第三章流体运动学与动力学基础(第5节--练习题+答案).

1、练习题练习题1 1： 一台离心泵，抽流体量为一台离心泵，抽流体量为220 220 l/sl/s, ,流体泵进口流体泵进口允许真空度为允许真空度为4.5m4.5m流体柱，流体泵进口管径流体柱，流体泵进口管径d=300mmd=300mm，如，如图图2-342-34所示。从吸流体滤头至流体泵进口的水头损失为所示。从吸流体滤头至流体泵进口的水头损失为hw=1mhw=1m，试求能保证流体泵吸流体的进口轴线至流体源流，试求能保证流体泵吸流体的进口轴线至流体源流体面的最大高度（称流体泵的最大安装高度）体面的最大高度（称流体泵的最大安装高度）hshs。解：解： 取流体源流体面取流体源流体面（不是流体管不是流体

2、管断面）为断面断面）为断面1 11 1，取流体泵取流体泵进口缓变流为进口缓变流为断面断面2 22 2，以流体源流体面以流体源流体面0 00 0为基准面，取为基准面，取1=2=11=2=1，写出总流能量方程，写出总流能量方程 Z1=0Z1=0，Z2=hsZ2=hs。因为流体源流体面因为流体源流体面流速较小，流速较小， 已知断面已知断面2 22 2的真的真空值空值 按按相对压力计算相对压力计算流量流量Q=220 l/s=0.22m3 /s 面积面积A2=0.7850.3 2 =0.071m2 计算得计算得将上述已知数据代入总流能量方程将上述已知数据代入总流能量方程0+0+0=hs-4.5+0.5+

3、1.00+0+0=hs-4.5+0.5+1.0得流体泵安装高度得流体泵安装高度 hs=3.0m hs=3.0m 该题不能取断面该题不能取断面3 33 3为计算断面，因为在为计算断面，因为在吸流体口吸流体口处流线不平行，处流线不平行，不不符合缓变流断面符合缓变流断面条件。由于此处有条件。由于此处有流速水头，流速水头，其其动流体压力动流体压力p3h3p3h3，所以，所以p3p3也是未知的。也是未知的。 练习题练习题2 2： 流体流流体流从直径从直径d1=25mmd1=25mm的喷嘴垂直向上喷射，的喷嘴垂直向上喷射，出口流速为出口流速为v1=12m/sv1=12m/s，假如这，假如这股流体射流股流体

4、射流保持连续的圆保持连续的圆截面，并截面，并略去水头损失略去水头损失，试求在离喷嘴高，试求在离喷嘴高4.5m4.5m处，这处，这股股流体流流体流的直径的直径d2d2为多大？为多大？ 解：解： 取喷嘴取喷嘴出口缓变流断面出口缓变流断面1 11 1和离喷嘴高和离喷嘴高4.5m4.5m处处的缓变流断面的缓变流断面2 22 2，以以0 00 0为基准面（与断面为基准面（与断面1 11 1重合），取重合），取1=2=11=2=1。写出断面。写出断面1 11 1和和2 22 2的总流能量方程的总流能量方程 由于射流流入大气由于射流流入大气P1=P2=0P1=P2=0，Z1=0Z1=0，Z2=4.5mZ2=

5、4.5m，V1=12m/sV1=12m/s，代入上式得，代入上式得 计算得计算得 再由连续方程再由连续方程 得得所以，离喷嘴高所以，离喷嘴高4.5m4.5m处处的流体流的流体流直径为直径为31.7mm31.7mm。练习题练习题3 3： 图图2-36a2-36a为射流器示意为射流器示意图，其工作原理是图，其工作原理是利用流体箱的流利用流体箱的流体经过体经过喷射嘴流出后，由于流速增喷射嘴流出后，由于流速增加，压力降低，便将真空室抽成真加，压力降低，便将真空室抽成真空。利用真空室形成的真空度，可空。利用真空室形成的真空度，可以将一定深度的以将一定深度的池流体吸池流体吸上，并与上，并与吸流体管流体流吸

6、流体管流体流混合后从混合后从出流体管出流体管一起一起流出。流出。 已知：已知：H=1mH=1m，h=5mh=5m，D=50mmD=50mm，d=30mmd=30mm，略去头损失，试，略去头损失，试求真空室中的真空值求真空室中的真空值p2p2及出流体管及出流体管流量。流量。 已知：已知：H=1mH=1m，h=5mh=5m，D=50mmD=50mm，d=30mmd=30mm，略去头，略去头损失，试求真空室中的真空值损失，试求真空室中的真空值p2p2及及出流体管流量出流体管流量. .解解： 取断面取断面1 11 1、2 22 2、3 33 3、4 44 4、5 55 5五五个缓个缓变流断面变流断面。

7、在。在池流体未池流体未吸上之前，以喷嘴轴线吸上之前，以喷嘴轴线0 00 0为基准面，取为基准面，取1=3=11=3=1写出断面写出断面1 11 1和和3 33 3的总流能量方程的总流能量方程 以以绝对压力计算，流体箱流体面绝对压力计算，流体箱流体面上点，上点，p1=p3=pap1=p3=pa；z1=H=1mz1=H=1m，z3=0z3=0。将已知数据代入上式。将已知数据代入上式由连续方程由连续方程再写出断面再写出断面1 11 1和和2 22 2的总流能量方程，取的总流能量方程，取2=1.02=1.0，以，以绝对压力计算绝对压力计算，p1=pa p1=pa ， 则则相对压力相对压力所以真空室的所

8、以真空室的真空值真空值p2=6.729800=65856N/m2 在在池流体被池流体被吸上之后，吸上之后，写出流体池流体面写出流体池流体面断面断面4 44 4和和吸流体管吸流体管断面断面5 55 5的总流能量方程。将基准面的总流能量方程。将基准面01010101取取在流体池流体面在流体池流体面，z4=0z4=0；设；设4=5=1.04=5=1.0，因流体池因流体池断面较大，故断面较大，故 以以相对压力计算流体面相对压力计算流体面上点，上点，p4=0p4=0；p5=p2p5=p2，Z5=h=5mZ5=h=5m，则，则所以所以吸流体管中吸流体管中的流速的流速则则出流体管总流量为出流体管总流量为练习

9、题练习题4 4： 有有一流体池引流体灌溉一流体池引流体灌溉的虹吸管（图的虹吸管（图2-2-3838），管径），管径d=100mmd=100mm，管中心线最高点，管中心线最高点2 2高高出流体池流出流体池流体面体面2m2m，管段，管段ABAB的点的点1 1至至2 2点点的水头损失的水头损失为为10 10 ，管，管段段BCBC的点的点2 2至点至点3 3的水头损失的水头损失为为2 2 ，若点，若点2 2的真空度不的真空度不超过超过7m7m流体柱流体柱，试求：，试求： （1 1）虹吸管的最大流量为多）虹吸管的最大流量为多少？少？（2 2）流体池流体面）流体池流体面至虹吸管至虹吸管出口的高差出口的高差

10、h h为多少？为多少？ 解：解： （1 1）通过流体池流体面通过流体池流体面1 1点的点的过流体断面过流体断面1 11 1、虹吸管顶部管末端、虹吸管顶部管末端断面断面2 22 2及虹吸管的出口断面及虹吸管的出口断面3 33 3是缓变流断面是缓变流断面。以流体池以流体池面面0 00 0为基准面，取为基准面，取1=2=11=2=1写出断面写出断面1 11 1和和2 22 2的总流能量方程。的总流能量方程。 流体池流体面流体池流体面面积较虹吸管面积为大，所以面积较虹吸管面积为大，所以 ，z1=0z1=0，z2=2mz2=2m，取流体面取流体面上一点，以上一点，以相对压力计算相对压力计算，p1=0p1

11、=0， =-7m=-7m。将已。将已知数据代入上式知数据代入上式由连续方程式管中流速由连续方程式管中流速v=v2v=v2，所以，所以虹吸管虹吸管最大流量最大流量（2 2）以管出口断面）以管出口断面3 33 3为基准面，写出断面为基准面，写出断面2 22 2和和3 33 3能量方程能量方程z2=2+hz2=2+h，z3=0z3=0， -7m-7m，p3=0p3=0，取，取3=03=0，将已知数据代入能量方程，得，将已知数据代入能量方程，得 式中式中v2=v3=vv2=v3=v。流体池流体面流体池流体面至虹吸管出口的高差至虹吸管出口的高差h h为为5.91m5.91m。练习题练习题5 5： 某某一

12、流体库一流体库的溢流坝，如图的溢流坝，如图2-392-39所示，已所示，已知坝下游河床高程为知坝下游河床高程为105.0m105.0m，当流体库流体位当流体库流体位为为120.0120.0时，坝址处时，坝址处过流体断面过流体断面C C处处的流体深的流体深hc=1.2mhc=1.2m。设溢流。设溢流坝坝的水头损失的水头损失 求：该断面的平均求：该断面的平均流速流速。解：解： 由于溢流坝由于溢流坝面流体流面流体流为急变流，所以在距坝前一段距离处，为急变流，所以在距坝前一段距离处，取缓取缓变流断面变流断面1 11 1和坝和坝下游流体流下游流体流较平直的较平直的C C处取断面处取断面2 22 2。由于流体由于流体库库的的过流体断面过流体断面面积大，面积大，流速水头流速水头 ，流体库流体位，流体库流体位和下游和下游河床高程都为已知，基准面河床高程都为已知，基准面0 00 0取在下游河床底部。取取在下游河床底部。取1=2=1.11=2=1.1，写出总流能量方程，写出总流能量方程 因为缓变流断面因为缓变流断面上各点的单位势能（上各点的单位势能（ ）等于常数，可选断面上任一）等于常数，可选断面上任一点求得其点求得其z z和和p p值。为了计算方便，值。为了计算方便，可选流体面可选流体