流体力学习题解析

1、流体力学习题解析作者:日期:流体力学习题（五）5 - 1水流经变截面管道，已知细管直径d1,粗管直径d 2 = 2d 1,试问哪个截面的雷诺数大？两截面雷诺数的比值Re 1/R e2是多少？5-2水管直径d= 10c m,管中流速u = 1. 0m/s，水温为10C，试判别流态。又流速u等于多少时，流态将发生变化？5 - 3通风管道直径为 25 0 mm,输送的空气温度为 20C，试求保持层流的最大流量。 若输送空气的质量流量 为200kg/h,其流态是层流还是紊流？5-4有一矩形截面的小排水沟，水深1 5 cm,底宽20cm，流速0 .15m/s,水温10C，试判别流态。0.0048cm 2

2、/s,要确保每根水管中的5-5散热器由8X 12m m2的矩形截面水管组成，水的运动粘性系数为 流态为紊流（取Re40 0 0）以利散热，试问水管中的流量应为多少 ？尸0.2cm2/S,试求每公里管长的5-6输油管的直径d=150m m,流量Q= 1 6.3m 3/h,油的运动粘性系数沿程压头损失。I = 2m,实测油的流量 Q=77cm3/s,V和动力粘性系数5-7应用细管式粘度计测定油的粘度，已知细管直径 d= 6m m，测量段长水银压差计读数 h= 3 0 cm,油的重度 y8. 83 kN /m 3,试求油的运动粘性系数5 - 8为了确定圆管内径，在管内通过V为0.0 13c m2/s

3、的水，实测流量为35 cm 3/s,长15 m管段上 的压头损失为2cm水柱，试求此圆管的内径。5-9要求用毕托管一次测出半径为r0的圆管层流的截面平均流速，试求毕托管测口应放置的位置。5-10油管直径为75mm ,已知油的重度为8.83kN/m3,运动粘性系数为0.9cm 2/s,在管轴位置安放连接水银压差计的毕托管，水银面高差h= 20mm,水银重度为1 3 3. 3 8 kN/ m，试求油的流量。5-11铁皮风管直径d=40 0 m m,风量Q=1. 2 m3/s，空气温度为 2 0C，试求沿程阻力系数，并指出所在阻力区。5-1糙区流动？2管道直径d=50mm，绝对粗糙度 A=0.25m

4、 m,水温为20C,试问在多大流量范围内属于水力粗钢板制风道，截面尺寸为30 0X 5 00mm 长度为30m,5- 13特索里公式和莫迪图计算压力损失。风量为2.1m3/s，温度为20C,试分别按阿尔5- 14自来水铸铁管管长6 05- 1 5矩形风道的截面尺寸为 得相距1 2m的两截面间的压力差为5 - 16铸铁输水管长I = 100m ,直径3 00mm，通过流量60m3/ h,试用莫迪图计算沿程压头损失。12 0 0X 6 00 mm3空气流量为4 2000m3/h,空气重度为 10. 89N/m3,测31.6N/ m 2,试求风道的沿程阻力系数。00 m,直径d =300mm,管材的

5、绝对粗糙度 A= 1.2m m,水温1 0C,通过流量Q= 1 00 L/S，试求沿程压头损失。，且通过的流量相等，试求两种形状管道沿5- 17圆管和正方形管道的截面面积、长度、相对粗糙度都相等程损失之比：（1）管流为层流；（2）管流为完全粗糙区。5- 18圆管和正方形管道的截面面积、长度、沿程阻力系数都相等，且管道两端的压力差相等，试求两种形状管道的流量之比。5 0 mm，通过流量为3 .3 4 L/s,水银压差计读数 h=150mmHg,5 19输水管道中设有阀门，已知管道直径为 沿程损失不计，试求阀门的局部阻力系数。题5 19图5-20测定阀门的局部阻力系数，为消除管道沿程阻力的影响，在

6、阀门的上、下游共装设四根测压管，其间距分别为l1和l2，管道直径d= 5 0mm，测得测压管水面标高! =165cm, 2= 1 6 0cm , 3= 100cm, 4 = 92cm, 管中流速u =1 . 2m/ s,试求阀门的局部阻力系数。5-21水箱中的水通过等直径的垂直管道向大气流出。 沿程阻力系数 入局部阻力系数 K，试问在什么条件下, 长的增加而增大？如水箱的水深为H，管道的直径为d,管道的长度为I, 流量随管长的增加而减小？在什么条件下，流量随管T714-I题5 21图5 -22用突然扩大管道使平均流速由U1减小到u2,若直径d 1=3 5 0mm,流速U1=3. 0 m/s，试

7、求使测压管液面差h成为最大值的U 2及d2，并求最大的h值。5-23流速由U 1变为U 2的突然扩大管，如分为两次扩大，中间流速U取何值时，局部压头损失最小，此时压头损失为多少？并与一次扩大相比较。勒 1鱼U斯！题5 23图。5-24水箱中的水经管道出流，已知管道直径为25mm，长度为6m，水位H= 13m,沿程阻力系数 入=0. 02, 试求流量及管壁切应力5- 2 5水管直径为50mm, 1、2两截面相距15m ,高差3m，通过流量Q=6L/s ,水银压差计读数为2 50 mm, 试求管道的沿程阻力系数。题52 5图题5 26图5 26两水池水位恒定（如图）,已知管道直径d= 10cm,管

8、长I = 20m,沿程阻力系数 Q0. 0 4 2,局部阻力 系数K弯=0.8,K阀=0. 26,通过流量 Q= 65L/s,试求水池水面高差 H。5-27气体经突然扩大管道流过，已知管内气体密度 p= 0.8kg/m3,外部空气密度 p= 1 . 2 k g/m3,直径d i=50 mm, d2= 100mm，流速u i =20m/s,1截面压力计读数h 1 = 100mmH 2O ,H= 1 0m,沿程阻力不计，试求突扩管 的局部压力损失及 2截面压力计读数h2。题5 27图题528图52 8如图所示的装置，箱内液体的比重为1.2，压差计内液体的比重为3，问:（1）如流线型管嘴出流无压头损

9、失,R和H是什么关系？（2 ）如流线型管嘴出流的压头损失为0. 1 H,R和H是什么关系？5- 2 9用孔板流量计量测管道中的空气流量，管道直径5C，微压计读数 Ah = 120mmH 2O,孔板的流量系数 卩D=2 0 0mm,孔口直径d =10 0 mm,空气温度为2题5 29图题5 30图5- 3 0求流量Q 1、5 31有恒定的流量Q =80L/ S注入水箱A中，如孔口和管嘴的直径 d均为100mm,管嘴长度皆为400mm ,Q 2和Q3，以及两水箱液面间的高差两水箱用一直径为d1 = 40mm的薄壁孔口连通，下水箱底部又接一直径为d2 =30m m的圆柱形管嘴,AH。长为I = 10

10、0 mm,若上游水深H i =3 m保持恒定，求流动稳定后的流量Q和下游水深H2。也T|pT t -f吗At题5-3 1图M=0. 8 2,箱该水箱放空时间可比敞口水箱题5-33图8m,H =1 0m,孔口出流的阻力不计，5-32如图所示的容器，有上下两个孔口，如射流落地的水平距离皆为 求hi和h2。5-33圆筒形封闭水箱底部有一长h=1 0 0 m m、直径d = 2 5 mm的圆柱形外管嘴，其流量系数内水深H=90 0 m m,水箱直径D = 80 0 mm，问箱内液面相对压力po应保持多大，减少一半？5-34 自水池中引出一根具有三段不同直径的水管，已知直径d=50mm , D = 2

11、0 0mm,长度1=1 0 0m,水位H=12m,沿程阻力系数 Q0.03，局部阻力系数K阀=5. 0,试求通过水管的流量，并绘总压头线及测压管压头线。5 -3 5 某加热炉出料门宽 1. 8 m,高0.5m,炉气温度1 300C，炉气密度1.32kg /m3（标态）,炉外空气温度2 0C,炉门流量系数取 0.72。求下列情况下通过炉门的逸气量 （或吸气量）:（1 ）零压面位于炉底； 零压面位炉 底面以上0.2m处。5- 3 6 虹吸管将A池中的水输入 B池，已知长度l1 =3m, l2= 5 m,直径d= 7 5 mm,两池水面高差 H=2m , 最大超高h = 1.8 m，沿程阻力系数 =

12、.02,局部阻力系数：进口 Ke=0 .5,转弯K b= 0.3 ,出口 Ko= 1,试 求流量及管道最大超高截面的真空度。1.5m，排水量为2.0 m3/s,涵管长为2 0m，沿程阻力系数Q0.03,5 -37有压排水涵管的上、下游水位差为局部阻力系数：进口 Ke =0. 5，出口 K0 = 1.0，试求涵管直径。5-38自然排烟锅炉的烟囱直径d = 0. 9 m,烟气流量Q=7. 0 m3/s，烟气密度p=0. 7 kg/m3，外部空气密度pa = 1.2 kg/m3,烟囱沿程阻力系数入=0 .035,为使底部真空度不小于1 5 mmH?。，试求烟囱的高度H。5- 3 9用虹吸管将钻井中的

13、水输送到集水井，已知虹吸管全长 60 m，直径200m m,虹吸管为钢管，沿程阻力系数入=0.012,管道进口、弯头和出口的局部阻力系数分别为Ke=0. 5, Kb=0 . 5, Ko=1.0,水位差H=1. 5 m,试求虹吸管的流量。集本井题5 - 39图5-4 1由水库引水，先用长 2= 5 0 mm的管道将水引至用水点。 试求：（1）流量Q和水面高差h;Ti题54 2图5-4 0水从密闭容器 A沿直径d=25mm、长度l=10m的管道流入容器 B,已知容器A水面的相对压力p1 =2at，水面高H1=1m,H2=5m,沿程阻力系数 X= 0 .02 5，局部阻力系数：阀门Kv=4. 0,弯

14、头Kb=0.3，试求流量。l1 = 2 5m,直径d1=7 5mm的管道将水引至贮水池中，再由长 l2 =150m,直径d 已知水头H = 8 m,沿程阻力系数入1=X 2=0 . 03,阀门局部阻力系数K v=3,（2）绘总压头线和测压管压头线。=1 0 0m m，长度I = 80m,中间装有两个闸阀和四个90。弯头,Kv =0 .12,弯头Kb= 0.48,水塔的水头H = 6 m，水车的有效5- 4 2 由水塔向水车供水，已知供水管直径d 管道的沿程阻力系数 入=0.0 3，局部阻力系数：阀门 容积V= 7 m3,试求水车充满水所需时间。5-4 3两水池水面高差恒定，H = 3. 8 m

15、,用直径d1 = 20 0 m m、d 2=1 0 0 mm,长度l1= 10 m、I2 =6m的 串联管道相连接，沿程阻力系数入=尼=0. 0 2,试求：（1）流量并绘总压头线和测压管压头线；（2）若直径改为d1 = d2=200mm, X不变，流量增大多少倍？fi hd打右G Mt题5 -43图题5 -44图5-44自密闭容器经两段串联管道输水，已知压力表读数 pM = 9 8. 1 kPa,水头H = 2 m,管长l1= 1 0m、l2 =20m，直径d1 = 200mm、d 2 =10 0 mm,沿程阻力系数 X=X= 0.03,试求流量并绘总压头线和测压管压头线。5 - 45水从密闭

16、水箱沿垂直管道送入高位水池中，已知管道直径d=2 5 mm,管长I = 3m，水深h=1 . 0m,Pm ,流量Q=1.5L /s,沿程阻力系数 入=0.03 3，阀门的局部阻力系数Kv=9. 3,试求密闭容器上压力表读数并绘总压头线和测压管压头线。5-46 储气箱中的煤气经管道 ABC流入大气中，已知 Ah=10Om mH2 O ,断面标高ZA = 0、Zb =10m、Zc =5 m,管道直径d=100mm,长度lAB = 2 0m、lBC = 10m,沿程阻力系数 Q0. 0 3,局部阻力系数：进口 Ke= 0.6、转弯K b=0. 4，煤气密度p=0 .6kg/ m3,空气密度5-4 7

17、在长度为1000m，直径为300mm的管道上 中虚线），若水位差H = 23m,摩擦阻力系数 入=0.03,p= 1.2 k g/m3,试求流量并绘总压线、势压线和位压线。,并联一根直径相同、长度I = 5 0 0 m的支管（题5 -47图 不计局部损失，试求支管并联前后的流量及其比值。题5 -47图题5-48图5-4 8并联管道的总流量为Q =0 3,阀门的局部阻力系数K =3 .0 ；另一根管长l2=30m，直径段的流量及并联管道的压头损失。5 -49有一泵循环管道，各支管阀门全开时，支管流量分别为 变，试论证主管流量Q怎样变化，支管流量Q1、25L/S，其中一根管长|1= 50m、直径d

18、1=1 00m m,沿程阻力系数 力=0. d2 = 5 0mm，沿程阻力系数 ?2= 0.04,试求各管Q1、Q2，若将阀门A开度关小，其它条件不-IA? 10 1Ci丫 _Y Q2怎样变化。题5-49图题5-50图5-50枝状送风管道各段流量分别为QQ3有何变化？1、Q 2、Q 3,若在支管2末端接长，如图中虚线所示，试问Q1、Q2、5-51各段管长Q=0.1m /s,各段直径 d1=d 4= 2 0 0mm, d2 = d3 =1 50m m,水塔经串并联管道供水，已知供水量I 1= 14= 100m, I 2 =5 0 m, 13= 2 0 0 m,各段沿程阻力系数 入=0.0 2,局

19、部阻力不计。试求并联管段的流量Q2、5-52应用长度同为l的两根管道，从水池A向水池B输水，其中粗管直径为细管直径的两倍d1= 2d2,两管的沿程阻力系数相同，局部阻力不计。试求两管中流量比。5-5 3通风机向水平风道系统送风 ，已知干管直径d 1=300mm,长度l1 = 30 m，末端接两支管，其一直径d 2 = 150m m ,长度l 2= 20m;另一支管是截面为0 .15mX 0.2m的矩形管，长度l3=15m,通风机送风量Q = 0 . 5 m 3/s ,各管段沿程阻力系数均为 入=00 4,空气密度p= 1 .29kg/m3，忽略局部阻力，试求通风机的风压。4水泵题5-5 4图题5 - 53图5 - 54工厂供水系统由水泵向 A、E、C三处供水，管道均为铸铁管，已知流量Q C = 10L/S , qn =5 L /s,qA =10L /s,各段管长 I 1= 3 5 0 m, l 2 =450m, I 3 = 100m，各段直径 d 1 = 2 0 0 mm, d 2=1 50mm , d3=100m m,整 个场地水平，试求水泵出口压力。