中国矿业大学流体力学第五章习题课

1、第五章 粘性流动与水力计算习题课1. 设有两条材料不同而直径均为100mm的水管，一为钢管 (当量粗糙度为0.46mm)，另一为旧生铁管(当量粗糙度为0.75mm)，两条水管流量均为20Ls，水的运动粘性系数=1.3110-6m2/s。试分别求两管单位长度沿程阻力。解：水的流速，得雷诺数对钢管，查莫迪图， ，沿程阻力对生铁管，查莫迪图，沿程阻力2. 用新铸铁管(=0.3mm)输送水，水的运动粘性系数=1.3110-6m2/s。流量，在的管道上沿程损失为2m（水柱），试求管道直径。3. 加热炉消耗的重油，重油的密度为，运动黏度。如图所示，压力油箱位于喷油器轴线以上h=8m处，而输油管的直径d=2

2、5mm，长度l=30m。求在喷油器前重油的表压？（不计局部损失）4. 水箱中的水从扩张管嘴流到大气中，直径=100mm，该处绝对压强=0.5大气压，直径=150mm，试求水头，水头损失忽略不计。解：（1）以出水管轴线为基准面，列管径与处的伯努利方程，可得：取，kPa（m/s）（2）从液面到短管出口列能量（伯努利）方程。（m）5. 润滑油在圆管中作层流运动，已知管径d=1cm，管长l=5m，流量Q=80cm3/s，沿程损失hf=30m(油柱)，试求油的运动粘度。6. 有一梯形断面的排水沟，底宽b=70cm，断面的边坡为1：1.5，当水深h=40cm，断面平均流速v=2.0cm/s，水的运动粘性系

3、数=1.3110-6m2/s，试判别此时的水流形态。如果水深和水温都保持不变，问断面平均流速减到多少才是层流？解：水力直径为，层流和紊流都可能存在。水流为层流时，故7. 如图所示从一平水箱中引出一条长50m，直径为100mm的管道，在管中间安装一个闸阀(处于半开)，局部阻力系数为2.5。当水头H=4.0m时，已知其沿程阻力系数为0.025，试求此时的流量，井绘出水管的总水头线和测压管水头线。解：进口损失系数为0.5，所以由得，流速流量为；8. 有一如图所示的水平突然扩大管路，已知直径d1=5cm，直径d2=10cm，管中水流量Q=0.02m3s。试求U形水银压差计中的压差读数h。 解：U形水银

4、压差计两口之间伯努利方程为：查表得局部阻力系数：，流速，由得，所以9. 流速由V1变为V3的突然扩大管，为了减小阻力，可分两次扩大，问中间级V2取多大时，所产生的局部阻力最小？比一次扩大的阻力小多少？提示：解： 求V2一次扩大的损失：两次扩大的损失：当V1、V3确定时，产生的最小阻力的值V2由下式求出：所以， 即分两次扩大最多可减少一半损失。10. 图示一输水管路，总流量Q100L/s，各段管径、长度及沿程损失系数分别标于图中，试确定流量Q1、Q2及AB间的水头损失为多少（不计局部损失）？解：又 （2）由（1）、（2）得Q10.0446m3/s44.6L/sQ20.0554 m3/s55.4L

5、/s11. 图示一管路系统，CD管中的水由A、B两水池联合供应，不计局部水头损失。已知L0500m，L1500m， L2300m，d00.25m，d10.2m，00.025，10.029，20.026， Q0100L/s。求Q1、Q2及d2解： AD伯努利方程：BD伯努利方程：d2=0.242m12. 用实验方法测得从直径d10mm的圆孔出流时，流出容积的水所需时间为32.8s，作用水头为2m，收缩断面直径dc8mm。试确定收缩系数、流速系数、流量系数和局部阻力系数的大小。（按定常出流计算）解：收缩系数又13. 如下图所示：水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成的管道，已知，两管段长均为L=，沿程阻力系数求