工程流体力学4习题

1、习题4. 1,流体力学第四章 作业,有一圆管，直径为10mm，断面平均流速为0.25m/s，水温为10，试判断水流形态。若直径改为25mm，断面平均流速与水温同上，问水流的形态如何？若直径仍为25mm，水温同上，问流态由紊流变为层流时的流量是多少？,解：查表，得10时水的运动黏度为1.30810-6m2/s,作层流。,若直径改为25mm,直径为10mm，,为紊流。,流态由紊流变为层流时,习题4. 5,相对密度0.85，=0.125cm2/s的油在绝对粗糙度=0.04的无缝钢管中流动，管径d=30cm，流量Q=0.1m3/s，试判断流动状态并求：（1）沿程阻力系数；（2）层流底层的厚度；（3）管

2、壁上的切应力0。,解：,作紊流。,（1）沿程阻力系数,首先判断流态,相对粗糙度,Re,阻力区域处于光滑管区,（2）层流底层的厚度,（3）管壁上的切应力0,习题4. 6,如图所示，水从直径d、长l的铅垂管路流入大气中，水箱液面的高度为h，管路局部阻力可忽略，其沿程阻力系数为 。（1）试求管路起始断面A处的压强；（2）h等于多少，可使A点的压强等于大气压？（3）试求管中的平均速度；（4）h等于多少，可使管中流量与l无关？（5）如果d=4cm，l=5m，h=1m， =0.04，试求A点（即x=0）及x=1、2、3、4m各处的压强。,1,3,3,1,解：选取1-1和3-3断面列伯努利方程,2,2,选取

3、2-2和3-3断面列伯努利方程,联立，得,A点为大气压，,式中,（3）,（4）,得,（5）,A点压强：,某点x处的压强：,x=1,2,3,4,习题4. 9,设圆管直径d=20cm，管长l=1000m，输送石油的流量Q=40L/s，运动黏度=1.6cm2/s ，试求沿程损失hf,解：,作层流。,首先判断流态,习题4. 11,一矩形风道，断面为1200mm600mm，通过45的空气，风量为42000m3/h，风道壁面材料的当量绝对粗糙度=0.1mm，求风道的沿程阻力系数。并与莫迪图查得的值进行比较。,解：,相对粗糙度,雷诺数,查表1.4，按插值法，空气在45时的运动黏度： =18.110-6m2/

4、s,4Re(R)=7.16105,阻力区域处于过渡区,查莫迪图，,习题4. 12,如图4.29所示，一突然扩大管路，H为扩大前后的测压管水头差，若大、小管中流速分别保持不变，求能使H达到最大值的大管径D和小管径d之比，并以小管的流速表示H的最大值Hmax。,解：,取如图所示过流断面，列伯努利方程：,取,由连续性方程，,当,时，,即 时H最大。,习题4. 20,两条直径不同的管路将水池A、B连接起来，如图4.36所示，已知：d1=200mm，l1=15m，d2=100mm，l2=20m，管壁粗糙度 =0.8mm，H=20m，管路上装有d/r=0.5的弯头两个，闸阀全开，水的温度t=20，问此管路的流量是多少？,解：,解：,取如图所示过流断面，列伯努利方程：,从1-1断面流至2-2断面的水头损失：,由连续性方程，,相对粗糙度,查莫