流体力学第四章答案

第四章习题简答4-2管径，管长的水平管中有比重为油液流动，水银差压计读数为，三分钟内流出的油液重量为。管中作层流流动，求油液的运动粘度。解:管内平均流速为园管沿程损失hf为水银油=0.142(13.6/0.9-1)=园管沿程损失hf可以用达西公式表示：,对层流,,有,但,从而,代入量,可得到题4-2图4-4为了确定圆管内径，在管内通过的水，实测流量为，长管段上的水头损失为水柱。试求此圆管的内径。解：4-6比重,的油在粗糙度的无缝钢管中流动，管径，流量,求沿程阻力系数。解:当>Re>4000时，使用光滑管紊流区公式：。园管平均速度,流动的,：,从而4-8输油管的直径,流量，油的运动黏度,试求每公里长的沿程水头损失。解：4-10长度，内经的普通镀锌钢管，用来输送运动粘度的重油，已经测得其流量。求沿程损失为多少？解:园管平均速度,流动的,,4-12混凝土排水管的水力半径，水均匀流动的水头损失为，粗糙系数，试计算管中流速。解：用谢才公式求流速4-15水管中的水通过直径为，长度为，沿程阻力系数为的铅直管向大气中泄水(如图)。求为多大时，流量与无关。解：取1－1、2－2断面列伯努利方程：所以，当时，Q与h、l无关。4-16如题4-16图，水从直径，长的铅垂管路流入大气中，水箱中液面高度为，管路局部阻力可忽略，沿程阻力系数为。〔1〕求管路起始断面A处压强。〔2〕h等于多少时，可使A点的压强等于大气压。解：〔1〕设A断面上的压强为，对液面及A断面列伯努力方程：即对A断面稍后和管出口断面稍前列伯努力方程并将上式代入：由此可得：〔2〕A处压强为大气压，即表压强为零。由上式可得：即时，A断面处表压强为零。4-17一输水管直径，管长，管壁的切应力，求在长管上的水头损失及在圆管中心和处的切应力。解:由有在园管中心r=0,切应力在r=100mm处,切应力水头损失4-18从相对压强的水管处接出一个橡皮管，长，直径，橡皮管的沿程阻力系数，在橡皮管靠始端接一阀门，阀门的局部阻力系数，求出口速度。解:列橡皮管进,出口两端伯努力方程：题4-18图题4-19图4-19长管输送液体只计沿程损失，当，L一定，沿程损失为时，管路输送功率为最大，,,管路末端可用水头，管路末端可用功率为,,求管路的输送流量与管路直径。解：管路输送功率为：∴输送流量沿程损失∴d=074-20水从封闭容器沿直径,长度的管道流入容器，假设容器水面的相对压强为2个工程大气压，，,局部阻力系数，，，沿程阻力系数，求流量。解：列1-1、2-2两断面的伯努利方程解得：·题4-20题4-21图4-21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，管道直径,管道长，沿程摩阻系数，局部水头损失系数，试问在什么条件下，流量随管长的增加而减小？解：〔1〕对液面及出流断面列伯努力方程：要使流量随管长的增加而减小，那么4-22一条输水管，长，管径，设计流量。水的运动粘度为，如果要求此管段的沿程水头损失为，试问应选择相对粗糙度为多少的管道。解：由于Re>2000，流动是紊流根据Re和λ查莫迪图，得=〔课本后的答案为。〕4-23水管直径为，、两断面相距，高差，通过流量，水银压差计读值为，试求管道的沿程阻力系数。解：列1、2两断面的伯努利方程由题意可得v1=v2=v将上述两式代入伯努利方程可得题4-23图题4-24图4-24两水池水位恒定，管道直径，管长，沿程阻力系数，局部水头损失系数，，通过流量。试求水池水面高差。解：列1-1、2-2两断面的伯努利方程那么(课本后的答案为)4-25自水池中引出一根具有三段不同直径的水管如下图。，，，，局部阻力系数，，设沿程阻力系数，求管中通过的流量并绘出总水头线与测压管水头线。题4-25图解：以0-0截面为基准面，列1-1、2-2截面的伯努利方程那么由连续方程可得，代入上式，得4-26圆管和正方形管的断面面积、长度、沿程阻力系数都相等，且沿程水头损失也相等，试分析两种形状管道的流量之比。解：4-27水平管路直径由突然扩大为，在突然扩大的前后各安装一测压管，读得局部阻力后的测压管比局部阻力前的测压管水柱高出。求管中的流量。解：对突然扩大前后断面列伯努利方程式，那么：由连续方程，将代入，那么，所以，题4-27图题4-28图4-28直立的突然扩大管路，，，，，试确定水银比压计中的水银液面哪一侧较高，差值为多少？解：对1-1、2-2截面列伯努利方程式，那么：由连续方程v1A1=v2A2代入上式得所以右侧的水银液面高列3-3等压面方程4-29水平突然缩小管路的，，水的流量。用水银测压计测得。求突然缩小的水头损失。解:对突然缩小前后断面列伯努利方程式，那么：，由测压计知所以，题4-29图题4-30图4-30如下图，水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成的管道。直径，