流体力学习题解析

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，已知细管直径粗管直径 问哪个截面的雷诺数大？两截面雷诺数的比值?电=2<1 问哪个截面的雷诺数大？两截面雷诺数的比值?Re/Re? 5-2水管直径d=10cm,管中流速u=1.0m/s,水温为10°C,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0.0048cm2/s,要确保每根水管屮的流态为紊流（取Re24000）以利散热，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v=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］=2m,实测油的流量Q=77cm3/s,水银压差计读数h=30cm,油的重度Y=8.83kN/m3,试求油的运动粘性系数V和动力粘性系数即5-8为了确定圆管内径，在管内通过v为0.013cm2/s的水，实测流量为SScmys,长15m管段上的压头损失为2cm水柱，试求此圆管的内径。5-9要求用毕托管一次测出半径为r0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。题5-10图已知油的重度为 在管轴位置安放连5题5-10图已知油的重度为 在管轴位置安放连8.83kN/m3,运动粘性系数为0・9cm2/s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。5T1铁皮风管直径d=400mm,风量Q=L21113/S,空气温度为20°C,试求沿程阻力系数，并指出所在阻力区。5T2管道直径d=50mm,绝对粗糙度A=0.25mm,水温为20°C,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20°C，试分别按阿尔特索里公式和莫迪图计算压力损失。5~14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。5-15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=1000m，直径d=300mm，管材的绝对粗糙度A=1.2mm,水温10°C,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—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输水管道屮设有阀门，已知管道直径为50mm,通过流量为3.34L/s,水银压差计读数Ah=150mmHg,沿程损失不计，试求阀门的局部阻力系数。（---T o▽2▽45-20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，其间距分别为和，管道直径d=50mm,测得测压管水面标高"1皿=165cm,V2=160cm,V3=100cm,V4=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。如水箱的水深为H,管道的直径为d,管道的长度为，1 沿程阻力系数L,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？劭劭 5-22用笑然题5⑵图扩大管道使平均流题5-22图速由U1减小到U2, 若直径d1=350mm,流速u1=3.0m/s,试求使测压管液面差h成为最大值的电及d2,并求最大的h值。5-23流速由％变为u2的突然扩大管，如分为两次扩 大，屮间流速u取何值时，局部压头损失最小，此时压头题5-23图题5-24图Z5mm,长Z5mm,长 5-24水箱中的水经管道出流，巳知管厄且侄力 度为6m,水位H=13m,沿程阻力系数k二0.02,试求流量及管壁切应力T。O 差3m,通过流量Q=6L/s,水银压差计读数为250mm5-25水管直径为50mm,1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。5—25图题526图, 5-26两水池水位恒定（如图），已知管道直径d=10cm, 管长二20m,沿程阻力系数九二0,042,局部阻力系数K^0.8, 17弯 K阀二0.26,通过流量Q二65L/S,试求水池水面高差H。5-27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pa=1.2kg/m3,直径d1=50mm, d2=100mm,流速\ =20m/s,1截面压力计读数h】二 lOOmmHO,H=10m,沿程阻力不计，试求突扩管的局部？ *L1B压力损失及2截面压力计读数h2*L1B题527图题528图 5-28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O.1H,R和H是什么关系？

5-29用孔板流量计量测管道屮的空气流量,管道直 径D=200mm,孔口直径d=100mm,空气温度为25°C,微压 5-30有檀楚的流量Q=80L/S注入水箱题5-30 5-30有檀楚的流量Q=80L/S注入水箱题5-30图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。3，以及两水箱液面间的高差AHo 5-31两水箱用一直径为d『40mm的薄壁孔口连通 下水箱底部又接一直径为d=30mm的圆柱形管嘴，长为2 TTTTTTTTTTTT1题5-32图TTTTTTTTTTTTT7TTTI-*——X—TTTTTTTTTTTT1题5-32图TTTTTTTTTTTTT7TTTI-*——X—Siu ■:求流动稳定后的 流量Q和下游水深I!?。 5-32如图所养啪器，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,求畑和11?。5-33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2=0.82,箱内水深H=900mm,水箱直径D=800mm,问箱内液面相对压力p°应保持多大，该水箱放空时间可比敞口水箱减少一4?1 I-〜b4-/・-/〜〜HH/2H题533图 题534图5-34自水池屮引出一根具有三段木向直径的水管，B知直径d=50mm,D=200mm,长度二100m,水位H=12m,沿程阻力系数20.03,局部阻力系数K=5.0,试求通过水管的I側流量，并绘总压头线及测压管压头线。5-35某加热炉出料门宽1.8m,W0.5m,炉气温度1300°C,炉气密度1.32kg/m3（标态），炉外空气温度20°C,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。5成虹吸管将 池，R知长度=3m,=5m,直径d二75mm,两池水面咼差H=2m,晨一11大超高h=1.8m,沿程阻力系数入二0.02,局部阻力系敏： 进口Ke=0.5，转弯Kb=0.3,道出口K=1,试求流量及管最大超高截面的真空度。5—37的上、1.5m,压排水涵游水位差水量为管5—37的上、1.5m,压排水涵游水位差水量为管题5-36图 2.0lI13/S, 题5—37图涵管长为题5—38图20m,沿程阻力系数入二0.03,局部阻力系数：进口K=0.5,tE口K=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p=a1.2kg/m；,烟囱沿程阻力系数九=0.035,为使底部真空度不小于15mmH,O,试求烟囱的高度H。2 5—39用虹吸管将钻井中的水输送到集水井，已知虹吸管全长60m,直径200mm,虹吸管为钢管，沿程阻力系数九二0.012,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,K=1.0水位差H=1.5m,试求虹o吸管的流量。5—40水从密题5-39图闭容器A沿直的管道流入的管道流入引,X：A题5—40图容器8,Pi=2at,d二容器8,Pi=2at,1已知容器A水面的相对压力水面高Hi二Im,H2=5m,沿程阻力系数九=0.025,局部阻力系数：阀门Kv=4.0,弯头Kb二0.3,试求流量。5-41由水库引水，先用长，二25m,直径d1=75mm的管道将水引至贮水池屮，再由k=150m,直径d,二50mm的管道将水引至用水点。已知氷头H=8m,沿程阻力系数人1二人2二0.03,阀门局部阻力系数Kv=3,试求：⑴流量Q和水面高差h；（2）绘总压头线和测压管压头线。5-42由浆塔向水车供水，已知供水管置径 d=100mm，长度二80m,中间装有两个闸阀和四个90。弯头，管道的沿程阻力系数入二0.03,局部阻力系数：阀门K=v0.12,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,用直径山二200mm>d2=100mm，长度，=10m、=6m的串联管道相连接，沿程阻力系数1二1二0.02， 试;求：（1）流量并绘1 2压头线和测压管压头线；（2）若直径改为d1=d2=200mm,1不变，流量增大多少倍？▽八由12d2▽八由12d2土厂自密闭容器经两段串联管覧输水，已知压力表pM11/2读数二98.lkPa,水头H=2m,管长二10m、pM11/2直径d「200mm、d2=100mm,沿程阻力系数入1~%=0.03,试求流量并绘总压头线和测压管压头线。mvp5-45水从密闭水箱沿垂直管道送入高位水池屮,知管道直径d=25mm,管长=3m,水深h=1.0m,流量Q=L5Ls,沿程阻力系数入=0.033，阀门的局部阻力系数K=9.3，试mvp5—46储气箱屮的煤气经管道ABE流入大气屮，已知=10m>Ah=100mmH°O,断面标高=0、=10m、=5m,管》=10m>zA zB zC道直径d=100mm,长度二20m、=10m,沿程阻力系数入=0.03，局部阻力系数b进口K：==0.6、转弯Kb=0.4,煤气密度p=0.6kg/m3,空气密度p=1.2kg/m3,试求流量a并绘总压线、势压线和位压线。5-47在长度为1000m,直径为300mm的管道上，并联一根直径相同、长度=500m的支管（题5-47图屮虚线），i若水位差H=23m,摩擦阻力系数k=0.03,不计局部损失，试求支管并联前后的流量及其比值。5— . 48并联管道的总,心、流量为頁——片。=25L/S其中一,D根管长一~7?千』1=50m＞直径。1|皿题图d1=100mm,沿程阻力 题5一47图丄 题5—48图系数L=0.03阀I】的局部阻力系数K=3.0；另一根管长，，=30m,直径d、二以 250mm,沿程阻力系数L二。・。4,试求各管段的流量及并联管道的压头损失。5—49有一泵循环管道，各支管阀门全开吋，支管流量分别为Q「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。■\AQ11,1V—题5—,1V—题5—4915—50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，如图屮虚线所示，试问Q1、Q2、Q3有何变化?5—51水塔经串并联管道供水，已知供水量Q=0.1m3/s,各段直径d1=d4=200mm,d2=d3=150mm,各段管长,1=/4=100m,/2=50m,/3=200m,各段沿程阻力系数九=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

5-52 。.池aTO其中丄F直径金巴TTTtAvV5-52 。.池aTO其中丄F直径金巴TTTtAvV两官程阻局部两管中流量比。dihdah dj4题5-51图应用长度同为的两根管道，从水向水池B输粗管直径为的两倍d的沿1力系数相题5-52图水，细管二2d,,2同，阻力不计。试求 5-53通风机向水平风道系统送风，已知干管直径山=300mm,长度二30m,末端接两支管，其一直径d=/I 2150mm,长度二20m；另一支管是截面为0.15mX0.2m,2的矩形管，长度,q=15m,通风机送风量Q=O.Sm/s，各管3V段沿程阻力系数均为1=0.04,空气密度p=1.29kg/m3,忽略局部阻力，试求通风机的风压。水泵5-54工厂供水系统由水泵向A、B5-54C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，1二350m,=450m,=100m,各