流体力学习题解析

1、流体力学习题解析流体力学习题（五）5-1水流经变截面管道，已知细管直径di,粗管直径d2=2di,试问哪个截面的雷诺数大？两截面雷诺数的比值Rei/Re2是多少？52水管直径d=10cm,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250mm,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15cm,底宽20cm,流速0.15m/s,水温10C,试判别流态。5-5散热器由8X12mm2的矩形截面水管组成，水的运动粘性系数为0.0048cm

2、2/s,要确保每根水管中的流态为紊流（取Re）4000）以禾撒热，试问水管中的流量应为多少？5-6输油管的直径d=150mm,流量Q=16.3m3/h,油的运动粘性系数尸0.2cm2/s,试求每公里管长的沿程压头损失。5-7应用细管式粘度计测定油的粘度，已知细管直径d=6mm,测量段长i=2m,实测油的流量Q=77cm3/s,水银压差计读数h=30cm,油的重度产8.83kN/m3,试求油的运动粘性系数v和动力粘性系数因58为了确定圆管内径，在管内通过y为0.013cm2/s的水，实测流量为35cm3/s,长15m管段上的压头损失为2cm水柱，试求此圆管的内径。59要求用毕托管一次测出半径为r

3、o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。510油管直径为75mm,已知油的重度为8.83kN/m3,运动粘性系数为0.9cm2/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133.38kN/m3,试求油的流量。511铁皮风管直径d=400mm,风量Q=1.2m3/s,空气温度为20C,试求沿程阻力系数，并指出所在阻力区。512管道直径d=50mm,绝对粗糙度A=0.25mm,水温为20C,试问在多大流量范围内属于水力粗糙区流动？513钢板制风道，截面尺寸为300X500mm2,长度为30m,风量为2.1m3/s,温度为20C,试分别按阿尔特索里公

4、式和莫迪图计算压力损失。514自来水铸铁管管长600m,直径300mm,通过流量60m3/h,试用莫迪图计算沿程压头损失。515矩形风道的截面尺寸为1200X600mm2,空气流量为42000m3/h,空气重度为10.89N/m3,测得相距12m的两截面间的压力差为31.6N/m2,试求风道的沿程阻力系数。5-16铸铁输水管长i=1000m,直径d=300mm,管材的绝对粗糙度=1.2mm,水温10C,通过流量Q=100L/s,试求沿程压头损失。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，且通过的流量相等，试求两种形状管道沿程损失之比：（1）管流为层流；（2）管流为完全粗糙区。

5、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。5-19输水管道中设有阀门，已知管道直径为50mm,通过流量为3.34L/S,水银压差计读数曲=150mmHg,沿程损失不计，试求阀门的局部阻力系数。题519图题520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，在阀门的上、下游共装设四根测压管，其间距分别为I,和人管道直径d=50mm,测得测压管水面标高1=165cm,2=160cm,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。如

6、水箱的水深为H,管道的直径为d,管道的长度为i,沿程阻力系数局部阻力系数K,试问在什么条件下，流量随管长的增加而减小？在什么条件下，流量随管长的增加而增大？题5-21图题522图5-22用突然扩大管道使平均流速由ui减小到%,若直径di=350mm,流速ui=3.0m/s,试求使测压管液面差h成为最大值的U2及d2,并求最大的h值。523流速由ui变为U2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。题523图题524图524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

7、及管壁切应力T0O525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250mm,试求管道的沿程阻力系数U题525图题5-26图526两水池水位恒定（如图），已知管道直径d=10cm,管长i=20m,沿程阻力系数入=0.042,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Ho5-27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q=1.2kg/m3）直径di=50mm）d2=100mm）流速ui=20m/s）1截面压力计读数hi=100mmH2。，H=10m,沿程阻力不计，试求突扩管

8、的局部压力损失及2截面压力计读数h2o题527图题528图528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0.1H,R和H是什么关系？5-29用孔板流量计量测管道中的空气流量，管道直径D=200mm,孔口直径d=100mm,空气温度为25,微压计读数&=120mmH2O,孔板的流量系数0.64,求流量。题529图题530图5-30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,求流量Qi、Q2和Q3,以及两水箱液面间的高差小

9、。531两水箱用一直径为di=40mm的薄壁孔口连通，下水箱底部又接一直径为d2=30mm的圆柱形管嘴，长为i=100mm,若上游水深Hi=3m保持恒定，求流动稳定后的流量Q和下游水深H2。题5-31图题532图532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8m,H=10m,孔口出流的阻力不计，求h1和h2o533圆筒形封闭水箱底部有一长h=100mm、直径d=25mm的圆柱形外管嘴，其流量系数尸0.82,箱内水深H=900mm,水箱直径D=800mm,问箱内液面相对压力P0应保持多大，该水箱放空时间可比敞口水箱减少一半？_:“:."IXI-_rn-i-|j1I/11

10、h-T题534图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=200mm,长度i=100m,水位H=12m,沿程阻力系数入=0.03,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。535某加热炉出料门宽1.8m,高0.5m,炉气温度1300C,炉气密度1.32kg/m3（标态）,炉外空气温度20C,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；（2）零压面位炉底面以上0.2m处。536虹吸管将A池中的水输入B池，已知长度i,=3m,b=5m,直径d=75mm,两池水面高差H=2m,最大超高h=1.

11、8m,沿程阻力系数入=0.02,局部阻力系数：进口Ke=0.5,转弯Kb=0.3,出口Ko=1,试求流量及管道最大超高截面的真空度。V题536图题537图题538图5-37有压排水涵管的上、下游水位差为1.5m,排水量为2.0m3/s,涵管长为20m,沿程阻力系数人=0.03,局部阻力系数：进口Ke=0.5,出口Ko=1.0,试求涵管直径。5-38自然排烟锅炉的烟囱直径d=0.9m,烟气流量Q=7.0m/s,烟气密度p=0.7kg/m3,外部空气密度的=1.2kg/m3,烟囱沿程阻力系数入=0.035,为使底部真空度不小于15mmHzO,试求烟囱的高度H。5-39用虹吸管将钻井中的水输送到集水

12、井，已知虹吸管全长60m,直径200mm,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=1.5m,试求虹吸管的流量。题5-39图题540图540水从密闭容器A沿直径d=25mm、长度i=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)沿程阻力系数入=0.025,局部阻力系数：阀门Kv=4.0,弯头Kb=0.3,试求流量。5-41由水库引水，先用长i,=25m,直径di=75mm的管道将水引至贮水池中，再由长b=150m,直径d2=50mm的管道将水引至用水点。已知

13、水头H=8m,沿程阻力系数入i=入2=0.03,阀门局部阻力系数Kv=3,试求：(1)流量Q和水面高差h;(2)绘总压头线和测压管压头线。题541图题542图5-42由水塔向水车供水，已知供水管直径d=100mm,长度i=80m,中间装有两个闸阀和四个90°弯头,管道的沿程阻力系数人=0.03,局部阻力系数：阀门Kv=0.12,弯头Kb=0.48,水塔的水头H=6m,水车的有效容积V=7m3,试求水车充满水所需时间。5-43两水池水面高差恒定，H=3.8m,用直径d1=200mm、d2=100mm,长度i,=10m、i=6m的串联管道相连接，沿程阻力系数8=0.02,试求：(1)流量

14、并绘总压头线和测压管压头线；(2)若直径改为d1=d2=200mm,人不变，流量增大多少倍？题543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=98.1kPa,水头H=2m,管长i,=10m、-20m,直径d1=200mm、d2=100mm,沿程阻力系数N=%=0.03,试求流量并绘总压头线和测压管压头线。5-45水从密闭水箱沿垂直管道送入高位水池中，已知管道直径d=25mm,管长i=3m,水深h=1.0m,流量Q=1.5L/s,沿程阻力系数人=0.033,阀门的局部阻力系数Kv=9.3,试求密闭容器上压力表读数明并绘总压头线和测压管压头线。题545图题5-46图5

15、-46储气箱中的煤气经管道ABC流入大气中，已知帅=100mmH2。，断面标高za=0、zb=10m、z0=5m,管道直径d=100mm,长度%=20m、%c=10m,沿程阻力系数人=0.03,局部阻力系数：进口Ke=0.6、转弯Kb=0.4,煤气密度p=0.6kg/m3,空气密度fa=1.2kg/m3,试求流量并绘总压线、势压线和位压线。547在长度为1000m,直径为300mm的管道上，并联一根直径相同、长度i=500m的支管（题5-47图中虚线），若水位差H=23m,摩擦阻力系数?=0.03,不计局部损失，试求支管并联前后的流量及其比值。Fl由HQ&&题5-47图题5-4

16、8图5-48并联管道的总流量为Q=25L/s,其中一根管长i=50m、直径di=100mm,沿程阻力系数方=0.03,阀门的局部阻力系数K=3.0;另一本管长12=30m,直径d2=50mm,沿程阻力系数加=0.04,试求各管段的流量及并联管道的压头损失。549有一泵循环管道，各支管阀门全开时，支管流量分别为Qi、Q2,若将阀门A开度关小，其它条件不变，试论证主管流量Q怎样变化，支管流量Qi、Q2怎样变化。题5-49图题550图550枝状送风管道各段流量分别为Qi、Q2、Q3,若在支管2末端接长，如图中虚线所示，试问QQ2、Q3有何变化？5-5I水塔经串并联管道供水，已知供水量Q=0.im3/

17、s,各段直径di=d4=200mm,d2=d3=i50mm,各段管长i1=i4=i00m,12=50m,13=200m,各段沿程阻力系数入=0.02,局部阻力不计。试求并联管段的流量Q2、Q3及水塔水面高度Ho题551图题552图5-52应用长度同为i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di=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。5-53通风机向水平风道系统送风，已知干管直径di=300mm,长度ii=30m,末端接两支管，其一直径d2=150mm,长度i2=20m;另一支管是截面为0.15mX0.2m的矩形管，长度13=15m,通风机送风量

18、Q=0.5m3/s,各管段沿程阻力系数均为人=0.04,空气密度p=1.29kg/m3,忽略局部阻力，试求通风机的风压。题553图题5-54图5-54工厂供水系统由水泵向A、B、C三处供水，管道均为铸铁管，已知流量Qc=10L/s,qB=5L/s,qA=10L/s,各段管长11=350m512=450m,13=100m各段直径d1=200mm)d2=150mm)d3=100mm)整个场地水平)试求水泵出口压力。555三层楼的自来水管道，已知各楼层管长i=4m,直径d=60mm,各层供水口高差H=3.5m,沿程阻力系数入=0.03,龙头全开日阻力系数K=3,不计其它局部阻力。试求当龙头全开时，供给每层用户的流量不少于3L/s,进户压力pm应为多少？题555图题556图5-56由水塔供水的输水管路由三段串联组成，各管段的尺寸分别为i=300m,di=200mm;i2=200m,d2=150mm；13=100m,d3=100mm,沿程阻力系数壮0.03。管路总输水量为0.04m3/s,其中有一半经管段12均匀泄出，局部阻力不计。试计算需要的压头Ho5-57将长度