工程流体力学试卷集锦（课后习题）

绪论

1-1水银的密度为13600kg/!?,求它对4℃水的相对密度d。[13.6]

c=125%

1-2某工业炉窑烟道中烟气各组分气体的体积百分比分别为，

aw=0.3%a—5.2%aN—76%aHo—5%外而洋

外，外,2,H2O，求烟气的密度。

[1.341kg/m3]

1-3绝对压强为4个工程大气压的空气的等温体积模量和等蟒体枳模量各等于多少？

[39.244kPa；549.17kPa]

1-4图1T3所示为锅炉循环水系统，温度升高时水可以自由膨胀，进入膨胀水箱。已知系

统内水的体积8m1水的体胀系数为0.005l/0C,试求当系统内的水温升高50c时，膨胀水箱

最小应有多大容积？[2m)]

图1-13图1-14

1

1-5在温度不变的条件下，体积5m的水，压强从0.98XIOTa增加到4.9XIOTa,体积减

一9

小了1X10-3试求水的压缩率。[0,509X10Pa-

—723

1-6某种油的运动粘度是4.28X10m,/s,密度是678kg/n/,试求其动力粘度。[2.9

XlO^Pa.s]

1-7试求当水的动力粘度〃=L3xlO-Pa-s、密度"=999.4kg/m3时水的运动粘度。

[l.SXlO^mVs]

1-815℃的空气在直径200mm的圆管中流动，假定距管壁1mm处的速度为0.3m/s,试求每

米管长上的摩擦阻力。[3.41X

IO-3N]

1-9如图1-14所示，已知锥体高为H,锥顶角为2。，锥体与锥腔之间的间隙为5,间隙

内润滑油的动力粘度为〃，锥体在锥腔内以0的角速度旋转，试求旋转所需力矩M的表达式。

(otg3aH4

2磔

6cosa4]

l-io如图1-15所示，已知动力润滑轴承内轴的直径D=0.2m,轴承宽度b=0.3m,间隙5=

0.8mm,间隙内润滑油的动力粘度〃=°245Pa-S,消耗的功率P=50.7W,试求轴的转速n为多

少？[2830rpm]

S1-15滑动地承示意国01-16活建运动示意国

1-11直径为0.46m的水平圆盘，在较大的平板上绕其中心以90rpm的转速旋转。已知两壁

面间的间隙为0.23mm,间隙内油的动力粘度为0.4Pa•s,如果忽略油的离心惯性的影响，试求

转动圆盘所需的力矩？[1362N•m]

1-12两平行平板之间的间隙为2nim,间隙内充满密度为885kg/nf、运动粘度为0.00159

2

in/s的油，试求当两板相对速度为4m/s时作用在平板上的摩擦应力？

[2814.3Pa]

1-13如图1-16所示，活塞直径d=152.4mm,缸径D=152.6mm,活塞长L=30.48cm,润滑油的

运动粘度v=0-9144xl()7m2/s,密度P=920kg/m3。试求活塞以v=6m/s的速度运动时，克服

摩擦阻力所消耗的功率。[4.42

kw]

1-14重500N的飞轮的回转半径为30cm,转速为600rpm,由于轴承中润滑油的粘性阻滞，

飞轮以0.02rad/s2的角减速度放慢，已知轴的直径为2cm,轴套的长度为5cm,它们之间的间隙

为0.05mm,求润滑油的动力粘度。

[0.2325Pa•s]

1-15内径8mni的开口玻璃管，插入20℃的水中，已知水与玻璃的接触角°=10°,试求水

在玻璃管中上升的高度。

[3.662mm]

1-16内径8nmi的开口玻璃管，插入20℃的水银中，已知水银与玻璃的接触角约为140°,

试求水银液面在管中下降的高度。[1.36mm]

流体静力学

2-1如图2-37所示，两互相隔开的密封容器，压强表4的读数为2.7x104pa,真空表8的

读数为2.9x1(/pa,求连接两容器的u形管测压计中两水银柱的液面差h为多少？[0.42m]

2-2如图2-38所示，一直立的煤气管，为求管中煤气的密度，在高度差H=2()m的两个断

面上安装U形管测压计，其内工作液体为水。已知管外空气的密度0。=1.28kg/m3,测压计读

数442=U5mm。若忽略U形管测压计中空气密度的影响，试求煤气管中煤气

的密度。[0.53m3/kg]

2-3如图2—39,用U形管测压计测量压力水管中A点的压强,U形管中工作液体为水银,

S2-37S2-38

若4=8()0mm,62=900mm,大气压强％=101325Pa,求图中A点的绝对压强。[212.0kPa]

图3-39图3-40

2-4如图2—40所示，用U形管测量一容器中气体的绝对压强和真空，

U形管中工作液体为四氯化碳，其密度夕=1594kg/n/,液面差△/?=900mm,

求容器内气体的真空和绝对压强。[14.07kPa；84.0kPa]

2-5如图2-41所示，用U形管测压计测量管道4、B中的压强差，若A

管中的压强为2・744xl(Tpa,8管中的压强为1372x10,pa,试确定u形管

中两液面的高度差力为多少。[1.3ml

2-6如图2—42所示，U形管测压计和容器A连接，若各点的相对位置

尺寸由二0.25m,入2=i.61m,为=1m,试求容器中水的绝对压强和真空。

(33.31kPa；68.0kPa]

S2-41图2—42

图2—43图2—44

2-7如图2—43所示，盛有油和水的圆形容器顶盖上有F=5788N的载

荷，已知4—30cm,'?=50cm,d=0.4m。油的密度°。，=800kg/m，,水银的密

度°〃g=13600kg/m3,试求U形管中水银柱的高度差H。[0.4m]

2-8如图2—44所示，两U形管测压计和一密封容器连接，各个液面之

间的相对位置尺寸分别为：4=60cm,”2=25cm,^=30cm,试求下面的U形

管左管中水银液面距容器中自由液面的距离小为多少。[1.28m]

g蛭二二

02-57S2-58

2-24把2—23题中的平板AB和水平面成45°角放置水下图2—58中的

位置上，试求水作用在平板上的总压力和总压力作用点的位置。[19.47kN；

2.584m]

2-25如图2—59所示，一较链固定的倾斜式自动开启的水闸，水闸和水

平面的夹角为6°,当水闸一侧的水位//=2m,另一侧水位力=0.4m时，闸门

自动开启，试求钱链至闸门下端的距离x。[0.8mJ

2-27试画出图2—60中曲面AB所受液体总压力的垂直分力对应的压力

体，并标出垂直分力的方向。

S2-60

2-28一扇形闸门如图2—61所示，圆心角a=45°,闸门右侧水深”=

3m,求每米闸门所承受的静水总压力及其方向。[44.575kN；73°32]

2-29一球形盛水容器如图2—62所示，下半球固定，上半球用螺栓和下

半球固定在一起，球体的直径d=2m,试求上半球体作用于螺栓上的力。

[10.624kN]

2-30一贮水设备如图2—63麻，在C点测得绝对压强夕=196120Pa,

/i=lm,R=\m,求作用于半球4B上的总压力。[256.72kN]

S2-61S2-62

2-31如图2-64所示，盛水容器的底部有一圆形孔口，用重G=2.452N、

半径r=4cm的球体封闭，孔口的直径”=5cm,水深”=20cm,试求提起该球

所需的最小力凡[3.762N]

▽1凡

P0

流体动力基础

3-1已知流场的速度分布为"二炉,—3y/+2z〈，试确定(1)属于几维流动？(2)

求(3,1,2)点的加速度。［三维流动；%=27,ay=9,a.=64)

-2*13；

u=xyi——y+xyk

3-2已知流场的速度分布为3，试确定(1)属于几维流动？(2)

163216

砥=丁明=T=V

求(1,2,3)点的加速度。［二维流动；3,3,3］

3-3已知流场的速度分布为“=(4/+2y+xy)i+(3x—V+z)),试确定⑴属于

几维流动？(2)求(2,2,3)点的加速度。［三维流动；氏=2004,3

3-4已知流场中速度分布为%V>'=xz~1,%=犯。问：⑴该流动是

否定常流动？(2)求r=0时点(1,1,1)上流体微团的加速度。［属非定常流动；⑸=3,=1,

a.=2,

4J

3-5不可压缩流体定常流过一喷嘴，喷嘴截面积A(x)是沿流动方向x变化的，若喷嘴中

qvdA(x)

的体积流量为g”，按一维流动求喷嘴中流体流动的加速度。［A~(x)dx1

一：「X

U=-----_—I+-------2----~J

3-6已知平面流动的速度分布规律为2Mx+y)27r(x-+y),式中「为常

数，求流线的方程并画出几条流线。［』+),2=常数］

3-7一输油管道，在内径30cm的截面上的流速为2m/s,求另一10cm的截面上的流速和

质量流量。已知油的密度为850kg/nJ。［18rn/s；120.1kg/s］

-4x：4y二

u=——rz+——-J

3-8已知一流场内速度分布为：x+yx+y,求证通过任意一个以原点

为圆心的同心圆的流量都相等(Z方向取单位长度)。提示：将流场速度以极坐标表示。

3-9两水平放置的平行平板相距am,其间流体流动的速度为

Vx=-10-—20—(1——)

«。。，坐标系原点选在下平板上，y轴和平板垂直。试确定平板间的体

55

—ci-

积流量和平均流速。［-3m3/s；—3m/s］

3-10不可压缩流体在直径20mm的管叉中流动，一支管的直径为10mm,另一支管的直

径为15mm,若10mm管内的流动速度为0.3Ws,15mm管内的流动速度为0.6m/s,试计算总管

内流体的流动速度和体积流量。[0.413nVs；129.7X106m3/s]

3-11水龙头和压力水箱相连接，若水龙头的入流速度不计，计示压强为1.7X10N/m）

水龙头向大气中喷水，设水柱成单根流线，试计算水流能够到达的最大高度。[17.3m]

3-12比体积"=0.3816m3/kg的汽轮机废气沿一直经&）=100mm的输气管进入主管，质量

流量为2000kg/h,然后沿主管上的另两支管输送给用户，如图3—28所示。已知力上的用户需

用量为500kg/h,刈上的用户需用量为1500kg/h,管内流速为25m/s,求输气管中蒸汽的平均流

速和两支管的直径。[27m/s；0.25m；0.09m]

S3-28

图3-29

3-13如图3—29所示，一喷管直径。=O.5m,收缩段长/=0.4m,«=30°,若进口平均流

速"i=0.3nVs,求出口速度。2。[51.6m/s]

3-14图3—30为一文特里管和压强计，试推导体积流量和压强计读数之间的关系式。

（1/蟾）—（l/d：）]

3-15图3—31中倒置U形管中液体相对4℃水的相对密度为0.8,水管直径d=30cm,求

所给条件下水流的流速°。fl.085m/s]

图3-30图3-31

3—16如图3—32所示一变截面管路，各段的尺寸分别为：Ji=l00mm,150mm,

“3=125mm,4=75mm,自由液面上表压0<>=14715()N/m2,H=5m,若不计阻力损失，求通过管

3

路的水流流量，并绘制测压管水头线。［0.087m/s；13.67；18.75mH2O；17.41mH2O］

3-17在内径为20cm的输油管道截面上流速0=2m/s,求输油管道上另内径为5cm的截面

上的流速及管道内的质量流量。已知油的相对密度为0.85。［32nVs；53.4kg/s)

3—18在一内径为5cm的管道中流动的空气质量流量为0.5kg/s.在某一截面上压强为5X

105N/m2,温度为100℃,求在该截面上气流的平均速度。［54.5nVs］

3-19由空气预热器经两条管道送往锅炉喷燃器的空气质量流量为8000kg/h,气温400℃,

管道截面尺寸均为400X600mnr,已知标准状态(0℃,760mmHg)下空气的密度°。=1.29kg/m\

求管道中的平均流速。［8.85nVs］

由3一33

图3-32

3-20已知离心式水泵出水量gv=3()L/s,吸水管直径”=150mm,水泵机轴线离水面高，

=7m(图3—33),不计损失，求入口处的真空。［7.15mH2O］

3—21如图3—34所示，水从井A利用虹吸管引到井B中，设已知体积流量外=100m3/h,

H=3m,z=6m,不计虹吸管中的水头损失。试求虹吸管的管径d及上端管中的压强值p。［0.068m,

5.89X104Pa)

3—22有一文特里管，如图3—35所示，4=15cm,(/2=10cm,水银差压计液面高度差

力=20cm,若不计损失，求管流流量。［6217s］

图3-35

3-23如图3—36所示，某一风洞试验段，己知。=lm,d=40cm,从U形管测压计上量出

/;=150mm,空气的密度为1.291kg/m\U形管中酒精的密度为759.5kg/n?。不计损失，试求试

验段的流速。[43.26nVs]

3-24如图3-37所示，离心式风机通过集流器从大气中吸取空气，风机入口直径

d=2Q0mm,在入口段接一•玻璃管其下端插入水中，若玻璃管中的液柱高度H=250mm,空气的密

度为1.29kg/n?,求风机每秒钟吸取的空气量%。[1.935m%]

3-25如图3—38所示，直立圆管直径10mm,一端装有5mm的喷嘴，喷嘴中心到1截面

的距离为3.6m,从喷嘴出口排入大气的水流出口速度为18m/s,不计摩擦损失，计算截面1处的

计示压强。fl.87X106Pal

3-26如图3—39所示，液面不变的容器内水流沿变截面管路向下作定常流动，已知

222

AI=0.04m,A2=0.1m,A3=0.03m,液面至各截面的距离分别为：W|=lm,H2=2m,H3=3m,试

求截面4和42处的计示压强。[-6717.8Pa；16966Pa]

图3-38图3-39

4

3-27如图3-40所示，己知管径不同的两段管路，〃=0.25m,pA=7.845X10Pa；dn=0.5m,

流速U8=1.2m/s,zs=lm,试求A、B两断而间的能量差和水流的运动方向。[3.1mH2O；A-B]

图3ToS3-41

3-28不可压缩流体流过圆形截面的收缩管，管长0.3m,管径沿管长线性变化，入口处管

J_

径0.45m,出口处管径0.15m,如果流动是定常的，体积流量为0.3n?/s,确定在管长2处的加

速度。［12m/s2］

3-29密度为r的液体定常地流过一水平放置的平板,平板的宽度为6,入口处的速度为"，

且分布均匀，出口处的速度分布从板面上的零，线性地增加到矩板面6处的08,如图3—41所

1,,2

7Pb仙

示，试确定流体作用在平板上的力。［6］

3—30喷水船用泵从船头吸水，从船尾以高速喷水而运动。已知流量"二80L7s,船头吸水

的相对速度"i=0.5m/s,船尾喷水的相对速度％=i2m/s,试确定船的推进力。［920N］

3-31连续管系中的90°渐缩弯管放在水平面上，如图3—42所示，入口直径由=15cm,出

口直径4=7.5cm,入口处的平均流速5=2.5m/s,计示压强Pi=6.86X10*Pa,若不计阻力损失，

试求支撑弯管所需的水平力。［1427N；&=22°1

国3—42S3-43

3-32水由水箱1经圆滑无摩擦的孔口水平射出冲击到一块平板上，平板刚能盖着另一水

箱的孔口，如图3—43所示，两孔口中心线重合，且’2,当已知水箱1中的水位高度

E时，求水箱2中水位高度伉。仍尸2'1

3—33如图3—44所示消防水枪水平工作，水枪进口直径〃i=15mm,出口直径d（）=7mm,

水枪工作水量qv=160L/min,试确定水枪对消防队员的后坐力。[260NJ

3-34如图3-45所示，直径O=80mm的油缸端部有d=20mm的小孔，若油的粘度P=800

kg/m3,试求活塞上的作用力尸=3000N,油从小孔出流时，油缸将受多大的作用力。（忽略活塞

的重量和能量损失）[2647N]

S3-4403-45

3-35如图3—46所示，用实验的方法确定流体作用在圆柱体上的力，将一个长为L、直

径为。的圆柱体浸入速度为“，的定常、均匀流动的不可压缩流体中，实际测得圆柱体前后两个

截面上的压强是同样的，而圆柱体后的速度如图所示，试确定流体作用于圆柱体上的力。

22

-P^D

[3]

3-36如图3—47所示，相对密度为0.83的油水平射向直立的平板，已知射流直径d=5cm,

"o=2Om/s,求支撑平板所需的力。[652N]

3-37如图3—48所示，直径d=10cm、流速。=20m/s的射流水柱经导板后折转90°,若水

柱不散，试求导板对射流水柱的反作用力的大小和方向。[4440N；45°1

三

三

「

三

「

三rh

三.

三

一

一

一

一

图3-46图3-47

3-38如图3—49所示，一射流初速为"。，流量为qv,平板向着射流以等速。运动，试

22

p—u(u0+u)sin3

导出使平板运动所需功率的表达式。I"。]

S3-48图3-49

3-39具有对称臂的洒水器如图3—50所示，总流量为5.6X107^3/5,每个喷嘴的面积为

0.93cm2,不计损失,求其转速,如不让它转动需加多大的力矩。[8.521/s；0.3Nm]

国3To03-51

3-40内径小=12.5cm、外径42=30cm的风机叶轮如图3—51所示，若叶片宽度左2.5cm,

转速〃=1725r/min,体积流量%7=372nr7h,空气在叶片入口径向流入，绝对压强m=9.7X1(/Pa,

气温八=20℃,图中42=30°,假设流体是不可压缩的。(1)试画出入口处的速度图，并计算入

口角夕|；(2)画出出口处的速度图，并计算出口速度“2；(3)求所需的力矩。[43°；20nVs；

0.348Nm]

3-41水在p=2XIO,pa的压强下沿鸭嘴形弯管流出，如图3—52所示，其体积流量拆=0.125

m'/s,弯管直径d=200mm,r=600mmo若忽略能量损失和重力的影响，试求弯管所受的力矩是

多少。18136NmJ

相似原理及量纲分析

4-1试导出用基本量纲L,T,M表示的体积流量"v,质量流量”",角速度力矩M,

功W和功率P的量纲。

4-2用模型研究溢流堰的流动，采用长度比例尺0，="2°。（1）已知原型堰顶水头h=3m,

试求模型的堰顶水头。（2）测得模型上的流量机7s,试求原型上的流量。（3）测

得模型堰顶的计示压强=一1960P",试求原型堰顶的计示压强。

（0.15399.9加,；—3920041

4-3有一内径d=20Qmm的圆管，输送运动粘度”=4.Ox10"6的油，其流量

%=S12〃77s。若用内径d=50mm的圆管并分别用20℃的水和20℃的空气作模型实验，

423

试求流动相似时模型管内应有的流量。[7.553x10〃//sJ.139x10m/S]

4-4将一高层建筑的几何相似模型放在开口风洞中吹风，风速为丫=1°6人，测得模型迎

风面点1处的计示压强P】=980P。，背风面点2处的计示压强试求建筑物

在v=30Ms强风作用下对应点的计示压强。[8820Pa;~441Pa]

4-5长度比例尺G=1/40的船模，当牵引速度"=0・54帖时，测得波阻=LW。

如不计粘性影响，试求原型船的速度、波阻及消耗的功率。[3.415m/s;70400N;240.4kw|

4-6长度比例尺G=1/225的模型水库，开闸后完全放空库水的时间是4min,试求原型水

库放空库水的时间。[60min]

4-7新设计的汽车高1.5m,最大行驶速度为108km/h,拟在风洞中进行模型实验。已知风洞

实验段的最大风速为45m/s,试求模型的高度。在该风速下测得模型的风阻为1500N,试求原型

在最大行驶速度时的风阻。[1.0m；1500N]

4-8在管道内以V=20俄/s的速度输送密度P=L86依/〃/、运动粘度”L3x107用7s的天

然气，为了预测沿管道的压强降，采用水模型实验。取长度比例尺。=1"°,已知，水的密度

P=998kg加3、运动粘度-=1.007、106"//$。为保证流动相似，模型内水的流速应等于多少？

已经测得模型每0.1m管长的压强降△"=10°°0”，天然气管道每米的压强降等于多

少？[15.49m/5；3.106Po]

4-9拟用水模型来研究烟气在6()()℃的热处理炉中的流动情况，已知烟气的运动粘度

i/=9.0xl(T//s,长度比例尺G=l/10,水温为10℃,试求速度比例尺。[0,1453]

4-10某飞机的机翼弦长b=1500mm,在气压气温=10℃的大气中以

=180km"的速度飞行，拟在风洞中用模型实验测定翼型阻力，采用长度比例尺G=1/3。

(1)如果用开口风洞，已知实验段的气压几=1013252、气温『=25℃,实验段的风速应

等于多少？这样的实验有什么问题？(2)如果用压力风洞，实验段的气压气温

尸=30。。,〃”=L854xlO实验段的风速应等于多少？[I65m/s；16.17m/s]

4-11低压轴流风机的叶轮直径d=0.4m,转速n=1400r/min,流量源=1.39"75,全压

Pm=128Pa,效率〃=70%,空气密度P=1.2%g/〃?3,问消耗的功率尸等于多少？在保

证流动相似和假定风机效率不变的情况下，试确定作下列三种变动情况下的、"及和产值:

(1)〃'变为2800r/min；(2)风机相似放大，d变为0.8m；(3)”变为1.29kg/m3。

[254.4W;2.78//s;512Pa,2033.4W;l1.12//5,512Pa,8133.5W;1.39疗/sJ37.6尸a,273.2W}

4-12流体通过水平毛细管的流量"v与管径d,动力粘度〃，压力梯度即/L有关，试导出

4V―k—

流量的表达式。[L]

4-13薄壁孔口出流的流速V与孔径d,孔口水头H,流体密度P,动力粘度〃，表面张力0，

卜=/(%Z，Re,We庙司

重力加速度g有关，试导出孔口出流速度的表达式。

4-14小球在不可压缩粘性流体中运动的阻力FD与小球的直径d,等速运动的速度v,流体

卜八=〃Re)M%x

的密度°，动力粘度〃有关，试导出流量表达式。

4-15通过三角形堰的流量为与堰顶水头H,槽口的半顶角6,重力加速度g,液体的密度

P,动力粘度〃，表面张力有关，试导出流量表达式。［%=/'（Re,优力）炳，］

4-16流体通过孔板流量计的流量外'与孔板前后的压差如，管道的内径d”管内流速v,

孔板的孔径d,流体的密度°,动力粘度〃有关，试导出流量表达式。

粘性液体的•维流动

5-1石油在冬季时的运动粘度为匕=6x104加2/s；在夏季时，娱=4xl0、m2/s,

试求冬、夏季石油流动的流态。[冬:层流;

夏:紊流]

5-2在半径为r°的管道中，流体做层流流动，流速恰好等于管内平均流速的地方与管轴之

间的距离r等于多大？[0-707/0]

5-3用直径为30cm的水平管道作水的沿程损失实验,在相距120m的两点用水银差压计（上

面为水）测得的水银柱高度差为33cm,已知流量为（）.23值%,问沿程损失系数等于多

少?[0.0193]

5-4喷水泉的喷嘴为一截头圆锥体，其长度L=0.5m,两端的直径4=40加加，

4=20加加，竖直装置。若把计示压强化“=9・807x10'P”的水引入喷嘴，而喷嘴的能量损

失儿=16”（水柱）。如不计空气阻力，试求喷出的流量纵和射流的上升高度

H.r0.004m3/s,8.44m]

5-5输油管的直径d=150加加，长.=5000加,出口端比进口端高力=1。加,输送油的

4

质量流量%=15489必/人，油的密度P=859.4口/〃尸，进口端的油压Pei=49xlOPa）

沿程损失系数几=803,求出口端的油压P“，。[3,712x10sPt?]

5-6水管直径[=25（）〃?〃？，长度L=3（）（）加，绝对粗糙度s=0.25mm,已知流量

%，=0.095〃?3/s,运动粘度〃=o.oooooi用2is,求沿程损失为多少水柱。[4.582m水柱]

5-7发动机润滑油的流量/=04c”"s,油从压力油箱经一输油管供给（如图5—35）,

输油管的直径d=6〃un，长度L=5mo油的密度P=820口/加，运动粘度

2

v=0.000015/?2/5o设输油管终端压强等于大气压强，求压力油箱所需的位置高度

[0.09621m]

图5-35图5-36

5-815℃的空气流过直径"=L25，"、长度L=200/n、绝对粗糙度£=1所的管道，已

知沿程损失与=跄机(水柱)，试求空气的流量4”。[25.24m7s]

5-9内径为6mm的细管，连接封闭容器A及开口容器B,如图5-36所示，容器中有液体,

其密度为997kg/nf,动力粘度〃二°Q0°8Pa-s,容器人上部空气计示压强为

pA=34,5KPao不计进口及弯头损失。试问液体流向及流量/。[A-

B：7.685'10'巾3/巧

5-10-直径d=12加加、长度L=15机的低碳钢管，用来排除油箱中的油。已知油面比

管道出口高出〃=2加，油的粘度〃=0°lPa,s,密度夕=815.8依/〃/,求油的流量统。

[5.429x10-3/5

]

5-11在管径d=100mm,管长L=300mm的圆管中流动着t=10℃的水，其雷诺数

Re=8xIO*。试求当管内壁为£=0.15mm的均匀砂粒的人工粗糙管时，其沿程能量损失。

[3.97mH2O]

5-12管路系统如图5—37所示，大水池中水由管道流出，水的丫=0.0113xl()T〃//5,

P=999kg/m3,外界为大气压，问在图示的条件下，水的流量是多少？已知管径d=0.2m,工业

钢管的粗糙度为=°-00023«[0.1253m7s]

5-13输油管长度/=44m,从敞口油箱向外泄流，油箱中油面比管路出口高”=2m,油

的粘度丫=lxl07〃J/s；

(1)若要求流量%=lxl0"3/s,求管路直径；

(2)若”=3m,为保持管中为层流，直径”最大为多少？这时的流量为多少?

f55mm;98.5mm,().01547m3/s]

5-14一矩形风道，断面为1200x6()0〃〃"，通过45℃的空气，风量为42000m，/h,风道

壁面材料的当量绝对粗糙度为e=0.1mm,在/=12m长的管段中，用倾斜30。的装有酒精的微

压计测得斜管中读数方=7.5mm,酒精密度。=SBOkg/m3,求风道的沿程阻力系数4。

并和用经验公式算得以及用莫迪图查得的值进行比较。

[计算值0.0145;经验公式值0.0142;莫迪图值0.0143]

5-15大水池与容器之间有管道相连，其中有水泵一台，已知水在15℃时的

v=0.01141xl0,p=i000kg/m\装置如图5-38所示，管壁相对粗糙度为

£/1=0.00023,水泵给予水流的功率为20KW。已知流量为0.14m7s,管径为d=02相。试

问容器进口8处的压强为何

值？[Pe=264kPa

]

5-16已知油的密度P=800必/用;粘度〃=0.069Par,在图5-39所示连接两容器

的光滑管中流动，已知"=3机。当计及沿程和局部损失时，管内的体积流量为多少？

[0.2559m3/si

图5—39图5—40

5-17用新铸铁管输送25℃的水，流量/=03加3S,在/=1000加长的管道上沿程损

矢为%=2根(水柱)，试求必须的管道直径。[0.5757m]

5-18一条输水管，长/=100°机，管径d=03加，设计流量/=0.055加3/5,水的运

动粘度为丫=106"//s,如果要求此管段的沿程水头损失为机，试问应选择相对粗糙

度£〃为多少的管道。[4.13x107]

5-19用如图5-40所示装置测量油的动力粘度。已知管段长度/=3.6机，管径

d=0.015m,油的密度为夕=850kg/液当流量保持为%=3.5x10分/s时，测压管

液面高差△h=27mm试求油的动力粘度

[2.2195X10-4/5«-5]

2

5-20如图5-41所示，运动粘度丫=0.0000015Inj/s、流量纵=15//力的水在g。°

弯管中流动，管径"=5（）〃〃"，管壁绝对粗糙度£=（）・2〃〃〃。设水银差压计连接点之间的距离

L=0.8m,差压计水银面高度差〃=2°团机，求弯管的损失系数。[0.618]

5-21不同管径的两管道的连接处出现截面突然扩大。管道1的管径4二，管道2的

管径〃2=0-3机。为了测量管2的沿程损失系数2以及截面突然扩大的局部损失系数4，在突

扩处前面装一个测压管，在其他地方再装两测压管，如图5-42所示。已知4=L2'〃，"3加测

压管水柱高度加=80丽,b=162mm,，=152加加，水流量纵=0.06疗/s,试求沿

程水头损失系数％和局部损失系数？。[0.02722;1.7225]

5-22图5-43所示为一突然扩大的管道，其管径由&=50mm突然扩大到乙=100ww,

管中通过流量/=16〃//”的水。在截面改变处插入一差压计，其中充以四氯化碳

（「=1600依/〃?’），读得的液面高度差%=173〃〃〃。试求管径突然扩大处的损失系数，并

图5-43图5-44

5-23用如图5-44所示的U形差压计测量弯管的局部损失系数。已知管径"=625加，水

流量U形管的工作液体是四氯化碳，密度为夕=1600kg/，/,u形管左右

两侧液面高度差△"=70加机，求局部损失系数[1.2405]

5-24如图5-45所示，在三路管状空气预热器中，将质量流量/"=5816kg/〃的空气从

乙=209加热到与=16°℃。预热器高"=4团，预热器管系的损失系数7=6,管系的截面

积A|=0.4〃J,连接箱的截面积A?二。8〃/，拐弯处的曲率半径和管径的比值R/"=l。若

沿程损失不计，试按空气的平均温度计算流经空气预热器的总压降

如。[169.7Pa]

u=4xl（T5〃?2/s,设计流量为%=2x1°'"'/s’油箱的液面与管道出口的高度差为

〃=1.5m，试求管径成

[0.01

413m]

5-26容器用两段新的低碳钢管连接起来（如图5-46）,已知4=20cm,L,=30m,

d2=30cm（L2=6Qm（管i为锐边入口，管2上的阀门的损失系数？=3.5。当流量

%=0.2加3/〃时，求必须的总水头〃。[11.08m]

5-27水箱的水经两条串联而成的管路流出，水箱的水位保持恒定。两管的管径分别为

4=0.15根，d2=QA2mt管长乙="=7〃?，沿程损失系数4=4=。・。3,有两种连接

法，流量分别为％”和彘2,不计局部损失，求比值?"/2。[1.027]

5-28在图5-47所示的分支管道系统中，已知右=1000m,4=lm,J=00002m

Zi=5mL2=600md2=0.5/714=0.0001mz2=30/71L3=800md3=0.6m

£3=0.0005用，z3=25m；1/=1x106机2/5。水泵的特性数据位，当流量外,为0、1〃/6、

2m'$、3疗/$时，对应的压头”。为42m、40m、35m、25m,试求分支管道中的流量心、

%，2%，3

、o[1.555m7s,0.6338m7s,0.9213m7s]

5-29图5—48所示为由两个环路组成的简单管网，己知右=10°°加，4=05",

J=0.00005/??.L2=1000md2=OAm-0.00004加L3=100md3=OAm

q=0.00004/22L4-1000md4=0.5mq=0.00005m,L5=1000md5=0.3m

%=0.000042机；管网进口力和出口8处水的流量为I"//,，。忽略局部损失，并假定全部流

动处丁•紊流粗糙管区，试求经各管道的流量。

333

「qvX=0.64mIsqv2=0.36优"Isqv3=0.15mIsqv4=0.79/HIS

qv5=0.21机3/5]

5-30在水箱的垂直壁上淹深/z=L5m处有一水平安放的圆柱形内伸锐缘短管，其直径"=

40mm,流速系数Cv=0.95。

（1）如流动相当于孔口，如图5—49所示。试求其收缩系数和流量。

（2）如流动充满短管，如图所示。收缩系数同（1）,只计收缩断面以后的扩大损失,

试求其流量。[（1）0.554,0.0036m3/s;（2）0.0053m3/s]

图5-49图5-50

5-31如图5—50所示，薄壁容器侧壁上有一直径"=2（）"机的孔口，孔口中心线以上水深

H=5m。试求孔口的出流流速匕和流量或。倘若在孔口上外接一长/=84的短管，取短管

进口损失系数7=0・5,沿程损失系数％=002,试求短管的出流流速丫和流量心。

[7.7m/s,0.0024m%]

5-32图5-51所示两水箱中间的隔板上有一直径"。二80机机的薄壁小孔口，水箱底部装

有外神管嘴，它们的内径分别为4=60〃〃"，d[=70mm。如果将流量/=。°6"/人的

水连续地注入左侧水箱，试求在定常出流时两水箱的液深“1、”2和出流流量/“、

[8.993m,4.367m;0.0308m7s,0.0292m7s]

5-33如图5-52所示，沉淀水池的截面积A=40〃J,水深"=2.8机，底部有一个

"=°.3加的圆形孔口，孔口的流量系数0，，=06,试求水池的泄空时间。[712.73s]

5-34有一封闭大水箱，经直径"=125mm的薄壁小孔口定常出流，已知水头〃=L8〃z,

流量外,=1.5x1°^团/,,流量系数=°.6。试求作用在液面上气体的计示压强。

[1,899xlO5Pa]

5-35如图5—53所示，密度为90°kg/'〃3的油从直径2cm的孔口射出，射到口外挡板上

的冲击力为2ON,已知孔口前油液的计示压强为45000Pa,出流流量为229x10"m3/九试

求孔口出流的流速系数、流量系数和收缩系数。[0.97,0.729,0.752]

气体的一维流动

6-1飞机在20000m高空（-56.5℃）中以2400km/h的速度飞行，试求气流相对于飞机的马赫

数。[2.25]

6-2过热水蒸气（7=133,R=462'/（依.K））在管道中作等嫡流动，在截面i上的参数

为：乙=50.c,Pi=10、Pa,匕=5