水力學(xué)習(xí)題及答案212..

1、第一章緒論1/101-1 已知某水流流速分布為u 0.72y1/10， u 的單位為m/s ， y為距壁面的距離，單位為 m。（ 1） 求 y=0.1 、 0.5、 1.0m 處的流速梯度；（ 2） 若水的運動粘滯系數(shù)0.1010cm2 /s，計算相應(yīng)的切應(yīng)力。解： （ 1） du 0.721 y 9/100.072 y 9/10dy10則 y=0.1 處的流速梯度為：du 0.072 0.1 9/100.572dy y 0.1du9/10y=0.5 處的流速梯度為：0.072 0.5 9/100.134dy y 0.5y=1.0m 處的流速梯度為：dudy y 1.09/100.072 1.

2、0 9/10 0.0722）切應(yīng)力du du 998.2 0.01010 10 4 du 10.082 10 4 dudy dydydy則 y=0.1 處的切應(yīng)力為：du10.082 10 4y 0.1dy5.77 10 4Pay 0.1duy=0.5 處的切應(yīng)力為：10.082 10 4 du 1.35 10 4 Pay 0.5dy y 0.5y=1.0 處的切應(yīng)力為：y 1.010.082 10 4 du 0.726 10 4 Pady y 1.011-3 容器內(nèi)盛有液體，求下述不同情況時該液體所受單位質(zhì)量力？（1 ）容器靜止時；（ 2）容器以等加速度g 垂直向上運動；（ 3）容器以等加速

3、度g 垂直向下運動。解： （ 1）容器靜止時液體所受質(zhì)量力只有重力三個方向單位質(zhì)量力分別為：fxfy0 fzg （ z軸垂向向上為正）（ 2）容器以等加速度g 垂直向上運動時，液體所受質(zhì)量力有重力和慣性力，其中慣性力和物體運動的加速度方向相反，三個方向單位質(zhì)量力分別為：fxfy0 fzg （ g） 2g （ z 軸垂向向上為正）（ 3） 容器以等加速度g 垂直向下運動時液體所受質(zhì)量力有重力和慣性力，其中慣性力和物體運動的加速度方向相反，三個方向單位質(zhì)量力分別為：fxfy0 fz g g 0（ z軸垂向向上為正）1-4 根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律，推導(dǎo)動力粘滯系數(shù)和運動粘滯系數(shù)的量綱。解：根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦

4、定律知T Adudy可得動力粘滯系數(shù)TAdu /dy其量綱為T ML/T2A du/dyL2L/TMLT運動粘滯系數(shù)量綱為M / LTL2T 1M / L31-6 一底面積為40× 45cm 2的矩形平板，質(zhì)量為5kg，沿涂有潤滑油的斜面向下作等速運動，斜面傾角 =22.62o，如圖所示。已知平板運動速度u=1m/s，油層厚1mm，由平板所帶動的油層的運動速度是直線分布。試求潤滑油的動力粘滯系數(shù)。題 1-6 圖解：如圖平板所受作用力包括：重力G、斜面的支撐力N、摩擦力T由受力平衡得：T Gsin 5 9.8 sin 22.6218.85NT A 可得.0.1047 N s/m 2dy

5、Adu 0.40 0.451 3dy1 10第二章 流體靜力學(xué)2-1 一封閉水箱自由面上氣體壓強p0=25kN/m 2， h1 =5m， h2 2m。求 A、 B 兩點的靜水壓強。題 2-1 圖pAp0gh125 1031039.8 5 74kN /m2332pBpAg(h1 h2) 74 103 103 9.8 (5 2)44.6kN /m22-3 如圖所示為一復(fù)式水銀測壓計，已知12.3m，21.2m ，32.5m ，41.4m ，53.5m 。試求水箱液面上的絕對壓強p0？題 2-3 圖解：已知斷面1 上作用著大氣壓，因此可以從點1 開始，通過等壓面，并應(yīng)用流體靜2-3-5 ) 可 得

6、p2p1H g( 12) ，p3p2 g( 32)p4p3 H g( 34 ) ，又 p0 p5p4g( 54) 。聯(lián)立求得p0p1 H g( 12) g( 32) Hg( 34)g( 54) 。p098kN/m 2 13.6103kg/m39.8m/s2 (2.3m1.2m) 1 103kg/m39.8m/s2 (2.5m 1.2m) 13.6 103kg/m3 9.8m/s2 (2.5m 1.4m) 1 103kg/m3 9.8m/s2 (3.5m 1.4m) 2357.9kN/m 22-4 某壓差計如圖所示，已知HA=H B=1m， H=0.5m。求：pA pB。題 2-4 圖解：由圖可

7、知，面為等壓面，根據(jù)壓強公式可得pAghA p1p2H g h ，p2 pAghAH g h同時， p3 pBghB由于水銀柱和水柱之間為空氣，密度可忽略不計，則p2 p3 ，得pAghA H g h pBghB將已知數(shù)代入公式，得pApB H g hg(hA hB)33233213.6 103kg/m3 9.8m/s2 0.5m 1 103 kg/m 3 9.8m/s 2 (1m 1m)247.04kN/m 22-6 盛同一種液體的兩容器，用兩根 U 形差壓計連接。上部差壓計A內(nèi)盛密度為A的液體，液面高差為hA；下部差壓計內(nèi)盛密度為B 的液體，液面高差為hB 。求容器內(nèi)液體的密度(用 A，

8、B ， hA， hB 表示) 。7如圖，1 1 為等壓面，根據(jù)壓強公式可得g(x y1 y2)g(y3 hA)g(y1 y3)AghA化簡可得gx ( A)ghA2 2，可得gx ( B )ghB2)聯(lián)立式(1)和式(2)可得：BhBAhAhAhB2-7 畫出下列圖中各標有文字的受壓面上的靜水壓強分布圖(f)17題 2-7 圖 ( ( f)中左端水面下加，并取掉r )2-8 畫出下列圖中各標有文字曲面上的壓力體圖，并標出垂直壓力的方向。題 2-8 圖 (請排兩行，各4 個)2-9 水閘兩側(cè)都受水的作用，左側(cè)水深3m、 右側(cè)水深2m。 試求作用在單位寬度閘門上靜水總壓力的大小及作用點位置(用圖解

9、法和解析法分別求解)。解： ( 1)圖解法： 繪出靜水壓強分布圖，如圖：壓強分布圖的面積：11g(h1h2) 右側(cè)水體對水閘的靜水總壓力為：P2 b 2 1103 9.8 22 19.6kNgh2 (h1h2)103 9.8(3 2)21039.8 2 (3 2) 24.5kN/m作用于單寬上的靜水總壓力P b1 24.524.5kN壓力中心的位置：設(shè)P 距底部距離為e左側(cè)水體對水閘的靜水總壓力為：P1 b 1 1 1 103 9.8 32 44.1kN112根據(jù)合力矩分力矩之和可得：Pe P1e1 P2 e232e (44.119.6)/24.5 1.27m332)解析法：h32hc11.5

10、mA1 bh1 1 3 3mh222hc21.0mA2 bh2 1 2 2mc2 223P1ghc1A1103 9.8 1.5 3 44.1kN3P2ghc2A2 103 9.8 1.0 2 19.6kN作用于水閘上的靜水總壓力：P P1P2 44.1 19.6 24.5kNI11 32求壓力中心位置：ld1 lc1 c1 1.5 122.0md1 c1lc1A11.5 312ll ld 2 lc21 222 122.33m22PldP1l d1P2l d2ld （44.1 2.0 19.6 2.33）/24.5 1.73m=1m，測壓管讀數(shù)2-12 兩水池隔墻上裝一半球形堵頭，如圖。已知：球

11、形堵頭半徑h=200mm。求：（ 1）水位差 H； （ 2）半球形堵頭的總壓力的大小和方向。解： （ 1 ）如圖 1-1 為一等壓面p1gh2p1'g(h1h) H ghg(h1 h)H gh gh2, H h2 h1HHHh (13.6 1) 200 2520mm 2.52m( 2)水平分力：鉛垂投影面面積：AxR2 3.14 12 3.14 m2投影面形心的淹沒深度：hc左l， hc右l HPxghc右 Axghc左 Axg HAx 1000 9.8 2.52 3. 14 77.5kN 方向：水平向左3）鉛垂分力：因左右兩側(cè)壓力體相互抵消，Pz04）總壓力：P Px 77.5kN

12、方向：水平向左2-14 圓弧門如圖所示。門長2m。 （ 1） 求作用于閘門的水平總壓力及其作用線位置。（ 2）求垂直總壓力及其作用線方向。解： （ 1 ）水平分力：鉛垂投影面面積：Ax br 2 2 4m2投影面形心的淹沒深度：hch r 3 2 4m22Pxghc Ax 1000 9.8 4 4 156.8kN 方向：水平向右22)鉛直分力：壓力體如圖，壓力體體積V bAACDE 23 2218.28m3ACDE4PzgV 1000 9.8 18.28 179.1kN 方向：鉛垂向上3)總壓力：PPx2 Pz2156.82 179.12238.04kN4）作用力方向合力指向曲面，其作用線與水

13、平向夾角：arctan zarctan（. ） 48.8Px156.82-16 如圖所示，涵洞進口設(shè)圓形平板閘門，其直徑d=1m，閘門與水平面成60o傾角并鉸接于B 點，閘門中心點位于水下4m，門重 G=980N。當(dāng)門后無水時，求啟門力T（不計摩擦力）。解：閘門中心的淹沒深度h 4mc1閘門所受靜水總壓力PghcA 1000 9.8 412 30.77kN作用點距水面的距離l1hcr 41 4.12m1 sin60 sin 602d(8l1 5d)ld l18(2l1 d)1 (8 4.12 5 1)4.124.63m8 (2 4.12 1)根據(jù)力矩平恒：P(lD l1 ) G d cos T

14、min d cos2d1P(lD l1) G d cos 30.77 (4.63 4.12) 0.98 1 cos60Tmin2231.87kNd cos1 cos60啟門力應(yīng)大于31.87kN 。2-17 為校核圖中所示混凝土重力壩的穩(wěn)定性，對于下游無水和有水兩種情況，分別計算作用于單位長度壩體上水平水壓力和鉛直水壓力。解： ( 1 )下游無水情況：水平分力：鉛垂投影面面積：Ax bh1 1 26 26m2投影面形心的淹沒深度：hh1 26 13mc22Pxghc Ax 1000 9.8 13 26 3312.4kN 方向：水平向右鉛直分力：壓力體如圖，壓力體體積V bAACDE1 26 1

15、8 4 88m3ACDE2PzgV 1000 9.8 88 862.4kN 方向：鉛垂向下總壓力：PPx2 Pz23312.42 862.4 2 3422.8kN作用力方向合力指向曲面，其作用線與水平向夾角：arctan Pz Px862.4arctan( ) 14.63312.42)下游有水情況：水平分力：上游受壓面：鉛垂投影面面積：Ax bh1 1 26 26m2投影面形心的淹沒深度：hc h1 26 13mc22Px1ghcAx 1000 9.8 13 26 3312.4kN 方向：水平向右下游受壓面：鉛垂投影面面積：Ax bh2 1 6 6m2投影面形心的淹沒深度：h26hc3mc22

16、Px2ghcAx 1000 9.8 3 6 176.4kN 方向：水平向左總的水平分力：Px Px1Px2 3312.4 176.4 3136.kN 方向水平向右鉛直分力：左側(cè)壓力體如圖，壓力體體積V bAACDE1 26 18 4 88m3ACDE2Pz1gV 1000 9.8 88 862.4kN 方向：鉛垂向下右側(cè)壓力體如圖，壓力體體積V bABFG1 1 6126 9m3218 6Pz2gV 1000 9.8 9 88.2kN 方向：鉛垂向下總鉛直分力：PzPz1 Pz2862.4 88.2950.6kN 方向：鉛垂向下總壓力：P Px2Pz231362 950.6 23276.9kN

17、作用力方向合力指向曲面，其作用線與水平向夾角：arctan Pz arctan(950.6) 16.9Px3136第三章 流體運動學(xué)3.2 試檢驗下述不可壓縮流體的運動是否存在？22（ 1） ux 2x y, uy 2y z, uz 4（x y）z xy（ 2） ux yzt, uy xzt, uz xyt解：代入連續(xù)性方程22（2x2 y） （2y2 z） 4（x y）z xy（ 1 ）4x 4y 4（x y） 0 ，符合連xyz續(xù)條件，運動存在。（ 2）（ yzt） （xzt） xyt 0 ，符合連續(xù)條件，運動存在。xyz3.5 如圖鉛直放置的有壓管道，已知d1=200mm， d2=100

18、mm， 斷面 1-1 處的流速v 1=1m/s。求（1）輸水流量Q； （ 2）斷面 2-2 處的平均流速v2； （ 3）若此管水平放置，輸水流量Q 及a 中若水自下而上流動，Q 及v2 是否會發(fā)生變斷面 2-2 處的速度v2 是否發(fā)生變化？（4）圖化？解： （ 1 ）輸水流量Q v1 A1v1 d12 10.220.0314m3 /s Q1 114 142）斷面 2-2 處的平均流速：根據(jù)連續(xù)性方程v1 A1v2 A222v1A1v1d110.2v2224m/sA2d220.123）若此管水平放置，輸水流量Q 及斷面 2-2 處的速度v2 不會發(fā)生變化。4）若水自下而上流動，Q 及 v2不會發(fā)

19、生變化。第四章 流體動力學(xué)4-1 在一管路上測得過流斷面1-1 的測壓管高度p ）假設(shè)水流從斷面1-1 流向斷面2-2以 0-0 為基準面，列斷面1-1 和斷面 為 1.5m，過流面積A1 為 0.05m2；g2過流斷面2-2 的面積A2為 0.02m2；兩斷面間水頭損失h 為 0.5 v1 ；管中流量Q 為 20l/s；2gz1 為 2.5m， z2為 2.0m。試求斷面2-2 的測壓管高度p2 。 （提示：注意流動方向）g37解：首先求出斷面Q 0.02A10.05Q 0.02 1.0m/s0.4m/s ， v2A20.022-2 間總流能量方程：2p1 a1v1z2g 2g2p2 a2v

20、2 hwg 2g令 121.02.5 1.5 0.52 2g2.0p2 12p20.5g 2g0.522gp21.954mg1 ）假設(shè)水流從斷面2-2 流向斷面1-1以 0-0 為基準面，列斷面2-2 和斷面 1-1 間總流能量方程：z22p2 a2v2 zg 2g2p1 a1v1g 2ghwp2120 520522.0p22.5 1.5.0.5.2g2gg 2g1.962mg4-2 如圖所示，從水面保持恒定不變的水池中引出一管路，水流在管路末端流入大氣，管路由三段直徑不等的管道組成，其過水面積分別是A1=0.05m2， A 2=0.03m 3， A3=0.04m2，若水池容積很大，行近流速可

21、以忽略（v0 0） ，當(dāng)不計管路的水頭損失時，試求：（ 1）出口流速v3 及流量Q； （ 2）繪出管路的測壓管水頭線及總水頭線。題 4-2 圖解： （ 1）以管路中心為基準面，列出斷面0-0斷面3-3 的能量方程22p0 a0v0p3 a3v3z0z3hwg2gg2g0v002g（z p g） 等于常數(shù)，可選斷面上任一點來計算。為方便，斷面 0-0 選水面上一點，該點相對壓強為零，即p00 ，流速水頭25 0 0 0 0 v3 可得：v32 9.8 5 10m/s2g3流量 Q v3A3 10 0.04 0.4m3/s2）根據(jù)連續(xù)性方程可得v1QA10.4 8m/s0.052 v12g823.

22、2m2 9.8Q 0.4v213.3m /sA20.032 v22g1 3.328.9m2 9.82H1 z1 p11 5m，11g 2gH 2 H3 H 1 5m 。各斷面測壓管水頭：H P1 H 115 3.2 1.8m2g管路的總水頭線和測壓管水頭線如圖：H P2 H2H P3 H3v225 8.93.9m2g2v3v35 5 0m2g4-7 為將水庫中水引至堤外灌溉，安裝了一根直徑d 為 15cm 的虹吸管（如圖），當(dāng)不計水頭損失時，問通過虹吸管的流量Q 為多少？在虹吸管頂部s 點處的壓強為多少？題 4-7 圖解： （ 1 ）選擇水庫水面為斷面1-1，虹吸管出口為斷面2-2，以斷面2-

23、2 為基準面，列斷面1-1 和 2-2 的能量方程：由題可知：錯誤！ 未找到引用源。， 由于斷面1-1 處的速度較小可以忽略，故流速水頭誤！未找到引用源。，不計水頭損失錯誤！未找到引用源。，令 錯誤！未找到引用源。， 代入能量方程：解得虹吸管出流流速錯誤！未找到引用源。出流量：錯誤！未找到引用源。（ 2）以s點所在管軸線平面為斷面3-3，以斷面2-2 為基準面，列斷面3-3 和 2-2 的能量方程：由題可知：錯誤！未找到引用源。， 錯誤！未找到引用源。，令 錯誤！未找到引用源。代入能量方程：得虹吸管頂端s 點壓強：24-9 如圖所示分叉管路，已知斷面1-1 處的過水?dāng)嗝娣eA10.1m2，高程z

24、1 75m ，流速v1 3m/s，壓強p1 98KN /m2； 2-2 斷面處A2 0.05m2， z2 72m， 3-3 斷面 處 A3 0.08m2， z3 60m， p3 196KN /m2， 1-1 斷面至 2-2 和 3-3斷面的水頭損失分 別為 3m 和 5m，試求：2-2 斷面和 3-3 斷面處的流速v2和v3；2-2 斷面處的壓強p2。題 4-9 圖解：z1 p11v12 z3 p3g 2ggv23v3hw1 32g式中，z1 75m, v1 3m/ s， p1 98KN / m2，即p ）列斷面1-1 和斷面 3-3 間的能量方程： 10m ； z3 60m ，g1 3 5m

25、 ；取動能修正系數(shù)13 1 ，33p3 196KN / m2，即p3 20m；水頭損失hwgw代入能量方程，得：223v75 1060 20 v3 52g2g解得 3-3 斷面處的流速v3 3m/ s32A30.08m ， v33m/ s，代入連續(xù)Q1Q2Q3 ，即A1v1A2v2A3v3式中，A1 0.1m2 ， v1 3m/ s； A2 0.05m2性方程，解得2-2 斷面處的流速v2A1v1A3v3A20.1 3 0.08 31.2m/s0.052）列斷面1-1 和斷面 2-2 間的能量方程：z1p11g2221vg1z2pg222vg2hw12式中，z175m, v13m/ s， p1

26、 98KN /m2，即 p1 10m； z2g72m ， v2 1.2m/s；水頭損失hw1 2 3m；取動能修正系數(shù)12 12275 10 372p21.232gg 2g解得 2-2 斷面處的壓強p2 101.82KN /m24-10 如圖所示為嵌入支座內(nèi)的一段輸水管。管徑d1=1.5m， d2=1m，支座前斷面的相對壓強p1=400kN/m 2，管中通過流量Q 1.8m3/s。若不計水頭損失，試求支座所受的軸向力？題 4-10 圖解：由連續(xù)性方程可知：1-1 斷面平均流速v1QA10.1d12 41.83.14 1.52 41.02m/s2-2 斷面平均流速v2A20.12d2 41.83

27、.14 12 42.29m/s0-0 基準面，列斷面1-1 和 2-2 間的能量方程：為方便計算，取管軸線上點為計算點，錯誤！未找到引用源。；令 錯誤！未找到引用源。 ；解得 2-2 斷面處的壓強p2397.898KN / m2選取斷面1-1 、 2-2 和管壁所圍區(qū)域為隔離體，列斷面1-1 和 2-2 的動量方程：P1RxP2Q2v21v1取動量修正系數(shù)1212RxQ v2 v1p1A1p2A21 1.8 (2.29 1.02) 397.8981 4001.5244391.864kN支座所受軸向力為391.864kN ，方向水平向右。4-13 一四通叉管（如圖），其軸線均位于同一水平面，兩端

28、輸入流量Q1 0.2m3 / s，3Q30.1m / s，相應(yīng)斷面動水壓強p1=20kPa， p3=15 kPa，兩側(cè)叉管直接噴入大氣，已知各管直徑d1 =0.3m， d3=0.2m， d2=0.15m，30 。試求交叉處水流對管壁的作用力。題 4-13 圖解：解：1）求管中的流速Q(mào)1Q10.2v1122.83m/ s1 A1d A1 4 3.14 0.32 4Q3 v3A3Q32d3 40.1 23.18m/s3.14 0.22 4Q1 Q3 2Q2，Q2 0.2 0.1 0.15m3/s2Q2Q20.15v2 v4228.49m /sA2d22 4 3.14 0.152 4（ 2）取控制體

29、如圖，作用在控制體上的外力有： 各斷面的動水壓力：22 d13.14 0.32P11.413kNp120144d323.14 0.22P3p33150.471kN由于兩側(cè)叉管直接噴入大氣，P2 P4 0岔管對水流的反作用力R，其分力分別為Rx和 Ry。重力。因岔管管的軸線位于水平面內(nèi)，重力不予考慮。（ 3）列動量方程：x 方向：P1P3RxQ22v2cosQ44v4 cos（Q11v1Q33v3） ，取動量修正系數(shù)12341 ，則Rx P1 P3 2 Q2v2 cos( Q1v1Q3v3)1.413 0.471 2 0.15 8.49 cos30 (0.2 2.83 0.1 3.18)1.10

30、6kNy 方向：RyQ2 2v2 sinQ4 4v4 sin0管壁對水流的總作用力R Rx 1.106kN ，方向向右。交叉處水流對管壁的作用力為1.106kN，方向向左。4-14 一平板閘門寬b 為2m，當(dāng)通過流量Q 為 8m3/s 時閘前水深h 為 4m，閘孔后收縮斷面水深hC為0.5m，求作用于平板閘門上的動水總壓力（不計摩擦力）。解：取閘門前符合漸變流條件的斷面為斷面1-1 ，取斷面1-1 和 c-c 間流體為隔離體，控制體上水平作用力如圖所示。斷面1-1 平均流速：錯誤！未找到引用源。斷面c-c 平均流速：錯誤！未找到引用源。斷面 1-1 的動水壓力：錯誤！未找到引用源。斷面 c-c

31、 的動水壓力：錯誤！未找到引用源。列控制體水平方向的動量方程：取動量修正系數(shù)錯誤！未找到引用源。代入動量方程得：作用于平板閘門上的動水總壓力為98.35kN，方向向右。第五章 流動阻力和能量損失5-1. 圓管直徑d 10mm，管中水流流速v 0.2m/ s，水溫 T 100C ， （ 1）試判別其液流型態(tài)； （ 2）若流速與水溫不變，管徑改變?yōu)?0mm，管中水流型態(tài)又如何？（3）若流速與水溫不變，管流由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲿r，管直徑為多大？解： （ 1 ）已知水溫T 100C ，查表得水的運動粘滯系數(shù)0.01304cm2 / s，求得水流雷諾數(shù)為vd 20 1Re v1533.7 20000.013

32、04因此，水流為層流。（2）管徑改變?yōu)?0mmvd20 3Revd20 34601.2 2000 因此，水流為紊流。0.013043）選取臨界雷諾數(shù)Rek 2000 ，計算管徑Rek dv2000 0.0130413.04mm2043流速與水溫不變，管流由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲿r，管直徑為13.04mm。5-5 有一管道，已知： 半徑r015cm,層流時水力坡度J 0.15， 紊流時水力坡度J 0.2 ，試求：1 ）管壁處的切應(yīng)力0； （ 2）離管軸r 10cm處的切應(yīng)力？解：1 ）由式（5-13）可得：層流運動：紊流運動：層流運動0 r 110.25 10 73.5N/m215r102紊流運動014

33、798N /m155-10.有一舊的生銹鑄鐵管路，直徑d 300mm ，長度 l 200m ，流量 Q 0.25m3 /s取0.6mm，水溫T 100C ，試分別用公式法和查圖法求沿程水頭損失hf ？解：已知水溫T 100 C ，查表得水的運動粘滯系數(shù)2 0.01304cm2 / sQ管中流速vA0.2522d2/4 3.14 0.32/43.54m/s1 ）公式法:管中雷諾數(shù)Re vd3.54 0.38.1 10520000.01304 10 4為紊流?，F(xiàn)在再判別屬于哪個區(qū)域：假設(shè)黏性底層厚度0.60.080132.8d0Re7.49 6=0.02332.8 3050.00801cm 0.0

34、801mm8.1 1050.023g r0 J 1 9.8 15 0.15 0.11025kN /m222gr0 J1 9.8 15 0.2 0.147kN / m2225-14 ）得故管壁屬于粗糙區(qū)，可應(yīng)用尼庫拉茲公式求1d2 2lg(3.7d)1 20.023,與假設(shè)吻合300 22lg(3.7300.60)沿程水頭損失h fl v2d 2g200 3.5420.023.9.8m0.3 2g（2） 查圖法0.6d 30050.002,Re 8.1 105查莫迪圖，得0.024，與公式法基本吻合沿程水頭損失h fl v2200 3.542v 0.024.10.23md 2g0.3 2g5-1

35、3. 油在管路中以v=1m/s 的速度流動，油的密度3920kg /m ， l 3m ,d=25mm,水銀壓差計測得h=9cm, 試求： （ 1 ）油在管路中的流態(tài)；的平均流速反向流動，壓差計的讀數(shù)有何變化？2）油的運動粘滯系數(shù)；（ 3）若以相同習(xí)題 5-13p2g2 v222v2 hw1 22g3-3 平面為等壓面可得p1油 g(l h) p2H gh， 可得解： （ 1 ）如圖，選取符合漸變流條件的斷面1-1 和斷面 2-2 。以斷面2-2 為基準面，列1-1斷面和 2-2 斷面的能量方程。2p11v1z1z2g 2g其中：z1l ；z20 ； 1-1 斷面和 2-2 斷面的平均流速相同，

36、v1 v2 v ；p1p2H gh 油 g(l h) 13.6 9.8 0.09 0.92 9.8 (3 0.09)1.76m油 g油 g0.92 9.82d 2g水頭損失只有沿程水頭損失，hw1 2 h f l v代入能量方程：3 1.763 v20.0252g1 24 0025 2g求得沿程水頭損失系數(shù)為1.24 0.025 2g 0.2033.6464假設(shè)為層流狀態(tài)，雷諾數(shù)Re316 2000, 為層流。0.203.（ 2）油的運動粘滯系數(shù)vd 1 0.025 7.91 10 5m2/sRe 316.（ 3）若以相同的平均流速反向流動，以斷面2-2 為基準面，列1-1 斷面和 2-2 斷

37、面的能量方程。z22p22v2g 2gz12p11v1g 2ghw1 2可求得p2 p1z1 z2 hw1 2 3 1.24 4.24m油g假設(shè)壓差計左側(cè)比右側(cè)高出h，由等壓面可得p1油 g（l h ） p2 H gh可求得 hp2p1油g4.24 31 13.6 / 0.920.09m若以相同的平均流速反向流動，壓差計右側(cè)會比佐側(cè)高出5-15. 如圖所示的實驗裝置，用來測定管路的沿程阻力系數(shù)0.09m。和當(dāng)量粗糙度。已知管徑d 200mm，管長 l 10m，水溫 T 200C ，測得流量Q 0.15m3 / s，水銀壓差計讀數(shù) h 0.1m，試求： （ 1）沿程阻力系數(shù)；（ 2）管壁的當(dāng)量粗

38、糙度？習(xí)題 5-1501 126解：管路沿程阻力h 0.1 12.6 1.26m 水柱1Q 0.15管道平均流速v.4.78m/s23.14 0.22/4d4hf1.26沿程阻力系數(shù)f.0.022l v210 4.782d 2g 0.2 2gvd 4 78 0 2管路雷諾數(shù)Re vd 4.78 0.29.52 1051.004 10 6查莫迪圖可得/d 0.0016可得，可得當(dāng)量粗糙度為0.32mm。5-16. 如圖所示A、 B、 C三個水箱，由兩段鋼管相連接，經(jīng)過調(diào)節(jié)使管中產(chǎn)生恒定流動，已知：A、 C 箱水面差H 10m ， l1 50m , , l2 40m, d1 250mm, d2 2

39、00mm,0.25彎 0.25, 設(shè)流動在粗糙區(qū)，用0.11 計算，管壁0.2mm ，試求： （ 1）管d解：先求兩段鋼管的沿程阻力系數(shù)：Q ； （ 2） h1 ,h2的值？習(xí)題 5-160.250.11 d10.110.250.22500.01850.110.250.22000.01962 2 為基準面，列1-1 斷面和 2-2 斷面的能量方程，2p11v01z1z21g 2g 22p22v02hg2gw1 2能量方程為：z1h1 ，z20，p1gp20，g1-1 斷面和 2-2 斷面流速與管中流速相比可忽略不計，1v0212g2v0202gh1hw1 2211 d1 2gl1 v12( 0 wanse)v1(0.01852g500.25v1v10.5 0.25 1) 15.45 12g2g3-3 為基準面，列2-2 斷面和 3-3 斷面的能量方程22p21v02p32v03z2z3hg2gg2gw2 3能量方程為：z2 h2， z30 ， p2g2-2 斷面和 3-3斷面流速與管中流速相比可忽略不計，h2hw2 3l22 v2d2 2gp30， g21v022g22v0202g2()v2( 0 se)2g40(0.01960.5 1)22v25.42 v22g 2g22v1d1 v2 d244H h1 h2 10m可得，流量Q 0.