《流体力学作业》PPT课件.ppt

作业解答,1 流体静力学,1.7,作业解答,2一元流体动力学,2.5如图所示，水从水箱经直径为d1=10cm、d2=5cm、d3=2.5cm的管道流入大气中。当出口流速为10m/s时，求（1）流量及质量流量；（2）d1及d2管段的流速。,解：（1）流量及质量流量,（2）v1及v2,2.7 某蒸汽干管的始端蒸汽流速为25m/s，密度为2.62kg/m3，干管前段直径为50mm，接出直径为40mm支管后，干管后段直径改为45mm。如果支管末端密度降低至2.30 kg/m3，干管后段末端密度降至2.24 kg/m3，但两管质量流量相等，求两管末端流速。,解：,2.8一变直径的管段AB，直径dA=0.2m，dB=0.4m，高差h=1.5m。今测得pA=30kN/m2 ，pB=40kN/m2，B处断面平均流速vB=1.5m/s。试判断水在管中的流动方向，并求水流经两断面间的水头损失。,解：方法一。找到基准面,解：方法二。找到基准面 假设A流向B，则可列方程,代入数据得,能量损失不能为负值，则假设错误，应该是B流向A，能量损失为,2.9 水管直径50mm，末端阀门关闭时，压力表读数为21kN/m2。阀门打开后读值降至5.5 kN/m2，如不计水头损失，求通过的流量。,解：找到基准面0-0，当阀门打开时，水流动，此时，从1-1到2-2列能量方程,z1,式中,则,2.13 已知离心泵出水量Q=30L/s，吸水管直径d=150mm，水泵轴线高于水面Hg=7m，不计损失，求入口处断面的真空压强。,解：找到基准面0-0，从0-0到1-1列能量方程,代入方程得到,2.15 为一水平风管，空气自断面1-1流向断面2-2，已知断面1-1的压强p1=150mmH2O，v1=15m/s，断面2-2的压强p2=140mmH2O，v2=10m/s，空气密度=1.29 kg/m3，求两断面的压强损失。,解：以水平轴线为基准面，从1-1到2-2列方程,作业解答,3流动阻力与能量损失,3.6某管道直径带d=50mm，通过温度为10燃料油，燃油的运动粘滞系数=5.1610-6m2/s，试求保持层流状态的最大流量Qmax。,解：要保持层流，需Re2000，即,3.7 水流经变断面管道，已知小管径为d1，大管径为d2，d2/d1=2。试问哪个断面的雷诺数大？两断面雷诺数的比值Re1/Re2是多少？,解：,3.8 一矩形断面小排水沟，水深h=15cm，底宽b=20cm，流速v=0.15m/s，水温为15，试判别其流态。,解：水温为15 时，运动粘度=1.13910-6m2/s,所以，流动为紊流,3.9 铸铁管管径d=300mm，通过流量Q=50L/s。试用舍维列夫公式求沿程阻力系数及每千米长的沿程水头损失。,解：,管中水流处于紊流过渡区。根据舍维列夫公式,3.10 长度10m，直径d=50mm的水管，在流动处于粗糙区，测得流量为4L/s，沿程水头损失为1.2m，水温为20，求该种管材的值。,解：,已知流动处于粗糙区，则根据希弗林逊公式，,3.12 如图，矩形风道的断面尺寸为1200mm600mm，风道内空气的温度为45，流量为42000m3/h，今用酒精微压计测风道水平段AB两点的压差，微压计读值a=7.5mm，已知=30，lAB=12m，酒精的密度=860kg/m3，试求风道的沿程阻力系数。,解：温度为45时，查表，采用内插法，得空气密度=1.111kg/m3 A-B列方程,3.13 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段的管长l=10m，管径d=50mm，=0.03。实测数据为（1）两断面测压管水头差h=0.629m；(2)经两分钟流入量水箱的水量为m3。求弯头的局部阻力系数。,解：,列A-B断面能量方程,3.15 如图所示，为测定阀门的局部阻力系数，在阀门的上下游装了三个测压管，其间距，l1=1m， l2=2m 。若管道直径d=50mm，流速v=3m/s，测压管水头差h1=250mm， h2=850mm ，试求阀门的局部阻力系数。,解：,作业解答,4 工程中常见的各类流动,4.10 如图4.37所示。水箱侧壁开一圆形薄壁孔口，直径d=5cm，水面恒定，孔口中心到水面的高度H=4.0m。已知孔口的流速系数0.98，收缩系数=0.62，求孔口出流收缩断面的流速vc、流量Q和水头损失hw。,【解】,或者,4.11有一水箱水面保持恒定，箱壁上开一孔口，孔口中心距水面的高度5m，孔口直径d=10mm。 （1）如箱壁厚度=3mm，求通过孔口的流速和流量；（2）如果箱壁厚度=40mm，求通过孔口的流速和流量。,【解】（1）=3mm，属于孔口自由出流,（2）=40mm，属于管嘴自由出流,4.12 水从A水箱通过直径为10cm的孔口流入B水箱，流量系数为0.62。舌上有水箱的水面高程H1=3m保持不变。 （1）B水箱中无水时，求通过孔口的流量。 （2）B水箱水面高程H2=2m时，求通过孔口的流量。 （3）A箱水面压力为2000Pa，H1=3m时，而B水箱水面压力为0，H2=2m时，求通过孔口的流量。,【解】（1）孔口自由出流,（2）孔口淹没出流,（3）孔口淹没出流,4.13 挡水坝的坝内水平泄水管长L=4m，当泄水管进口断面形心淹没深度H=6m时，需排泄的水量Q=10m3/s，试确定该泄水管的直径d，并求此时管中水流收缩断面处的真空度。,【解】管嘴自由出流,d=1.2m,符合圆柱形外接管嘴要求。,收缩断面处真空度：,4.14 铸铁管材的倒虹吸管，管径d=500mm，管长L=125m，进出口水位高程差z=5m，两折弯角各为60和50 ，试求该倒虹吸管中的流量。,【解】假设流动处于阻力平方区，用舍维列夫公式计算,两折弯角各为60和50的弯管局部阻力系数分别为1=0.55和2=0.4。,Q=0.65m3/s,校核阻力区,假设正确,4.14 铸铁管材的倒虹吸管，管径d=500mm，管长L=125m，进出口水位高程差z=5m，=0.03，两折弯角各为60和50 ，试求该倒虹吸管中的流量。,两折弯角各为60和50的弯管局部阻力系数分别为1=0.55和2=0.4。,Q=0.62m3/s,4.15 某离心泵装置，已知水泵流量Q=80m3/h，提升高度z=18m，吸水管管径和长度分别为d1=150mm，l1=10m，压水管管径和长度分别为d2=100mm，l2=30m，沿程阻力系数均为=0.046，局部损失系数：底阀1=6.0，两个90度弯头2=3=0.27，出口4=1，水泵允许真空压强60kPa，试求( 1 ) 确定水泵安装高度hs；（2）确定水泵扬程H。,【解】（1）,0-0到1-1列方程,（2）0-0到2-2列方程,另一种求法：从1-1到2-2列方程,4.16 一水泵通过串联铸铁管向在同高程上的B、C、D点供水。已知D点要求的自由水头HZD=10mH2O，流量qB=15L/s、qC=10L/s、qD=5L/s，管径d1=300mm，d2=200mm，d3=100mm，管长L1=500m，L2=400m，L3=300m。试求水泵出口断面A处的压强水头为多少？,【解】,三段均处于紊流过渡区，需要修正，查得相应的比阻和修正系数为,d1=300mm，A1=1.025s2/m6，k1=1.19； d2=200mm，A2=9.029s2/m6，k2=1.16； d3=100mm，A3=365.3s2/m6，k3=1.103；,从A到D断面列方程,4.17如图由铸铁管组成的并联管路，已知总流量Q=150L/s，支管直径d1=150mm，d2=200mm，d3=250mm，支管长度L1=600m，L2=500m，L3=700m。试求（1）各并联支管中的流量；（2）节点A、B间的水头损失。,【解】假设流动处于阻力平方区查表，得各管段的比阻,A1=41.85s2 / m6，A2=9.029s2 / m6，A3=2.752s2 / m6,校核阻力区：,都是处于阻力平方区，无需修正。,4.18一钢筋混凝土排水管道，已知粗糙系数n=0.0014，管道坡度i=0.00