《流体力学泵与风机》（蔡增基龙天渝）第3章课后题答案

本文格式为Word版，下载可任意编辑——《流体力学泵与风机》（蔡增基龙天渝）第3章课后题答案一元流体动力学基础

1.直径为150mm的给水管道，输水量为980.7kN/h，试求断面平均流速。解：由流量公式Q??vA注意：?kN/h?kg/s?Q??vA?

v?Q?A得：v?1.57m/s

3

2.断面为300mm×400mm的矩形风道,风量为2700m/h,求平均流速.如风道出口处断面收缩为150mm×400mm,求该断面的平均流速

解：由流量公式Q?vA得：

v?

QA

由连续性方程知v1A1?v2A2得：v2?12.5m/s

3.水从水箱流经直径d1=10cm,d2=5cm,d3=2.5cm的管道流入大气中.当出口流速10m/时,求(1)容积流量及质量流量;(2)d1及d2管段的流速

3解：(1)由Q?v3A3?0.0049m/s

质量流量?Q?4.9kg/s(2)由连续性方程：

v1A1?v3A3,v2A2?v3A3

得：v1?0.625m/s,v2?2.5m/s

kg/h的给水管道，流速限制在0.9∽1.4m/s之间。试确定管道直径，根据所选直径求4.设计输水量为294210流速。直径应是50mm的倍数。

解：Q??vA将v?0.9∽1.4m/s代入得d?0.343∽0.275m∵直径是50mm的倍数，所以取d?0.3m代入Q??vA得v?1.18m

5.圆形风道，流量是10000m/h,，流速不超过20m/s。试设计直径，根据所定直径求流速。直径规定为50mm

的倍数。

解：Q?vA将v?20m/s代入得：d?420.5mm取d?450mm代入Q?vA得：v?17.5m/s

6.在直径为d圆形风道断面上，用下法选定五个点，以测局部风速。设想用和管轴同心但不同半径的圆周，将全部断面分为中间是圆，其他是圆环的五个面积相等的部分。测点即位于等分此部分面积的圆周上，这样测得的流速代表相应断面的平均流速。（1）试计算各测点到管心的距离，表为直径的倍数。（2）若各点流速为

3

u1，u2，u3，u4，u5，空气密度为?，求质量流量G。

解：（1）由题设得测点到管心的距离依次为r1……

r5

dSr1???2101033S?d22r2?d?r2?S?210f104∴∵

r12r3?同理

5210d

r4?7210d

r5?9210d

G??Sv??（2）

?1d2（u1??????????u5）45

3

7.某蒸汽管干管的始端蒸汽流速为25m/s，密度为2.62kg/m.干管前段直径为50mm，接出直径40mm支管后，干管后段直径改为45mm。假使支管末端密度降为2.30kg/m，干管后段末端密度降为2.24kg/m，但两管质量流量一致，求两管终端流速。

33Q干?Q支1（?vA）（?vA）（?vA）干始?干终?支解：由题意可得2

?v干终?18m/s?v?22.2m/s得：?支

8.空气流速由超音速过渡到亚超音速时，要经过冲击波。假使在冲击波前，风道中流速为v?660m/s，密度为

??1kg/m3。冲击波后速度降至v?250m/s。求冲击波后的密度。

解：?1Q1??2Q2又面积相等

?2??1v1v2?2.64kg/m3

9.管道由不同直径的两管前后相连接组成，小管直径dA=0.2m，大管直径dB=0.4m。水在管中滚动时，A点压强pA=70kpa，B点压强pB=40kpa。B点流速vB=1m/s。试判断水在管中滚动方向。并计算水流经过两断面间的水头损失。解：设水流方向A?B由连续性方程知：vAAA?vBAB得：vA?4m/s由能量方程知：

22pAvApBvB0?????Z2?h12?g2g?g2g

得：h12?2.824m?0∴水流方向A?B

10.油沿管线滚动,A断面流速为2m/s,不记损失,求开口C管中的液面高度。解：由连续性方程知：v1A1?v2A2得：v2?4.5m/s由能量方程得：

2p1v12p2v2?1.2??0???g2g?g2g

p1?1.5m其中：?g

p2?1.86m代入数据解得：?g

11.水沿管线下流,若压力计的读数一致,求需要的小管直径解：由连续性方程：

d0，不计损失。

v1A1?v0A0

2v0v12由能量方程得2g+3=2g

得面积

A0?d0?0.12m

12.用水银比压计量测管中水流,过流断面中点流速u。如图，测得A点的比压计读数?h=60mm汞柱。(1)求该点的流速u，(2)若管中流体密度为0.8g/cm的油,?h不变,该点流速为

3

若干,不计损失。

解：设水银容重为?'g

2?’???h（1）u1=

???g=3.85m/s

‘2???2?h??（2）u2=

?2g=4.31m/s

13.水由图中喷嘴流出,管嘴出口d=75mm，不考虑损失，计算H值以m计，p值kN/m计。

2解：

v3?2gH

由连续性方程得：

v1A1?v2A2?v3A3

2P1v12P2v2Z?????g2g?g2g由1—2断面列能量方程：

由断面压强公式：

P)?P2??汞g?0.175??水gZ21??水g(Z1?Z2?0.1752v3H?2g得：H?11.8m列水箱水面至喷口处方程：

22v3P2v2??列压力表至喷口处方程：?g2g2g得P?79kPa

14.计算管线流量,管出口d=50mm,求出A,B,C,D各点的压强,不计水头损失

2vd解：对出口D，?2g?h?2g?4

由连续性方程知又

va?vb?vc

vaAa?vdAd得：vd?9va

由A?D列能量方程

22pavavd0???3?0??g2g2g

得：

pa?68kPa

pb??0.48kPapc??20.1kPapd?0

同理可得：

15.水由管中铅直流出,求流量及测压计读数.水流无损失解：设水容重为

?g，水银容重为?1g

由连续性方程vaAa?vbAb

2Aa?（0.05）4

?Ab??d????0.6?0.001

22vavb3??0?0?2g2g由能量方程知

3vA?0.00815m/sQ?aa解得：

列管口到水银测压计出口的方程：

2va?g（3?1.5）??g??1gh2g

得：h?395mm汞柱

16.同一水箱上下两孔口出流,求证:在射流交点处,h1y1=h2y2

2v12v2h2?2g解：h1=2g，

y1?1212gt1y2?gt222，

∵v1t1?v2t2∴h1y1?h2y2

17.一压缩空气罐与文丘里式的引射管连接d1，d2，h均为已知,问气罐压强

22p1v12v2v2??p0????g2g2g2解：设水的密度为，