流体力学6,7,8章课后题答案.doc

第六章6-1解：层流状态下雷诺数 即 6-2解：层流状态下雷诺数 6-3解： 临界状态时 6-4解：当输送的介质为水时： 根据雷诺数和相对粗糙度查莫迪图可知流态为水力粗糙。 当输送的介质为石油时：质量流量与水相等 根据雷诺数和相对粗糙度查莫迪图可知流态为水力光滑。6-5解：判断流态需先求出雷诺数 冬季： 流态为层流。 夏季： 流态为层流。6-6解：由圆管层流分析解可知 设时，流速恰好等于平均流速 6-7解：需先判断流态： 流态为层流。 根据经验公式有 根据达西公式有 6-8解：欲求出沿程水头损失，应先求出沿程阻力系数，而欲用经验公式计算沿程阻力系数，需先求雷诺数和相对粗糙度。 由和，查莫迪图可知流态为混合摩擦。运用经验公式计算 6-9解：以起点处和离它处的管道截面列伯努利方程，得 题中以知 又连续性方程可推出 根据达西公式有 欲求阻力系数，则先需求出雷诺数，再判断流态，然后选择经验公式计算 查莫迪图可知流态为水力粗糙，运用经验公式 即每km管线在的压降为。 以始末位置的管道截面列伯努利方程，得 由连续性方程得 已知，代入伯努利方程得 6-10解：先求雷诺数 查莫迪图可知流态为层流 以始末位置的管道截面列伯努利方程，得 6-11 解：(a)按实验结果计算：以始末截面列伯努利方程 ，由连续性方程可知根据达西公式有：(b) 按经验公式计算：，则。故为水力光滑（也可查莫迪图）。按经验公式可知 由实验结果计算和由经验公式计算出的值相差：6-12 解： 对比两公式，可知 6-13 解：在中流速为，在中（除阀门外）流速为，。设流量为Q，由连续性方程可知各段流量相等：以水池平面0-0和段管出口2-2截面列伯努利方程由于，,故以上伯努利方程化为：6-14解： 查莫迪图可知流态为混合摩擦，运用经验公式有 根据达西公式可求出沿程水头损失 局部水头损失有 总的水头损失 以1-1和2-2截面列伯努利方程，得 6-15解：以1-1和2-2截面列伯努利方程，得 由于是短管，小，因此。由包达公式可知，突然扩大的局部水头损失的公式。由连续性方程可知各段的流量相等。 由已知有代入上式得 6-16 解：查表得10时水的运动粘度，故： 查莫迪图可知流态为水力光滑，运用经验公式有：沿程水头损失由达西公式有：局部水头损失为当,时：查莫迪图可知流态为水力摩擦，运用经验公式有：沿程水头损失由达西公式有：局部水头损失为：7-1 解：根据连续性方程得：故：全管路水头损失 水池水面与泵口水池水面的大气压相等，且其水流速度均为零故：水泵扬程水头损失图略7-2 解：(1) 若保持水井水面与水池水面的高差 则自流管内水流流速应与泵内流速相等,自流管内水流速度自流管水头损 故(2)根据伯诺利方程得 故：7-3 解：由连续性方程得 即查表得20度时水的粘度 两段管子的雷诺数分别为： 故管1内流体流动为紊流的混合摩擦区故管2内流体流动为紊流的粗糙区从而： 故水箱的水头水头线图略7-4解：水塔的水头 由连续性方程得 ，故 代入数据解得：7-5 解：并联管路各管内水头损失相等故： （1） 并联管路各并联管内流量总合等于主管路流量故： （2）由式（1）（2）得 从而 管1流量 管2流量 A B 间的水头损失 7-6 解：由已知得管1 和管2管长，管径，沿程阻力系数均相等，即管1 和管2完全相同从而： 以 A B 水池面列伯诺利方程 两水池面的流速均为0 ，液面压力相等故：即从而 解得：7-7 解：（1）被输液体相对密度为0.9 故其密度为900kg/m3AB管内流量由已知得管2 和管3在同一水平面且各参数均相等，即管2 和管3完全相同从而： （2）根据伯诺利方程得：7-8 解：孔口的收缩系数 管内流量 收缩断面流体流速 孔口流速系数流量系数7-9 解7-10 解：两水箱的高差流量 同时查表知 圆柱形内管嘴流量系数 圆柱形外管嘴流量系数 故解得 7-11 解：由液体管材的弹性系数表知： 由题意可知管内径则 水击的传播速度 流速 压力传递往返时间 T=2.2 s时，直接水击压力：T= 20 s时， 间接水击压力：7-12 解： 水击的传播速度 流速 最大水击压力8-1 试确定下列流场是否连续可压和是否无旋？(1) ；(2) ；(3) 。解：(1) 不可压缩 无旋(2) 可压缩+ 1 有旋(3) divu= 不可压缩 无旋 8-2解： 8-3 试证流速分量为ux=2xy+x，uy=x2-y2-y的平面流动为势流。求速度势和流函数。证明：，无旋，故流动为势流 积分第一式得：，代入第二式 令，则 8-4 已知速度势=xy，求速度分量和流函数，画出=1，2，3的等势线。证明等势线与流线互相正交。解： 等势线与流线互相正交等势线为一簇双曲线8-5 位于坐标原点的源流量Q=24m2/s，沿水平方向自右向左运动的均匀直线流流速为u0=10m/s。求两种流动叠加后的驻点位置，通过驻点的流线，此流线在=/2和时的y坐标值及=/2时流线上的流速值。解：根据势流叠加原理，可得复合流动的势函数和流函数分别为：， ，令，得：或 时，；时，无解 驻点位置为(0.382m,0) 令得流线为，把驻点坐标代入得const=0 过驻点的流线为 时，由流线方程解得， 时，无y值 直角坐标情况：驻点，流线8-6一长圆柱体，直径为1m，位于u0=10m/s的正交于柱轴的直线流中，流体密度为1000kg/m3，未扰动流动的压强为0，求在圆柱表面上=、7/8、6/8、5/8、/2处的流速和压强值。解：此为无环流的绕流，由课本(7-58)知：圆柱面上，则，代入条件，计算各角度的周向速度：伯努利方程：(未扰动流动的压强为0)，得：代入数据，计算各角度的压强值：8-7直径为1.2m，长为50m的圆柱体，以90rps的角速度绕其轴旋转，空气流以80km/h的速度沿