中国石油大学华东工程流体力学答案.pdf

2014/6/3 1 5-5 H 1 1 1 1000 250 0.025 Lm Dmm l = = = 2 2 2 500 200 0.026 Lm Dmm l = = = 25 /qL s= 25 /QL s= 1 3 2 22 2 3 1 22 1 44 25 10 0.796/ 3.14 0.2 4()4 50 10 1.019/ 3.14 0.25 QQq Q vm s D Qq vm s D p p - - =+ = + = 解： 求图示串联管路按长管计算所需的水头求图示串联管路按长管计算所需的水头H=? 5-5 H 1 1 1 1000 250 0.025 Lm Dmm l = = = 2 2 2 500 200 0.026 Lm Dmm l = = = 25 /qL s= 25 /QL s= 12 2 2 7.4 (0.03 ) 2 ff Hhhm v m g =+= = 232 11 11 1 22 22 22 2 101.019 0.025 20.2519.6 5.30 5000.796 0.026 20.219.6 2.10 f f L v h Dg m Lv h Dg m l l = = = = UnRegistered 2014/6/3 2 5-6. Q=100L/s,确定确定Q1,Q2及及AB间的水头损失间的水头损失 () () () 2 11 11 2 1 2 1 2 22123 2 2 2 1 3 33 2 3 2 2 1112 3 122 33 21 1 16 2 16 2 16 2 2.561.660.805 1.8050.1/ 0.055/ ,0.045/ 4.29 f ffff f f LQ h Dg QQL hhhh Dg QQL h Dg QQQQQ QQQQms Qms Qms hm l p l p l p = - =+ - = =-= =+= = = 解： 1 1 1 1000 250 0.025 Lm Dmm l = = = 1 Q 2 2 2 900 300 0.024 Lm Dmm l = = = 3 3 3 300 250 0.025 Lm Dmm l = = = Q 2 Q 5-7 n图中一根管长图中一根管长L1=30m，直径直径d1=50mm，另一根管长另一根管长L2=50m ，直径直径d2=100mm，阀门的局部阻力系数阀门的局部阻力系数=3，假设沿程阻力假设沿程阻力 系数系数1=0.04和和2=0.03。试求流量试求流量在两并联在两并联 管路中是如何分配的管路中是如何分配的？并联管路中水头损失又为多少并联管路中水头损失又为多少？ 12 QQQ=+ 33 25 10 m /sQ - = 解解：并联管并联管2需考虑局部水头损失需考虑局部水头损失： L1 , d1 L2,d2 Q 2 2 12 2 ff v hh g z=+ 22 1122 12 12 () 22 L vLv dgdg llz=+ UnRegistered 2014/6/3 3 5-7 33 25 10 m /sQ - = L1 , d1 L2,d2 Q 2 2 2 1 54 4 22 21 4 21 3050 0.04(0.033) 0.050.10.1 24 0.1 18 0.05 4.61 Q Q QQ QQ =+ = = 22 1122 12 22 1122 44 ()()() LQLQ dddd llz pp =+ 3 1 25 10/5.61Q - = 33 1 4.46 10 m /sQ - = 33 2 20.54 10 m /sQ - = 23 2 1 11 5252 1 16308 0.04(4.46 10 )6.32 20.05 9.8 3.14 f L hQm dg l p - = 5-8. A 20m B 19m C D 5m 2 00 0 52 0 2 52 2 11 1 52 1 3 1 3 201 16 2 50016 0.1 0.02510.6 0.25 19.6 3.14 16 15 10.6 2 0.034/ 0.066/ fCD f CD ADfACfCD fAC h LQ h dg m zzhh LQ h dg Qms QQQms l p l p = = =+ =-= =-= 解：分支管路,串联，先求 CD管由管由A、B联合供水联合供水，Q0=100L/s,求求Q1，Q2，d2。 UnRegistered 2014/6/3 4 5-8. A 20m B 19m C D 5m 2 22 2 52 2 2 16 3.4 2 0.242 BDfBCfCD fBC zzhh LQ hm dg dm l p =+ = = 5-9 121 211 257,0.86,630 ,50, 2,1)?2)10305,? Dmm scStzzm pat patQikmDmm QQ n=-= =-= 原油， 求变径 12 12 4.75 3 1.75 0.25 5 2 4 (502) 10 30607 0.86 0.093/ 0.0246 4 1.8/ ,Re7693910 , 607 0.012 5 10 f f f f pp zzh hm h D Qms L QvD vm s D h i L gg n pn +=+ - =+= = = = 解：1) 设变径前后均为水力光滑区 流态符合 UnRegistered 2014/6/3 5 5-9 44 0.251.75 1 4.754.75 1 3 1 1 4 1010 2)0.0246() 607 0.0996/ 7.1% f hQ DD Qms QQ Q n =+ = = - = 5-13 保证自流式虹吸管中液体流量保证自流式虹吸管中液体流量，只计沿程水头损失只计沿程水头损失，已知已知： 保证层流保证层流，d d 应为多少应为多少？l l/2/2处处A A断面上的极限真空为断面上的极限真空为h hV V=5.4m=5.4m 水柱水柱，输油管在贮油池油面以上的最大允许高度输油管在贮油池油面以上的最大允许高度h hmax max= =？ ？ 33423 1 10/ ,2 ,44 ,10/ ,900/Qms hm lmmskg mnr - = h1 h 1/2l,d A 1/2l,d UnRegistered 2014/6/3 6 5-13 解解：1)按层流计算按层流计算，对两池液面对两池液面1-1,2-2列能量方程列能量方程 33423 1 10/ ,2 ,44 ,10/ ,900/Qms hm lmmskg mnr - = 2 1 2 f l v hh dg l= h1 h 1/2l,d A 1/2l,d 1 4 4.152 Q l h d n = 34 4 1 4.15 101044 2 0.055 d m - = = 1 1 22 22 1 24 644 Re2 lQ h ddgp = 5-13 2) hV=5.4m水柱水柱,对对1-1,3-3列能量方程列能量方程 33423 1 10/ ,2 ,44 ,10/ ,900/Qms hm lmmskg mnr - = 2 max 0 2 A f pv hh gg =+ 2 max 5.40.42 14.99 0.919.6 hm=- = h1 h 1/2l,d A 1/2l,d 1 1 22 3 3 2 1 max 22 A phv h gg = - 3 22 44 10 0.42/ 3.14 0.055 Q vm s dp - = UnRegistered 2014/6/3 7 5-16 hv H 2 3 1.50.75 2 20.00363/ 4 v hmH Hm d QgHms p m = = = 解： d=0.03m,圆柱形外管嘴圆柱形外管嘴。管嘴内的真空度管嘴内的真空度1.5m，求求Q。 5-17 n已知已知x=4.8m,y=2m,H=3m n求求：孔口的流速系数孔口的流速系数 2 2 1 gty tvx c = = 9.8 4.87.513/ 22 2 c g vxm s y = g v H c 2 )1 ( 2 孔 x+= 7.513 0.98 22 9.8 3 c v gH f= 流速系数流速系数 H p0 y x 解解： UnRegistered 2014/6/3 8 d1=0.008m, d2=0.01m, d3=0.006m,H=1.2m，h=0.025m,求求 Q 、h1、h2。 321 123 2 1 111 2 2 222 2 3 33 43 3 21 12 0.98,0.82,0.82 2 4 2 4 2 () 4 1.135 10/ 0.16 ,0.27 0.11 QQQ d Qgh d Qgh d Qg Hh Qms hm hm hhm mmm p m p m p m - = = = = =+ = = -= 解： A BC d2 d1 d3 h1 h2 H h 5 - 18 5-19 n水从封闭水箱上部直径水从封闭水箱上部直径d1=30mm 的孔口流至下部的孔口流至下部，然后经然后经 d2=20mm的圆柱行管嘴排向大气的圆柱行管嘴排向大气 中中，流动恒定后流动恒定后，水深水深h1=2m， h2=3m，水箱上的压力计读数为水箱上的压力计读数为 4.9MPa，求流量求流量Q和下水箱水面和下水箱水面 上的压强上的压强p2，设为定常流设为定常流。已知已知： 6 . 0 1 =m 2 0.82m= cc UnRegistered 2014/6/3 9 5-19 解：经过孔口的流量 = 经过管嘴的流量 - + g p m 211 1 2 1 11 2 2 4 ppd hg d Q + g p m 2 2 2 2 22 2 4 p hg d Q Pap 4 2 1034 . 4 = sm p hg d QQ/1011. 32 4 332 2 2 2 22 - = += g p m cc 5-20 n圆台形容器如图所示圆台形容器如图所示，液体经过容器底部直径液体经过容器底部直径d的小孔口流的小孔口流 出出，求容器排空及排出液体深度的求容器排空及排出液体深度的1/2时所需的时间时所需的时间。 120 20cm,10cm,10cm,0.5cm,0.62DDhdm= 0 2 0 0 4 T h D Qdtdh p = - 解解：流出的体积流出的体积=容器减少的体积容器减少的体积。 设设dt时间液面下降时间液面下降dh，液面直径液面直径 为为D，容器排空时间为容器排空时间为T。 2 2 4 d Qgh p m= 0 2 2 00 1 2 ThD Tdtdh dghm = D2 D1 h0 h dh d UnRegistered 2014/6/3 10 5-20 120 20cm,10cm,10cm,0.5cm,0.62DDhdm= D2 D1 h0 h dh d 0 2 2 0 1 2 hD Tdh dghm = D 12 22 0 ()DD DDhDh h - =+=+ 0 2 2 2 0 ()1 2 h Dh Tdh dghm + = 0 21/23/25/2 220 2 142 2 352 h TD hD hh dgm =+ 5/25/25/2 2 142 2 0.10.10.1172.04s 350.62 0.00519.6 T =+= 5-20