流体力学答案

第一章习题简答13为防止水温升高时，体积膨胀将水管胀裂，通常在水暖系统顶部设有膨胀水箱，若系统内水的总体积为10M3，加温前后温差为50，在其温度范围内水的体积膨胀系数V00005/。求膨胀水箱的最小容积VMIN。锅炉散热器题13图解由液体的热胀系数公式，DTV1据题意，V00005/，V10M3，DT50故膨胀水箱的最小容积3250105MDV14压缩机压缩空气，绝对压强从PA升高到PA，温度从486795108420升高到78，问空气体积减少了多少解将空气近似作为理想气体来研究，则由得出RTP故341/162073869MKGRTP8041568/25211212352MV15如图，在相距40MM的两平行平板间充满动力粘度07PAS的液体，液体中有一长为A60MM的薄平板以U15M/S的速度水平向右移动。假定平板运动引起液体流动的速度分布是线性分布。当H10MM时，求薄平板单位宽度上受到的阻力。解平板受到上下两侧黏滞切力T1和T2作用，由可得DYUA（方向与U12U15TA0768404NH相反）16两平行平板相距05MM，其间充满流体，下板固定，上板在2N/M2的力作用下以025M/S匀速移动，求该流体的动力黏度。解由于两平板间相距很小，且上平板移动速度不大，则可认为平板间每层流体的速度分布是直线分布，则，得流体的动力黏度为UADYTSPA431025017温度为20的空气，在直径为25CM的管中流动，距管壁上1MM处的空气速度为3CM/S。求作用于单位长度管壁上的黏滞切力为多少解温度为20的空气的黏度为183106PAS如图建立坐标系，且设UAY2C由题意可得方程组CAC22015031解得A1250，C0195则U1250Y20195则YDYDYU912PADYUAT56104801251025138（与课本后的答案不一样。）18如图，有一底面积为08M02M的平板在油面上作水平运动，已知运动速度为1M/S，平板与固定边界的距离10MM，油的动力粘度115PAS，由平板所带动的油的速度成直线分布，试求平板所受的阻力。题18图解NUADYT4180281519某圆锥体绕竖直中心轴以角速度15RAD/S等速旋转，该锥体与固定的外锥体之间的间隙1MM，其间充满动力粘度01PAS的润滑油，若锥体顶部直径D06M，锥体的高度H05M，求所需的旋转力矩M。题19图解取微元体，微元面积COS2DHRLDA切应力YUT微元阻力矩DMDTR阻力矩MNHTGDHTTGRDHRARTMHH1378501462COS421COS2134303030第二章习题简答21题21图示中的A、B点的相对压强各为多少单位分别用N/M2和MH2O表示题21图解OMHPAGHPBA2232940381050522已知题22图中Z1M，H2M，试求A点的相对压强。解取等压面11，则PAGHZPA310892189023已知水箱真空表M的读数为098KPA，水箱与油箱的液面差H15M，水银柱差，求为多少米M20H3/K80油1解取等压面11，则MGHHPHGHHGHAA658901205123821211油油24为了精确测定密度为的液体中A、B两点的微小压差，特设计图示微压计。测定时的各液面差如图示。试求与的关系及同一高程上A、B两点的压差。解如图取等压面11，则（对于A段空气产生的压力忽略不计）得BGB1取等压面22，则GHBAGPHBA25图示密闭容器，压力表的示值为4900N/M2，压力表中心比A点高04M，A点在水面下15M,求水面压强。解PAGHHP580140984026图为倾斜水管上测定压差的装置，已知，压差计液面之差，CM2ZCM12H求当（1）的油时（2）为空气时A、B两点的压差分别为多少31K/M91解（1）取等压面11OMHPAGHZPGHABB211190218650298092（2）同题（1）可得AGHABB2087412098（第2小题跟课本后的答案不一样，课本为005MH2O）27已知倾斜微压计的倾角，测得，容器中液面至测压管口高度35L,求压力。M10HP解30SINGLHPPAGL147059830SIN28如图所示，U型管压差计水银面高度差为。求充满水的A、B两容器CMH内的压强差。解取等压面11PAGHPGHHBA158209813229一洒水车以等加速度在平地上行驶，水车静止时，B点位置2/SMA，求运动后该点的静水压强。MX51H解由自由液面方程可得MZHXGA150089故B点的静水压强为115MH2O210正方形底、自重的容器装水高度，2BNG4MH150容器在重物的牵引力下沿水平方向匀加速运动，设容器底与桌面间的固体NQ摩擦系数，滑轮摩擦忽略不计，为使水不外溢试求容器应有的高度。3FH解对系统进行受力分析，可得22/1968925038915018940SMMQGFAANVGG选坐标系0XYZ,O点置于静止时液面的中心点，OZ轴向上，由式ZDYYXXDP质量力XA,Y0,ZG代入上式积分，得CGZAXP由边界条件，X0,Z0,PPA,得CPA则令PPA,得自由液面方程GZ使水不溢出，X01M,MX0631896所以容器的高度HHZ01500630213M211油槽车的圆柱直径，最大长度，油面高度，油的比重DL5B1为。90（1）当水平加速度时，求端盖A、B所受的轴向压力。2/SA（2）当端盖A上受力为零时，求水平加速度是多少。A解（1）选坐标系0XYZ,O点置于静止时液面的中心点，OZ轴向上，由质量力XA,Y0,ZG可得CGZAXPO点处XY0,得C0则NSPPPAGBLAGZAXZPBA130296152015208925662102（2）ZA2/589SMLGBA212圆柱形容器的半径，高，盛水深，若容器以等CR1CH50CMH30角速度绕轴旋转，试求最大为多少时不致使水从容器中溢出。Z解因旋转抛物体的体积等于同底同高圆柱体体积的一半，因此，当容器旋转使水上升到最高时，旋转抛物体自由液面的顶点距容器顶部H2HH40CM等角速度旋转直立容器中液体压强的分布规律为02PGZRP对于液面，PP0,则，可得出GRZ22R将ZH,RR代入上式得SRH/671815049213装满油的圆柱形容器，直径，油的密度，顶盖中心CMD3/0MKG点装有真空表，表的读数为，试求（1）容器静止时，作用于顶盖上总压力的大PA490小和方向；（2）容器以等角速度旋转时，真空表的读数值不变，作用于顶盖上2S总压力的大小和方向。解（1）方向竖直向下NAPP2468049（2）如图建立直角坐标系，根据CGZRP在O点,R0,Z0,P4900PA,代入上式可得，C4900PA令Z0得4902RP则方向竖直向上NDRDPPD372040214顶盖中心开口的圆柱形容器半径为，高度为，顶盖重量为MR40MH0，装入的水后以匀角速度绕垂直轴转动，试求作用在顶NG535MV1S盖螺栓组上的拉力。题214图解如图建立坐标系MRVHV50222旋转形成的抛物体的体积应等于容器内没装水部分的体积，则12HHRHR将ZH，10S1,代入自由表面方程为可得2HGRZ2MGRGH5710894011010则HHR355722等角速旋转直立容器中液体压强分布规律为0PGZRP由于容器的顶盖中心开口，则P00本题均指相对压强将10S1，R03，ZH0571M，P00代入上式得59622RGZRNGPFNRDDRDP51305185180962435403540（与课本后的答案不一样，课本为12486N。）215直径D600MM，高度H500MM的圆柱形容器，盛水深至H04M，剩余部分装以密度为08G/CM3的油，封闭容器上部盖板中心油一小孔，假定容器绕中心轴，等角速度旋转时，容器转轴和分界面的交点下降04M，直至容器底部。求必须的旋转角速度及盖板、器底的最大、最小压强。题215图解如图建立坐标系根据质量守恒可得222036450614MHHDRR等压面当RR,ZH,代入上式得GRZ212560389SRGZ盖板中心的压强最小，PMIN上0盖板边缘压强最大，0MAXPZP上则OHGHP204508油油OMHPGDPZRP2220MAX1548935160油上器底的最小压强也在器底的中心，PMIN下P油04MH2O边缘压强最大，PMAX下PMAX上H11505165MH2O216矩形平板闸门一侧挡水，门高，宽，要求挡水深度超过HB801H时，闸门即可自动开启，试求转轴应设的位置。M2Y题216图解先求出作用点MBHHAYIYCD5618052022131要使挡水深度超过时闸门自动开启，转轴应低于闸门上水静压力的作用点。所以转1HM2轴应设的位置为YH1YD2156044M218蓄水池侧壁装有一直径为D的圆形闸门，闸门平面与水面夹角为，闸门形心C处水深，闸门可绕通过形心C的水平轴旋转，证明作用于闸门水压力对轴的力矩与形心CH水深无关。证明圆心处压强为,闸门所受压力大小为,压力中心D到圆心C点CGH4/2GHC距离为,对园,因而所求力矩为CAYJ/64/4DRJASINC,约去后得到一常数42DGHC6/2SINCC219金属的矩形平板闸门，门高，宽，由两根工字钢横梁支撑，挡MH3B1水面于闸门顶边齐平，如要求两横梁所受的力相等，两横梁的位置应为多少。21,Y题219图解先求出闸门所受的水静压力和作用点MBHAYIGHPCDX21351213横梁所受力则GP12141MHYH413231则由力矩平衡可得21YPYMD58621220如图217所示的挡水板可绕N轴转动，求使挡板关紧所需施加给转轴多大的力矩。已知挡板宽为，。M21B81HM612题220图解左侧的静水压力及其作用点NBHGAHPXC3762180298211MYID821311右侧的水静压力及其作用点MHYNBGAPDXC0671321502698222对N点求矩，可得力矩MNYPMD18056785228761221折板ABC一侧挡水，板宽，高度，倾角，试求作01B21H4用在折板上的静水总压力。题221图解KNAHGPBABAB61928921KPPKNYBCXABYCXC985861954SIN2514SIN2221总222已知测222图示平面AB的宽，倾角，水深，试求支杆M0B4M3H的支撑力。题222图解KNAHGPC3762145SIN2389HD要使板平衡，则力偶相等，得KNHHPFPYHD64132762SINSIN224封闭容器水面的绝对压强，容器左侧开的方形孔，20/1MKPM2覆以盖板AB，当大气压时，求作用于此板上的水静压力及作用点。2/798KNA题224图解MAYIYKNGHPPHCDEC0526SIN341/8934260SIN20798310故水静压力的作用点位于距离形心C005M的下方。226如图，一弧形闸门AB，宽B4M，圆心角45，半径R2M，闸门转轴恰与水面齐平，求作用于闸门的静水总压力。解闸门所受的水平分力为PX，方向向右，即NRBRPOOX392045SIN245SIN2098SINSI21980闸门所受的垂直分力为PZ，方向向上NRRGVOZ23754CS25SIN213604598II02闸门所受水的和力NPZX36合力压力与水平方向79ARCTNX227图示一球形容器由两个半球铆接而成，铆钉有N个，内盛重度为的液体，求每一个铆钉所受的拉力。题227图解31342122RHGNRHRGNVP总229某圆柱体的直径，长，放置于的斜面上，求作用于圆柱体上MDL560的水平和铅直分压力及其方向。解水平方向分力大小方向水平向右KNHLGAPCXCX524189铅直方向分力大小KNLDVZ120531321方向铅直向上230图示用一圆锥形体堵塞直径的底部孔洞，求作用于此锥形体的水静压力。MD解由于左右两边受压面积大小相等，方向相反，故PX0313221321VGVGPVGZZZ侧面上表面侧侧面上上表面NVGPHRRHVRZK21906478353501245012222211则而所以PPZ12KN，方向向上。232内径的薄壁钢球贮有的气体，已知钢球的许用拉应力MD3PAP67是，试求钢球的壁厚。A7106XT题232图解极限状态钢球的拉力RT2气体压力按曲面压力分析。考虑X方向力的平衡，因，故2RAXPPX据平衡方程TPX即22RPR得M1840657147（与课本后的答案不一样，课本为00184M。课本答案应该是错的）第三章习题简答31已知流体流动的速度分布为，求通过2YXUXYU2的一条流线。1,YX解由流线微分方程得则有YXUDDYX两边积分可得YXYD22C32即0623C将X1,Y1代入上式，可得C5，则流线方程为523YX（与课本后的答案不一样，课本为。课本答案应该是错的）023YX33已知流体的速度分布为（0，0）TUYX00试求流线方程，并画流线图。解由流线微分方程得则有YXDDYX两边积分可得TYDTX00C2流线方程为C235以平均速度流入直径为D2CM的排孔管中的液体，全部经8个直径SMV/51D1MM的排孔流出，假定每孔出流速度依次降低2，试求第一孔与第八孔的出流速度各为多少题35图解由题意得V2V112，V3V1122，V8V1127根据质量守恒定律可得2823221283444DVDVDVDQQSMDV/480910259819122188312则V8V1127804127698M/S（与课本后的答案不一样，课本为804M/S和698M/S。课本和答案应该是错的）36油从铅直圆管向下流出。管直径，管口处的速度为，试求CD10SMV/41管口处下方H15M处的速度和油柱直径。题36图解取11和22断面，并以22断面为基准面列11、22断面的伯努利方程222121221/6541890SMVGHVPGH由连续方程得214DCDV0238利用毕托管原理测量输水管的流量如图示。已知输水管直径D200MM，测得水银差压计读书60MM，若此时断面平均流速，这里为毕托管前管轴上PHMAX84UAX未受扰动水流的流速。问输水管中的流量Q为多大题38图解由题意可得SMDVQUSMHGHG/102423438508/85316912MAXAX39水管直径50MM，末端阀门关闭时，压力表读值为21。阀门打开后读2/KN值降至55，如不计水头损失，求通过的流量。2/MKN题39图解根据能量守恒定理可得SLSMDVQPGV/910/054654/56122322121310水箱中的水从一扩散短管流到大气中，直径，该处绝对压强MD大气压，直径，求水头H，水头损失忽略不计。5PMD1502题310图解以00截面为基准面,列22、33截面的伯努利方程GHVHGV20得列11、22截面的连续方程GHDVDV24412412221得列11、22截面的伯努利方程GPGP20201将P105PA，P2PA及式和式代入上式中，得MHDAA23110659805984142311同一水箱上、下两孔口出流，求证在射流交点处，。21YH题311图解列容器自由液面0至小孔1及2流线的伯努利方程，可得到小孔处出流速度2VGH。此公式称托里拆利公式（TORICELLI），它在形式上与初始速度为零的自由落体运动一样，这是不考虑流体粘性的结果。由1YT公式，分别算出流体下落Y距离所需的时间，其中1212YTG，经过及T时间后，两孔射流在某处相交，它们的水平距离相等，即12VT，其中1H，22VGH，因此YYG即12312水自下而上流动，已知、，U型管中装有水银，CMD301CD152A80CM、B10CM，试求流量。题312图解取等压面33GBHGPAPBAH212列11、22截面的伯努利方程，并以11为基准面HGPDGQDQPDVVVG2142124221212880,代入得而将及各数据代入上式BHPHG211013650389421242QHBDHGSMQ/0913解得313离心式通风机用集流器A从大气中吸入空气，直径处接一根细玻MD20璃管，已知管中的水上升，求进气流量（空气的密度）。MH1503/91KG题313图解取等压面33GHPGP水水220列11、22截面的伯努利方程GV02SMDGHDVQGP/51204291580424322水水水则314由喷嘴射出速度的自由射流，欲达到H2M，试问喷嘴轴线的倾斜SMV/7角是多少题314图解由能量守恒定理可得386940ARCSIN940722ISIN2VGH315倾斜水管上的文丘里流量计，倒U形差压计CMD1CD152中装有比重为的轻质不混于水的液体，其读数为，收缩管中的水头60H0损失为管中速度水头的，试求喉部速度与管中流量。1D202VQ题315图解列11、22截面的伯努利方程GVPZGVZ2021211连续方程代入伯努利方程可得1214DVDGVDVGPZPZ280280411224而HHGPZ621则VDV40802241SMDVQGH/02781549274/380124412316高层楼房煤气立管B、C两个供煤气点各供应的煤气量。SMQ/023假设煤气的密度为，管径50MM，压强损失AB段用计算,BC段用3/60KG1V,假定C点要求保持余压为，求A点酒精（）液24V2/N3/86KG酒面应有的高差（空气密度为）。321KG题316图解由题意可求得SMDQVSMDQV/180542/72054221取断面11、22，列出伯努利方程MGPHPAZGPVPPVZGALLA64089635260892180642370371860221221121221317锅炉省煤器的进口处测得烟气负压，出口负压OMHH2150。如炉外空气，烟气的平均，两测压断面OMHH2203/21KG3/6KG高差H5M，试求烟气通过省煤器的压强损失。题317图解本题要应用非空气流以相对压强表示的伯努利方程形式。由进口断面11至出口断面22列伯努利方程PVZGVPA22121式中0598709PA264V1V2故125164P得6374PAP318图为矿井竖井和横向坑道相连，竖井高为200M，坑道长为300M，坑道和竖洞内气温保持恒定，密度，坑外气温在清晨为，CT153/18KGC5，中午为，问早午空气的气流流向及气流速度30/29MKG2030/6M的大小。假定总的损失。V29V题318图解因为空气是由高温区向低温区流动，所以早上空气是由坑内流向坑外，下午则是由坑外流向坑内。取断面11、22，列出伯努利方程29221201VPZGVP早上02212VZGSMVV/0562189108922解得中午2012VZGSMVV/582218910962解得319如图所示，已知离心泵的提水高度，抽水流量，效率MZ2SLQ/35。若吸水管路和压水管路总水头损失，电动机的效率，820OHH15902试求电动机的功率。P解以吸水池面为基准面，列11、22截面的伯努利方程212211LMGVPZHGVPZ即500得HM215M所以电动机的功率KWQPM479508213921题319图题320图321将一平板放在自由射流之中，并垂直于射流轴线，该平板截去射流流量的一部分，并引起射流的剩余部分偏转一角度。已知，试求1QSLQSSMV/1,/6,/30射流对平板的作用力F以及射流偏转角，不计摩擦力与液体重量的影响。解设水柱的周围均为大气压。由于不计重力，因此由伯努利方程可知VV1V230M/S由连续方程Q得310361204/S取封闭的控制面如图，并建立XOY坐标，设平板对射流柱的作用力为F（由于不考虑粘性，仅为压力）。由动量定理方向COS2V即103601430COSAY方向SIN2Q即SI4故30代入A式56NF即作用在板上合力大小为，方向与F方向相反题321图题322图322求水流对1M宽的挑流坎AB作用的水平分力和铅直分力。假定A、B两断面间水重为269KN，而且断面B流出的流动可以认为是自由射流解列00、11截面的伯努利方程GVV2062120根据连续方程10AVQ得10V由两式可得V0162M/S，V1566M/S列11、22截面的伯努利方程G29621将V1566M/S代入上式，解得V2511M/SSMAQ/4031KNVQGHVPFX738654COCOS212221动量定理可得KQVGFY98145SIN402316945SIN2所以水流挑流坎AB作用的水平分力为873KN，方向为沿X轴正向；铅直分力1498KN，方向为沿Y轴负向。323水流垂直于底面的宽度为12M,求它对建筑物的水平作用力。解以00面为基准面，列11、22截面的伯努利方程GVV095根据连续方程21AVQ得21V由两式可得V12572M/S，V24287M/SSMA/6345721又NBGHPP1320598021847622动量定理可得NVQPF52727431031221题323图题324图324如图所示在矩形渠道重修筑一大坝。已知单位宽度流量为，上游水深，求下游水深及水流作用在单位宽度坝上的/1MSQMH512H水平力F。假定摩擦阻力与水头损失可忽略不计。解以00面为基准面，列11、22截面的伯努利方程GV02根据连续方程21AVQ得21HVQ由两式可得V128M/S，V2859M/S，H2163M/S又NGP50980211813622动量定理可得KNVQPF425940813501221325已知一个水平放置的90弯管输送水D1150MM，D275MM，P1206105PA，Q002M3/S求水流对弯管的作用力大小和方向（不计水头损失）。解SMDAV/124215722取11、22两断面列伯努利方程GV21P所以，PAP521210964对选取的控制体列动量方程X方向011VQRAPXY方向22Y所以，NRRYX95836Y7214XARCTG所以，水流对弯管壁的作用力为F的反作用力F，大小相等，方向相反。题325图题326图326旋转式喷水器由三个均布在水平平面上的旋转喷嘴组成；总供水量为Q，喷嘴出口截面积为A，旋臂长为R，喷嘴出口速度方向与旋臂的夹角为。1不计一切摩擦，试求旋臂的旋转角速度2如果使已经有角速度旋臂停止，需要施加多大的外力矩M解1由题意可得则在圆周切线方向的投影速度为AQV3SIN3SIAQVSINR2外力矩SIN3212RVRVQFRM第四章习题简答42管径，管长的水平管中有比重为09油液流动，水银差压计读CMD5L6数为，三分钟内流出的油液重量为。管中作层流流动，求油液的运动H214N50粘度。解管内平均流速为SMQV/6041/1890/22园管沿程损失HF为水银油0142136/0912004M园管沿程损失HF可以用达西公式表示,对层流,有GVDLHFRE/,但,从而,代入已知量,可得到FGDLV264REVDRELF642SM/105972题42图44为了确定圆管内径，在管内通过的水，实测流量为，SCM/0132SCM/35长管段上的水头损失为水柱。试求此圆管的内径。M15CM2解4222184664REGDLQDGLLVGDLVLHFGDLQ0908921351218446比重,的油在粗糙度的无缝钢管中流50SM/24M动，管径，流量,求沿程阻力系数。CM33解当RE4000时，使用光滑管紊流区公式786D。2370RE1园管平均速度,流动的,SDQV/41/395REVD,从而9898267D0218/2103237O48输油管的直径,流量，油的运动黏度,M50HQ6SCM/2试求每公里长的沿程水头损失。解361422DQVMGVDLHF743089256106492RE4410长度，内经的普通镀锌钢管，用来输送运动粘度ML10的重油，已经测得其流量。求沿程损失为多少S103524SQ/3解园管平均速度,流动的,SDQV/209614/26815REVD,038RE/3164025MGVLHF7412混凝土排水管的水力半径，水均匀流动的水头损失为，粗糙R5K1M系数，试计算管中流速。N解01LHJF用谢才公式求流速SMRJNJCV/421050141616415水管中的水通过直径为，长度为，沿程阻力系数为的铅直管向大气中泄DL水如图。求为多大时，流量与无关。HQL解取11、22断面列伯努利方程FHGVL2DFLHDLHGV12LHGQ242所以，当DH时，Q与H、L无关。416如题416图，水从直径，长的铅垂管路流入大气中，水箱中液面高度为，DLH管路局部阻力可忽略，沿程阻力系数为。（1）求管路起始断面A处压强。（2）H等于多少时，可使A点的压强等于大气压。解（1）设A断面上的压强为，对液面及A断面列伯努力方程P即PGV对A断面稍后和管出口断面稍前列伯努力方程并将上式代入GVDLGVA22由此可得1DLHPA（2）A处压强为大气压，即表压强为零。由上式可得0H即时，A断面处表压强为零。DH417一输水管直径，管长，管壁的切应力，求在MD25L202N/M46长管上的水头损失及在圆管中心和处的切应力。M20R1解由有在园管中心R0,LPRAPRL275/46/切应力在R100MM处,切应力LPR2APLPR83620147水头损失MGHF150418从相对压强的水管处接出一个橡皮管，长，直径PAP5049ML1，橡皮管的沿程阻力系数，在橡皮管靠始端接一阀门，阀门的局部CD2102阻力系数，求出口速度。7解列橡皮管进,出口两端伯努力方程GVDLGPM2VSM02451802457195题418图题419图419长管输送液体只计沿程损失，当，L一定，沿程损失为时，管路输送功H3/H率为最大，已知,管路末端可用水头，管路末端可用MH4127L502H功率为,求管路的输送流量与管路直径。KW10解管路输送功率为QHNF32输送流量SMHQ32147891023沿程损失522263DGQLDGLVDLHF034178901631625GLD0507M420水从封闭容器沿直径,长度的管道流入容器，若容器AMD5LB水面的相对压强为2个工程大气压，,局部阻力系数，A1PH15250进，沿程阻力系数，求流量。40阀30弯0Q解列11、22两断面的伯努利方程98023450210982598012221VVGDLGHGPH弯阀进解得SMV/342SMDVQ/43432题420题421图421水箱中的水通过等直径的垂直管道向大气流出。如水箱的水深，管道直径,HD管道长，沿程摩阻系数，局部水头损失系数，试问在什么条件下，流量随管长的增L加而减小解（1）对液面及出流断面列伯努力方程GVDLGVLH22DLHGDVQL12412要使流量随管长的增加而减小，则/0DL422一条输水管，长，管径，设计流量。水的运动M13DSLQ/84粘度为，如果要求此管段的沿程水头损失为，试问应选择SC/0132MHF057相对粗糙度为多少的管道。DK/解SDQV/2130482029357922LVGHLHFF103RE4由于RE2000，流动是紊流根据RE和查莫迪图，得0004MMDK/（课本后的答案为12MM,很明显课后答案是错的。）423水管直径为，、两断面相距，高差，通过流量，M5012M153SLQ/6水银压差计读值为，试求管道的沿程阻力系数。2解SDQAV/063422列1、2两断面的伯努利方程GVDLGPZVGPZ22211由题意可得V1V2VHHZZHGHG21将上述两式代入伯努利方程可得GVDLG202631589013622LVDHHG题423图题424图424两水池水位恒定，已知管道直径，管长，沿程阻力系数CMD10L20，局部水头损失系数，通过流量。试求04280弯26阀SLQ/65水池水面高差。H解SDQAV/314522列11、22两断面的伯努利方程LHH00GVGVDLHMFL232阀弯则GVGVDLHHL232阀弯M93826083104）（阀弯课本后的答案为439M425自水池中引出一根具有三段不同直径的水管如图所示。已知，MD50，局部阻力系数，设沿程阻MD2LH150进阀力系数，求管中通过的流量并绘出总水头线与测压管水头线。03题425图解以00截面为基准面，列11、22截面的伯努利方程LHGVH201GVDDGVDGVHLLLHMFMFL215021211211221阀进则GVDGVDGVDLGVDLDLGVHL21502122211211112阀进由连续方程可得，代入上式，得1SMDDDDLDGHVGVLDHGVL/2152015201520130521895/2150121542541122421阀进阀进SLMDVQ/42/104250421431426圆管和正方形管的断面面积、长度、沿程阻力系数都相等，且沿程水头损失也相等，试分析两种形状管道的流量之比。方圆Q/解LGHDAGADLGVLH222圆圆LQLVLEE222方方06142/2ADLAGHLDQEE方圆427水平管路直径由突然扩大为，在突然扩大的前后各安装CMD41CM82一测压管，读得局部阻力后的测压管比局部阻力前的测压管水柱高出。求管中CH的流量。解对突然扩大前后断面列伯努利方程式，则FHGVPG2211212221221VGVVGHF由连续方程，21DV将代入，41221DV则，GHDV12所以，422DVQSM/0327148904221题427图题428图428直立的突然扩大管路，已知，MD150D302MH51，试确定水银比压计中的水银液面哪一侧较高，差值为多少SMV/32解对11、22截面列伯努利方程式，则GVAGVPGH22121由连续方程V1A1V2A2得SMDV/503211代入上式得MHGVDHGVGP254189231503221221221所以右侧的水银液面高列33等压面方程MHGHGHPHHGHH2301360525454412课本后的答案为0219M429水平突然缩小管路的，水的流量。用水银CD1C12MIN23Q测压计测得。求突然缩小的水头损失。CMH8解对突然缩小前后断面列伯努利方程式，则J221HGVPG，212JH由测压计知HGPHG621SMDQV/2410648521所以，水柱HF7890612课本后的答案为0268MH2O题429图题430图430如图所示，水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成的管道。已知直径，管道的当量糙度，水温为。MD150D752ML0MK60C02若管道出口流速，求（1）水位。（2）绘出总水头线和测压管水头线。SV/H解（1）20水的运动黏度为1007106M2/S由连续方程，得21SDV/50172211,450075RE61DV14907RE62DV，1K08562K根据RE和查莫迪图，得10039，20036D/对液面及出流断面列伯努力方程210LHGVHMGVDLDLLGVLH34589250103982150707561212150212221课本后的答案为544M2第五章习题简答51有一薄壁圆形孔口，直径D10MM，水头H为2M。现测得射流收缩断面的直径DC为8MM，在328S时间内，经孔口流出的水量为001M3，试求该孔口的收缩系数，流量系数，流速系数及孔口局部损失系数。解6401822DACSMQV/3/42262097640119708622GHVG52薄壁孔口出流，直径D2CM，水箱水位恒定H2M，试求（1）孔口流量Q；（2）此孔口外接圆柱形管嘴的流量QN；（3）管嘴收缩断面的真空高度。题52图解（1）孔口出流流量为SLSMGHAQ/219/10298204623（2）LN/68（3）真空高度GPCV48127053水箱用隔板分为A、B两室，隔板上开一孔口，其直径D14CM，在B室底部装有圆柱形外管嘴，其直径D23CM。已知H3M，H305M试求（1）H1，H2；（2）流出水箱的流量Q。题53图解隔板孔口的流量112GHAQ圆柱形外管嘴的流量1322HHG由题意可得Q1Q2，则121211308046HHHDGA解得MH071SLSMGAQMH/563/056792423573311254有一平底空船，其船底面积为8M2，船舷高H为05M，船自重G为98KN。现船底破一直径10CM的圆孔，水自圆孔漏入船中，试问经过多少时间后船将沉没。题54图解在船沉没的过程中存在21GHG得MGH508921SMAQ/106279214603船沉没过程中水自圆孔漏入的流量是不变的。另外，当H20时，H10125，则SQHT9410627583155游泳池长25M，宽10M，水深15M，池底设有直径10CM的放水孔直通排水地沟，试求放净池水所需的时间。解设孔口在某时间T的作用水头为H，DT时间内经孔口流出的水的体积DTGAT2又DT时间内游泳池水面下降DH，则体积减少为DVDH由连续方程可得DVQTHSGAHGHDTTHGAH8972406891046252220即56油槽车的油槽长度为L，直径为D，油槽底部设有卸油孔，孔口面积为A，流量系数为，试求该车充满油后所需卸空时间。题56图解在某时间T时，油槽中油面高度为H,DT时间内经孔口泄出的油的体积为DTGHAQT2又DT时间内游泳池水面下降DH，则体积减少为DHDLDLDHV222由连续方程可得VQT即DHLTGA22GALDGDHLTDHLTH2342058虹吸管将A池中的水输入B池，已知长度L13M，L25M直径D75MM，两池水面高差H2M，最大超高H18M，沿程阻力系数002，局部损失系数进口A05，转弯B02，出口C10，试求流量及管道最大超高断面的真空管度。题58图解这样简单短管道水力计算特点，应用公式有SLSMGHDLAGHDLAVQ/134/0143289012507302422232121SDAQV/754322列断面00、11伯努力方程LHGVPZ201又C1MGVDLGVHGVZPBALC1389205730289312212得59如图所示，用水泵自吸水井向高位水箱供水。已知吸水井水面高程为1550M，水泵轴线的高程为1596M，高位水箱水面高程为1795M，水泵的设计流量为0034M3/S，水泵吸、压水管均采用铸铁管，其长度分别为8M和50M，吸水管进口带底阀滤网的局部阻力系数152，管路中三个弯头的局部阻力系数均为202，水泵出口断面逆止阀和闸阀的局部阻力系数分别为365和401，水泵进口断面的允许真空度HV60MH2O。试确定（1）水泵吸、压水管直径D吸和D压；（2）校核水泵进口断面的真空度是否满足允许值；（3）若该水泵能够正常工作，其扬程H为多少（4）绘制水泵管路系统的测压管水头线和总水头线。题59图解（1）吸水管路V允许12M/S取D吸200MMMQD1902344吸压水管路V压2M/S取D压150MMV47压（2）MQV0821322103421031吸D列00、11截面的伯努利LHGPZ21又C1OMHHGVDLGVHGVZPGVLC2221121604589058034980569则所以水泵进口断面的真空度是满足允许值（3）71530302压DDQV913422MHHMMGVDLHLLLLL52846530215796538924105621037895284243222114510风动工具的送风系统由空气压缩机、贮气筒、管道等组成，已知管道总长L100M，直径D75MM，沿程阻力系数0045，各项局部水头损失系数之和44，压缩空气密度786KG/M3，风动工具要风压650KPA，风量0088M3/S，试求贮气筒的工作压强。题510图解SMDQV/9210758422KPAGHVPVDLHLL75260108976310298675232454221221511水从密闭容器A，沿直径D25MM，长L10M的管道流入容器B，已知容器A水面的相对压强P12AT，水面高H11M，H25M，沿程阻力系数0025，局部损失系数阀门V40，弯头B03，试求流量。题511图解列两液面的伯努力方程LHHGP021其中，代入上式得VDLHLGVDLGP2021SMDVQSMLGPHV/2504584/584304192192321课本后的答案为214M3/S512由水塔向水车供水，水车由一直径D150MM，长L80M的管道供水，该管道中共有两个闸阀和4个90弯头（003，闸阀全开A012，弯头B048）。已知水车的有效容积V为25M3，水塔具有水头H18M，试求水车充满水所需的最短时间。题512图解列水塔液面及管道出流断面的伯努利方程SMDLGHVGVDLHVZLL/2948012508319120221SVVT429542课本后的答案为334S513自闭容器经两段串联管道输水，已知压力表读值PM1AT，水头H2M，管长L110M，L220M，直径D1100MM，D2200MM，沿程阻力系数12003，试求流量并绘总水头线和测压管水头线。题513图解可将本题看成简单长管的水力计算，不计流速水头和局部水头损失。则作用水头MGPHM129802SLSHQQSDGLSL/5670813428/1938/3412122152552121课本后的答案为58L/S由于不计流速水头和局部水头损失，故其总水头线与测压管水头线重合，并且坡度沿流程不变的直线。具体结果如下图所示。515储气箱中的煤气经管道ABC流入大气中，已知测压管读值H为10MMH2O，断面标高ZA0、ZB10M、ZC5M，管道直径D100MM，长度LAB20M，LBC10M，沿程阻力系数003，管道进口E06和转弯的局部阻力系数B04煤气密度06KG/M3，空气密度12KG/M3，试求流量。题515图解PAGHP9801981水列11、22断面的伯努利方程SLDVQSMLZGPVDLZPVBEBEL/4910264/216401306589628211222212煤空气煤空气煤空气516水从密闭水箱沿垂直管道送入高位水池中，已知管道直径D25MM，管长L3M，水深