第三章液流型态及水头损失习题

.,第三章习题解答,.,3-3一矩形渠道，底宽为200cm，水深为15cm，若水流流速为0.5m/s，水温为20，试判断其流动型态。解：当t20时，0.0101cm2/s故渠道流态为紊流,.,3-5某二元明渠均匀流的流速分布规律为，如图所示。（1）断面平均流速v与表面流速u0的比值是多少？（2）求流速分布曲线上与断面平均流速相等的点的位置，即ym=？,.,35解：（1）单位宽度明渠通过得流量为断面得平均流速,.,（2）当uxv时，即,.,3-7试求前题圆管中，通过的流量为5000cm3/s，20000cm3/s，200000cm3/s时，液流型态各为层流还是紊流？若为紊流应属于光滑区、过渡粗糙区还是粗糙区，其沿程阻力系数各为若干？若管段长度为100m，问沿程水头损失各为若干？,.,解：（1）当故水流为紊流,.,判别紊流属于何区,.,（2）当,.,且属于过渡粗糙区故采用柯列布鲁克怀特公式求,.,（3）当,.,属于粗糙区，故采用尼库拉兹公式求出的值与假设相符合通过上述计算说明同一个管径的水管中流过不同的流量Q，其管壁可以是光滑区，或过渡粗糙区，也可以是粗糙区。,.,若l100m，求hf（1）（2）,.,（3）,.,3-8为了测定AB管段的沿程阻力系数值，可采用如图所示的装置。已知AB段的管长l为10m，管径d为50mm。今测得实验数据：（1）A、B两测压管的水头差为0.80m，（2）经90秒钟流入量水箱的水体积为0.247m3。试求该管段的沿程阻力系数值。,.,38解：流量,.,3-10为测定90弯管的局部水头损失系数值，可采用如图所示的装置。已知AB段管长l为l0m，管径d为50mm，该管段的沿程阻力系数为0.03，今测得实验数据：（1）A、B两测压管的水头差为0.629m（2）经2分钟流入量水箱的水量为0.329m3。试求弯管的局部水头损失系数值。,.,310解：流量,.,3-11如图所示，水从水箱A流入水箱B，管路长l为25m，管径d为25mm，沿程阻力系数为0.03，管路中有两个90弯管(d/p)=1及一个闸板式阀门(a/d)=0.5，当两水箱的水位差H为1.0m时，试求管内通过的流量为若干？,.,3-11解：以B水箱的水面为基准面，列11，22断面的能量方程,.,3.12水平突然扩大管路，如图所示，已知：直径d1=5cm，直径d210cm，管中流量Q20l/s，试求：U形水银比压计中的压差读数h。,.,3.13一直径沿程不变的输水管道，连接两水池，如图所示，已知管道直径d0.3m，全管长l90m，沿程阻力系数0.03，进口局部水头损失系数10.5，折弯局部水头损失系数2=0.3，出口水头损失系数31.0，出口在下游水面以下深度h2=2.3m，在距出口30m处设有一“U”型水银测压计，其液面h0.5m，较低的水银液面距管轴1.5m，试确定：(1)通过的流量Q以及两水池水面差Z；(2)定性绘出总水头线及测压管水头线。,.,解：以NN为等压面，求得22断面的压强为,以下游水池水面基准面写断面1-1，3-3能量方程,.,以管轴中心线为基准面，写2-2，3-3断面的能量方程,.,(4)水头线绘制,（自由出流）,.,（淹没出流）,(4)水头线绘制,.,测压管水头线和总水头线的绘制步骤：,水力学,a.根据各管的流量，计算相应的流速，沿程水头损失和局部水头损失,b.自管道进口到出口，计算每一管段两端的总水头值，并绘出总水头线。c.自总水头线铅直向下量取管道各个断面的流速水头值，即得测压管水头线。,（3）绘制总水头线和测压管水头线的原则,.,水力学,a.绘制总水头线和测压管水头线时，沿管长均匀分布；发生在局部的管段上，则在该断面上有两个总水头，一个是局部损失前的，一个是局部损失后的。b.在绘制总水头线时，应注意进口的边界条件,图5-3管道