：铅垂向下 总压力：kNPPPzx9.32766.95031362222 作用力方向 合力指向曲面，其作用线与水平向夹角：9.16)31366.950arctan(arctanxzPP 应力

19、为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 第三章 流体运动学 3.2 试检验下述不可压缩流体的运动是否存在？（1）xyzyxuzyuyxuzyx)(4,2,222（2）xytuxztuyztuzyx,解：代入连续性方程（1）0)(444)(4)2()2(22yxyxzxyzyxyzyxyx，符合连续条件，运动存在。（2）0)()(zxytyxztxyzt，符合连续条件，运动存在。3.5 如图铅直放置的有压管道，已知 d1=200mm

20、，d2=100mm，断面 1-1处的流速 v1=1m/s。求（1）输水流量 Q；（2）断面 2-2处的平均流速 v2；（3）若此管水平放置，输水流量 Q 及断面 2-2处的速度 v2是否发生变化？（4）图 a 中若水自下而上流动，Q 及 v2是否会发生变化？解：（1）输水流量smdvAvQ/0314.02.04143221111Q（2）断面 2-2处的平均流速：根据连续性方程2211AvAv smddvAAvv/41.02.0122222112112（3）若此管水平放置，输水流量 Q 及断面 2-2处的速度 v2不会发生变化。（4）若水自下而上流动，Q 及 v2不会发生变化。应力为处的切应力为

21、容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 第四章 流体动力学 4-1 在一管路上测得过流断面 1-1的测压管高度gp1为 1.5m，过流面积 A1为 0.05m2；过流断面 2-2的面积 A2为 0.02m2；两断面间水头损失h为g2v5.021；管中流量 Q 为 20l/s；z1为 2.5m，z2为 2.0m。试求断面 2-2的测压管高度gp2。（提示：注意流动方向）。题 4-1图 解：首先求出断面 11 和断面 22 的断面平均流速：smAQ

22、v/4.005.002.011，smAQv/0.102.002.022（1）假设水流从断面 1-1流向断面 2-2 以 0-0为基准面，列断面 1-1和断面 2-2间总流能量方程：w2222221111hg2vagpzg2vagpz 令0.121 gggpg25.05.0210.225.05.15.22222 mgp954.12（1）假设水流从断面 2-2流向断面 1-1 以 0-0为基准面，列断面 2-2和断面 1-1间总流能量方程：whgvagpzgvagpz222111122222 应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力

23、有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 ggggp25.05.025.05.15.2210.22222 mgp962.12 4-2 如图所示，从水面保持恒定不变的水池中引出一管路，水流在管路末端流入大气，管路由三段直径不等的管道组成，其过水面积分别是 A1=0.05m2，A2=0.03m3，A3=0.04m2，若水池容积很大，行近流速可以忽略（v00），当不计管路的水头损失时，试求：（1）出口流速 v3及流量 Q；（2）绘出管路的测压管水头线及总水头线。题 4-2图 解：（1）以管路中心为基准面，列出断面 0-0 断面 3-3的能

24、量方程 whgvagpzgvagpz222333320000 因为渐变流断面上各点的)(gpz等于常数，可选断面上任一点来计算。为方便，断面 0-0选水面上一点，该点相对压强为零，即00p，流速水头02200gv gv20000523 可得：smv/1058.923 流量smAvQ/4.004.010333（2）根据连续性方程可得smAQv/805.04.011 mgv2.38.9282221 smAQv/3.1303.04.022 mgv9.88.923.132222 由于不计管路的水头损失，总水头沿程不变，mgvgpzH5221111，mHHH5132。应力为处的切应力为容器内盛有液体求下

25、述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 各断面测压管水头：mgvHHP8.12.3522111 mgvHHP9.39.8522222 mgvHHP05522333 管路的总水头线和测压管水头线如图：4-7为将水库中水引至堤外灌溉，安装了一根直径 d 为 15cm 的虹吸管（如图），当不计水头损失时，问通过虹吸管的流量 Q 为多少？在虹吸管顶部 s 点处的压强为多少？题 4-7图 解：（1）选择水库水面为断面 1-1，虹吸管出口为断面 2-2，以断面 2-2为基准

26、面，列断面1-1和 2-2的能量方程：由题可知：，由于断面 1-1处的速度较小可以忽略，故流速水头，应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 不计水头损失，令，代入能量方程：解得虹吸管出流流速 出流量：（2）以 s 点所在管轴线平面为断面 3-3，以断面 2-2为基准面，列断面 3-3和 2-2的能量方程：由题可知：，令 代入能量方程：得虹吸管顶端 s 点压强：4-9如图所示分叉管路，已知断面 1-1处的过水断面积211.0 m

27、A，高程mz751，流速smv/31，压强21/98mKNp；2-2断面处2205.0mA，mz722，3-3断面处2308.0mA，mz603，23/196mKNp，1-1断面至 2-2和 3-3断面的水头损失分别为 3m 和 5m，试求：2-2断面和 3-3断面处的流速 v2和 v3；2-2断面处的压强 p2。题 4-9图 解：（1）列断面 1-1和断面 3-3间的能量方程：应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 3123

28、3332111122whgvgpzgvgpz 式中，,751mz smv/31，21/98mKNp，即mgp101；mz603，23/196mKNp，即mgp203；水头损失mhw531；取动能修正系数131，代入能量方程，得：522060231075232gvg 解得 3-3断面处的流速smv/33 由连续性方程可知：321QQQ，即332211vAvAvA 式中，211.0 mA，smv/31；2205.0mA；2308.0mA，smv/33，代入连续性方程，解得 2-2断面处的流速smAvAvAv/2.105.0308.031.0233112（2）列断面 1-1和断面 2-2间的能量方程

29、：21222222111122whgvgpzgvgpz 式中，,751mz smv/31，21/98mKNp，即mgp101；mz722，smv/2.12；水头损失mhw321；取动能修正系数121，代入能量方程，得：322.172231075222ggpg 解得 2-2断面处的压强22/82.101mKNp 4-10 如图所示为嵌入支座内的一段输水管。管径 d1=1.5m，d2=1m，支座前断面的相对压强 p1=400kN/m2，管中通过流量 Q1.8m3/s。若不计水头损失，试求支座所受的轴向力？应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液

30、体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 题 4-10图 解：由连续性方程可知：1-1断面平均流速smd/02.145.114.38.141.0AQv22111 2-2断面平均流速smd/29.24114.38.141.0AQv22222 以输水管的中轴线所在平面为 0-0基准面，列断面 1-1和 2-2间的能量方程：为方便计算，取管轴线上点为计算点，；令；解得 2-2断面处的压强22/898.397mKNp 选取断面 1-1、2-2和管壁所围区域为隔离体，列断面 1-1和 2-2的动量方程：112221vvQPRPx

31、取动量修正系数121 kNApApvvQRx864.3915.1440014898.397)02.129.2(8.112221112支座所受轴向力为 391.864kN，方向水平向右。4-13 一四通叉管（如图），其轴线均位于同一水平面，两端输入流量s/2m.0Q31，s/1m.0Q33，相应断面动水压强1p=20kPa，3p=15 kPa，两侧叉管直接喷入大气，已应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 知各管直径1d=0.3

32、m，3d=0.2m，2d=0.15m，30。试求交叉处水流对管壁的作用力（忽略摩擦力不计）。题 4-13图 解：解：（1）求管中的流速 smdQAQvA111/83.243.014.32.04211 smdQAQv3333/18.342.014.31.04223 由连续性方程可知：2312QQQ，smQ/15.021.02.032 smdQAQvv2222/49.8415.014.315.042224（2）取控制体如图，作用在控制体上的外力有：各断面的动水压力：kNdpP413.143.014.320422111 kNdpP471.042.014.315422333 由于两侧叉管直接喷入大气，

33、042PP 岔管对水流的反作用力 R，其分力分别为 Rx和 Ry。重力。因岔管管的轴线位于水平面内，重力不予考虑。（3）列动量方程：x 方向：)(coscos33311144422231vQvQvQvQRPPx，取动量修正系数14321，则 kNvQvQvQPPRx106.1)18.31.083.22.0(30cos49.815.02471.0413.1)(cos233112231 应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 y

34、方向：0sinsin444222vQvQRy 管壁对水流的总作用力kNRRx106.1，方向向右。交叉处水流对管壁的作用力为 1.106kN，方向向左。4-14 一平板闸门宽 b 为 2m，当通过流量 Q 为 8m3/s 时闸前水深 h 为 4m，闸孔后收缩断面水深 hC为 0.5m，求作用于平板闸门上的动水总压力（不计摩擦力）。题 4-14图 解：取闸门前符合渐变流条件的断面为断面 1-1，取断面 1-1和 c-c间流体为隔离体，控制体上水平作用力如图所示。断面 1-1平均流速：断面 c-c平均流速：断面 1-1的动水压力：断面 c-c的动水压力：列控制体水平方向的动量方程：取动量修正系数

35、代入动量方程得：作用于平板闸门上的动水总压力为 98.35kN，方向向右。应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 第五章 流动阻力和能量损失 5-1.圆管直径mm10d，管中水流流速sm20v/.，水温C10T0，（1）试判别其液流型态；（2）若流速与水温不变，管径改变为mm30，管中水流型态又如何？（3）若流速与水温不变，管流由层流转变为紊流时，管直径为多大？解：（1）已知水温CT010，查表得水的运动粘滞系数scm/013

36、04.02，求得水流雷诺数为 20007.153301304.0120Revd 因此，水流为层流。（2）管径改变为mm30 20002.460101304.0320Revd 因此，水流为紊流。（3）选取临界雷诺数2000Rek，计算管径 mm 04.132001304.02000Revdk 流速与水温不变，管流由层流转变为紊流时，管直径为 13.04mm。5-5 有一管道，已知：半径cm15r0,层流时水力坡度150J.，紊流时水力坡度20J.，试求：（1）管壁处的切应力0；（2）离管轴cm10r 处的切应力？解：（1）由式（5-13）可得：层流运动：200/11025.015.02158.9

37、12mkNJrg 紊流运动：200/147.02.02158.912mkNJrg（2）由式（5-14）得 层流运动 200/5.73151025.110mNrr 紊流运动200/981510147mNrr 5-10.有一旧的生锈铸铁管路，直径mm300d，长度m200l，流量sm250Q3/.取应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 当量粗糙度mm6.0，水温C10T0，试分别用公式法和查图法求沿程水头损失fh？解：已知水温C

38、T010，查表得水的运动粘滞系数scm/01304.02 管中流速smdQAQv/54.34/3.014.325.04/22（1）公式法:管中雷诺数2000101.81001304.03.054.3Re54vd 为紊流。现在再判别属于哪个区域：假设=0.023 黏性底层厚度 649.70801.06.00 故管壁属于粗糙区，可应用尼库拉兹公式求 值 与假设吻合023,.0)6.03007.3(2lg1)d7.3(2lg122 沿程水头损失mggvdlhf8.9254.33.0200023.0222(2)查图法 5101.8Re,002.03006.0d 查莫迪图，得240.0，与公式法基本吻合

39、 沿程水头损失mggvdlhf23.10254.33.0200024.0222 5-13.油在管路中以 v=1m/s 的速度流动，油的密度3/920mkg，ml3,d=25mm,水银压差计测得 h=9cm,试求：（1）油在管路中的流态；（2）油的运动粘滞系数；（3）若以相同的平均流速反向流动，压差计的读数有何变化？mmcmd0801.000801.0023.0101.8308.32Re8.3250应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料

40、欢迎下载 习题 5-13 解：（1）如图，选取符合渐变流条件的断面 1-1 和断面 2-2。以断面 2-2 为基准面，列 1-1断面和 2-2 断面的能量方程。21w2222221111hg2vgpzg2vgpz 其中：lz 1；02z；1-1 断面和 2-2 断面的平均流速相同，vvv21；由 3-3 平面为等压面可得ghphlgpH21)(油，可得mghlgghgppH76.18.992.0)09.03(8.992.009.08.96.13)(21油油油 水头损失只有沿程水头损失，gvdlhhfw2221 代入能量方程：gvhw2025.0376.13221 求得沿程水头损失系数为203.

41、0.32025.024.1g 假设为层流状态，雷诺数,2000316.203.06464Re为层流。（2）油的运动粘滞系数smvd/1091.7.316025.01Re25（3）若以相同的平均流速反向流动，以断面 2-2 为基准面，列 1-1 断面和 2-2 断面的能量方程。21211112222222whgvgpzgvgpz 应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 可求得mhzzgppw24.424.13212112油 假设

42、压差计左侧比右侧高出 h，由等压面可得hgphlgpH21)(油 可求得mg09.092.0/6.131324.4112油油Hlpph 若以相同的平均流速反向流动，压差计右侧会比佐侧高出 0.09m。5-15.如图所示的实验装置，用来测定管路的沿程阻力系数和当量粗糙度。已知管径mm200d，管长m10l，水温C20T0，测得流量sm150Q3/.，水银压差计读数m10h.，试求：（1）沿程阻力系数；（2）管壁的当量粗糙度？习题 5-15 解：管路沿程阻力mh26.116.121.0水柱 管道平均流速smdQv/78.44/2.014.315.0422 沿程阻力系数022.0278.42.010

43、26.1222ggvdlhf 管路雷诺数561052.910004.12.078.4Revd 查莫迪图可得0016.0/d可得，可得当量粗糙度为0.32mm。5-16.如图所示 A、B、C三个水箱，由两段钢管相连接，经过调节使管中产生恒定流动，已知：A、C 箱水面差m10H，ml501,ml402,mmd2501,mmd2002,应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 25.0弯,设流动在粗糙区，用25.011.0 d计算，管

44、壁mm2.0，试求：（1）管中流量Q；（2）21hh,的值？习题 5-16 解：先求两段钢管的沿程阻力系数：0185.02502.011.011.025.025.011 d 0196.02002.011.011.025.025.022d 以 22 为基准面，列 1-1 断面和 2-2 断面的能量方程，2120222220111122whgvgpzgvgpz 由题意可知：11hz，02z，021gpgp，由于 1-1 断面和 2-2 断面流速与管中流速相比可忽略不计，02220222011gvgv 能量方程为：gvgvgvgvdlhhsewanw245.52)125.05.025.0500185

45、.0(2)(2212121021111211 应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 以 3-3 为基准面，列 2-2 断面和 3-3 断面的能量方程 3220323320212222whgvgpzgvgpz 由题意可知：22hz，03z，032gpgp，由于 2-2 断面和 3-3 断面流速与管中流速相比可忽略不计，02220222021gvgv 能量方程为：gvgvgvgvdlhhsew242.52)15.02.04001

46、96.0(2)(2222222022222322 由连续性方程可知22221144dvdv mhhH1021 可得，流量smQ/159.03 smdQv/24.34211 mgvh92.2245.5211 mhHh08.792.21012 5-17.某一水池，通过一根管径mm100d，管长m800l，的管道，恒定地放水。已知水池水面和管道出口高差m20H，管道上有两个弯头，每个弯头的局部阻力系数3.0，管道进口是直角进口（50.）管道全长的沿程阻力系数0250.，试求通过管道的流量？习题 5-17 应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体

47、所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 解：以 0-0断面为基准面，列断面 1-1和 2-2的能量方程：21w2222221111hg2vgpzg2vgpz 1-1断面以水面作为计算点，则Hz 1；水池中行进流速与管中流速相比可以忽略，01v，断面 2-2为出口02z；02p；代入能量方程可得：gvdlgvhhgvhgvHwjfw2)2(22222022222122 gvgv21.2022)3.025.01.0800025.01(202222 可得smv/39.12 管道流量smdvQ/0109.01.0439.1432

48、22 5-18.为测定 90弯头的局部阻力系数，可采用如图所示的装置。已知 AB段管长ml10，管径mmd50，03.0。实测数据为（1）AB两断面测压管水头差mh629.0；（2）经两分钟流入量水箱的水量为3329.0m。求弯头的局部阻力系数？习题 5-18 解：管路流量smQ/00274.0602329.03 管中平均流速smdQv/397.14/05.014.300274.0422 对 A断面和 B断面列能量方程，可得gvgvdlhhhhjfw2222 应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中

49、惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 其中沿程水头损失597.08.92397.105.01003.0222gvdlhf 可得弯管局损系数321.0)8.92/(397.1597.0629.0222gvhhf 5-19.一直立的突然扩大水管，已知mmd1501，mmd3002，mh5.1，smv/32，试确定水银比压计中的水银液面哪一侧较高？差值为多少？习题 5-19 解：首先利用连续性方程求 1-1断面的流速。因2211AVAv 所以：smvddvAAv/12315.03.022122121 以 22 断面所在水平面为基准面，列断面 1-1和 2-2断面的

50、能量方程：hwgvgpgvgph22222211 则：whhgvgvgpgp22222112 应力为处的切应力为容器内盛有液体求下述不同情况时该液体所受单位正容器以等加速度垂直向上运动时液体所受质量力有重力和惯性力其中和惯性力其中惯性力和物体运动的加速度方向相反三个方向单位质量力优秀学习资料 欢迎下载 因忽略沿程水头损失，所以mggvAAhjhw13.42123.015.012)1(22221221 代入能量方程得：水柱mgpgp26.413.45.18.9238.92122212 所以12pp，水银比压计中右侧水银液面较高。设右侧水银液面与左侧液面的高差为h，如图所示。图中断面 a-a为等压