工程流體力學(xué)課后習(xí)題答案袁恩熙(共23頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上工程流體力學(xué)課后習(xí)題答案袁恩熙工程流體力學(xué)課后習(xí)題答案第一章流體及其主要物理性質(zhì)1-1.輕柴油在溫度15oC時(shí)相對(duì)密度為0.83,求它的密度和重度。解：4oC時(shí)相對(duì)密度：所以，1-2.甘油在溫度0oC時(shí)密度為1.26g/cm3,求以國(guó)際單位表示的密度和重度。解：1-3.水的體積彈性系數(shù)為1.96x109N/m2問(wèn)壓強(qiáng)改變多少時(shí)，它的體積相對(duì)壓縮1%?解：1-4.容積4m3的水，溫度不變，當(dāng)壓強(qiáng)增加105N/m2時(shí)容積減少1000cm3求該水的體積壓縮系數(shù)Bp和體積彈性系數(shù)E。解：1-5.用200L汽油桶裝相對(duì)密度為0.70的汽油，罐裝時(shí)液面上壓強(qiáng)為1個(gè)大氣壓，封閉后由

2、于溫度變化升高了20oC,此時(shí)汽油的蒸氣壓為0.18大氣壓。若汽油的膨脹系數(shù)為0.0006oC1,彈性系數(shù)為14000kg/cm2。試計(jì)算由于壓力及溫度變化所增減的體積？問(wèn)灌桶時(shí)每桶最多不超過(guò)多少公斤為宜？解：E=Eg=14000x9.8x104Pap=0.18at所以，從初始狀態(tài)積分到最終狀態(tài)得：另解：設(shè)灌桶時(shí)每桶最多不超過(guò)V升，則V=197.6升dVt=2.41升dVp=2.52X10-3升G=0.1976X700=138Kg=1352.4N1-6.石油相對(duì)密度0.9,粘度28cP,求運(yùn)動(dòng)粘度為多少m2/s?解：1-7.相對(duì)密度0.89的石油，溫度20oC時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度為40cSt,求動(dòng)力粘

3、度為多少？解：y=40cSt=0.4St=0.4x10-4m2/sw=yp=0.4x10-4x890=3.56x10-2Pas1-8.圖示一平板在油面上作水平運(yùn)動(dòng)，已知運(yùn)動(dòng)速度u=1m/s,板與固定邊界的距離S=1,油的動(dòng)力粘度w=1.147Pa-s,由平板所帶動(dòng)的油層的運(yùn)動(dòng)速度呈直線分布，求作用在平板單位面積上的粘性阻力為多少？解：1-9.如圖所示活塞油缸，其直徑D=12cm,活塞直徑d=11.96cm,活塞長(zhǎng)度L=14cm,油的0.65P,當(dāng)活塞移動(dòng)速度為0.5m/s時(shí)，試求拉回活塞所需的力F=?解：A=兀dL,=0.65P=0.065Pa-s,u=0.5m/s,y=(D-d)/2第二章流

4、體靜力學(xué)2-1.如圖所示的U形管中裝有水銀與水，試求：AC兩點(diǎn)的絕對(duì)壓力及表壓各為多少？A、B兩點(diǎn)的高度差為多少？解：pA表=丫h水=0.3mH2O=0.03at=0.3X9800Pa=2940PapA絕=pa+pA表=mH21.03at=10.3乂9800Pa=100940PapC表=丫hghhg+pA表=0.1x13.6mH2O+0.3mH2O1.66mH2O=0.166at=1.66x9800Pa=16268PapC絕=pa+pC表=mH211.66mH2O=1.166at=11.66x9800Pa=114268Pa30cmH2O=13.6hcmH2Oh=30/13.6cm=2.2cm題

5、2-2題2-32-2.水銀壓力計(jì)裝置如圖。求管中心A處絕對(duì)壓力及表壓力？解：pAH=15X13.610+35X0.9cmH2O=225.5cmH2O=0.2255at=2.2099x104PapA絕=pa+pA表=mH21.2255at=120xx9Pa2-3.今有U形管，內(nèi)裝水和四氯化碳，如圖所示。試求四氯化碳的相對(duì)密度。解：列等壓面方程：30.6cmH2O=17.8cmH2O+8.0X2-4.圖示水罐中氣體絕對(duì)壓強(qiáng)p1=1.5X104Pa,高度H=1m當(dāng)時(shí)的大氣壓強(qiáng)相當(dāng)于745mmK銀柱高。試求玻璃管中水銀的上升高度h為多少？解：絕對(duì)壓強(qiáng)p1=1.5Xl04Pa題2-4p1+丫H=pa丫h

6、gh丫hgh=745X10-3X13.6X9800-1.5乂104-9800X1=9.929X104-1.5X104-0.98乂104=7.449乂104Pah=7.449X104/(13.6X9800)=0.56m2-5.油罐內(nèi)裝相對(duì)密度0.8的油品，下有底水，為測(cè)定油深及油面上的壓力，裝置如圖所示的U形管水銀壓力計(jì)，測(cè)得各液面位置如圖。試確定油面高度H及液面壓力p0。解：13.6X0.5-0.8=6mH2O6-1.6=6-0.4d油HH=/d油=1.5mP0=6-1.6mH2O=4.4mH2O=0.44at=4.312乂104Pa題2-5圖2-6.油罐內(nèi)裝相對(duì)密度0.70的汽油，為測(cè)定油面

7、高度，利用連通器原理，把U形管內(nèi)裝上相對(duì)密度為1.26的甘油，一端接通油罐頂部空間，一端接壓氣管。同時(shí)，壓氣管的另一支引入油罐底以上0.40m處，壓氣后，當(dāng)液面有氣逸出時(shí)，根據(jù)U形管內(nèi)油面高差h=0.70m來(lái)推算油罐內(nèi)的油深H為多少？解：p丫甘油h=p丫汽油H=丫甘油h/丫汽油+0.4=1.26X0.7/0.70+0.4=1.66m2-7.為測(cè)定油品重度，用如下裝置，經(jīng)過(guò)1管或2管輸入氣體，直至罐內(nèi)油面出現(xiàn)氣泡為止。用U形管水銀壓力計(jì)分別量出1管通氣時(shí)的h1,及2管通氣時(shí)的h2。試根據(jù)1、2兩管的沉沒(méi)深度H1和H2以及Ah1和Ah2,推求油品重度的表達(dá)式。解：2-8.如圖所示熱水鍋爐，h2=5

8、0mm問(wèn)鍋爐內(nèi)液面在何處？液面上蒸汽壓力為多少？右側(cè)兩管的液面差hl應(yīng)為多少？解：5Dp0=Yhgh2=13.6X9800X50X10-3pa=6664Pap0=丫hgh2=丫水hl題28圖題29圖題210圖2-9.圖示兩水管以U形壓力計(jì)相連，AB兩點(diǎn)高差13U形管內(nèi)裝水銀，若讀數(shù)h=0.50m,求A、B兩點(diǎn)的壓差為多少？解：H/A-HB=1-h=1-0.50=0.50m2-10.欲測(cè)輸油管上AB兩點(diǎn)的壓差，使用U形管壓差計(jì)，內(nèi)裝水銀，若讀數(shù)h=360mm油的相對(duì)密度0.78,則pApB=?解：2-11.為測(cè)水管上微小壓差，使用倒U形管，上部充以相對(duì)密度0.92的油，若h=125mm求pApB

9、=?解：2-12.圖示為校正壓力表的壓擠機(jī)，密閉室內(nèi)油的容積V=300cm3圓柱塞直徑d=10mm柱的螺距t=2mrm搖柄半徑r=150mm求獲得250大氣壓時(shí)所需的手搖輪的轉(zhuǎn)數(shù)？解：2-13.用水銀測(cè)壓計(jì)測(cè)量容器中的壓力，測(cè)得水銀柱高差為h,如圖所示。若將測(cè)壓管下移到虛線位置，左側(cè)水銀面下降z(mì),如果容器內(nèi)壓力不變，問(wèn)水銀柱高差h是否改變？改變多少？若容器內(nèi)是空氣，重度丫a=11.82N/m3,結(jié)果又如何？解：p+丫水z=Hghh=/丫Hgh=h-h=/丫Hg=(丫水/丫Hg)Az=Az/13.60.07353Az所以，水銀柱高度差h變大。空容器中是空氣aa=11.82N/m3p=丫Hghh=

10、p/yHg與z無(wú)關(guān)，h不變2-14.利用裝有液體并與物體一起運(yùn)動(dòng)的U形管量測(cè)物體的加速度，如圖所示。U形管直徑很小，L=30cm,h=5cm求物體加速度a為多少？解：自由液面方程：其中，x1=15cm,x2=15cm,zs1zs2=h=5cmzs1zs2=-a/ga=gh/L=9.8x0.05/0.3=1.63m/s22-15.盛水容器，試求其中深度H=1m處的液體壓力。容器以6m/s2的勻加速度垂直上升時(shí)；容器以6m/s2的勻加速度垂直下降時(shí)；自由下落時(shí)；容器以15m/s2的勻加速度下降時(shí)；解：如圖建立直角坐標(biāo)系，則在dp=p(Xdx+Ydy+Zdz)中有：X=0,Y=0,Z=ga所以，dp

11、=-(g+a)pdz積分上式：p=-(g+a)pz+C代入邊界條件：z=0時(shí)，p=0得C=0所以：p=-(g+a)pz,令一z=H得：p=(g+a)pH容器以6m/s2的勻加速度垂直上升時(shí)：a=6m/s2p=(g+a)pH=乂1000X1=15800Pa=0.16at容器以6m/s2的勻加速度垂直下降時(shí)：a=6m/s2p=(g+a)pH=x1000X1=3800Pa=0.039at自由下落時(shí)：a=9.8m/s2p=(g+a)pH=x1000X1=0容器以15m/s2的勻加速度下降時(shí)：a=-15m/s2p=(g+a)pH=x1000X1=-5200Pa=0.053at2-16.在一直徑D=300

12、mm高H=500mm勺圓柱形容器中注入水至高度h1=300mm然后使容器繞其垂直軸旋轉(zhuǎn)。試決定能使水的自由液面到達(dá)容器上部邊緣時(shí)的轉(zhuǎn)數(shù)n1。當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)超過(guò)n1時(shí)，水開(kāi)始溢出容器邊緣，而拋物面的頂端將向底部接近。試求能使拋物面頂端碰到容器底時(shí)的轉(zhuǎn)數(shù)n2,在容器靜止后水面高度h2將為多少？解：自由液面方程：注：拋物體的體積是同底同高圓柱體體積的一半附證明：拋物體的體積是同底同高圓柱體體積的一半2-17.木制提升式閘板，寬度B=1.5m,水深H=1.5m,閘板與導(dǎo)梢間的摩擦系數(shù)為0.7,求提升閘板需力多少？解：2-18.圖示油罐發(fā)油裝置，將直徑d的圓管伸進(jìn)罐內(nèi)，端部切成45o角，用蓋板蓋住，蓋板可繞管端

13、上面的較鏈旋轉(zhuǎn)，借助繩系上提來(lái)開(kāi)啟。若油深H=5nli圓管直徑d=600mm油品相對(duì)密度0.85,不計(jì)蓋板重及錢(qián)鏈的摩擦力，求提升此蓋板所需的力的大小。解：由題意對(duì)軸求矩：2-19.25m3臥式圓筒形油罐，長(zhǎng)4.15m,內(nèi)徑2.54m,油品相對(duì)密度0.70,油面高度在頂部以上0.20m,求端部圓面積上所受的液體總壓力的大小和壓力中心位置？解：2-20.1000m3半地下罐，所裝油品相對(duì)密度為0.8,油面上壓力0.08大氣壓。鋼板的容許應(yīng)力為（7=1.176108Pa,求最下圈鋼板所需厚度?解：2-21.某處裝置一安全閘門(mén)，門(mén)寬B為0.6米，門(mén)高H為1.0米。距底0.4米處裝有閘門(mén)橫軸，閘門(mén)可繞

14、軸旋轉(zhuǎn)。問(wèn)門(mén)前水深h為若干時(shí)，閘門(mén)即可自行開(kāi)放？解：法一：h-hD0.4mh1.33m法二：由題意：P1-P2解得：h1.33m2-22.圖示兩個(gè)半圓球形殼，以螺釘相連接。下半球固定于地面，其底部接以測(cè)壓管，球內(nèi)裝滿水，測(cè)壓管內(nèi)水面高出球頂1m,球直徑2m,試求螺釘所受的總張力。解：螺釘所受的總張力等于上半球所受到的靜水壓力F2-23.臥式油罐直徑2.2m,長(zhǎng)9.6m,油面高出頂部0.2m。密閉時(shí)，油面蒸汽壓力為368mmK銀柱，油品相對(duì)密度0.72,求AA及BB斷面處的拉力？解：368mmHg5004.8mmH2O6951.1mmOil-6.95mOilAA斷面：B-B斷面：2-24.在盛有

15、汽油的容器的底上有一直徑d2=20mm勺圓閥，該閥用繩系于直徑d1=100mm勺圓柱形浮子上。設(shè)浮子及圓閥的總質(zhì)量m=100g,汽油相對(duì)密度0.75,繩長(zhǎng)Z=150mm問(wèn)圓閥將在油面高度H為多少時(shí)開(kāi)啟？解：由題：臨界狀態(tài)即H0.174m2-25.圖示水泵吸水管內(nèi)的圓球形吸入閥，管內(nèi)液面高H1=5m,管外?面高H2=2m實(shí)心鋼球直徑D=150毫米，材料相對(duì)密度8.5,安裝在一個(gè)直徑d=100mm勺閥座上。問(wèn)吸水管內(nèi)AB液面上需有多大的真空度時(shí)，才能將球閥升起？解：由題意：PG設(shè)真空度為h壓力體疊加后只剩V柱（J）和V球（T）,產(chǎn)生的向上壓力P上向下的力為球閥自重GP上AG時(shí)，閥門(mén)可啟動(dòng)，相等為臨

16、界狀態(tài)2-26.玻璃制比重計(jì)，管下端小球中裝有彈丸，管外徑2.0cm,小球體積V0=10cm3比重計(jì)的重量m=25g,汽油相對(duì)密度為0.70。求比重計(jì)淹沒(méi)在汽油中的深度h?解：2.5X9.8=0.7X9.8xh=8.2cm2-27.一木排由直徑250毫米，長(zhǎng)10米的圓木結(jié)成。用以輸送1000牛頓的重物通過(guò)河道。設(shè)木頭的相對(duì)密度為0.8,過(guò)河時(shí)圓木頂面與水面平齊。問(wèn)至少需要圓木多少根？解：至少需要圓木x根所以，至少11根。第三章流體運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)3-1已知流場(chǎng)的速度分布為（1）屬幾元流動(dòng)？（2）求=點(diǎn)的加速度。解：屬二元流動(dòng)。3-2已知平面流動(dòng)的速度分布規(guī)律為解：流線微分方程:代入得：3-3

17、用直徑200mm勺管子輸送相對(duì)密度0.7的汽油，使流速不超過(guò)1.2m/s,問(wèn)每小時(shí)最多輸送多少噸？解：3-4油管輸送相對(duì)密度0.8的煤油，設(shè)計(jì)輸送量為50t/h,限制流速不超過(guò)0.8m/s,需多大管徑？解：3-5一離心泵吸入管直徑150mm排出管直徑100mm若限制吸入管流速不超過(guò)0.7m/s,求流量及排出管流速各為多少？解：1 13-6自水箱接出一個(gè)水龍頭，龍頭前有壓力表。當(dāng)龍頭關(guān)閉時(shí)，壓力表讀數(shù)為0.8大氣壓；當(dāng)龍頭開(kāi)啟時(shí)，壓力表讀數(shù)降為0.6大氣壓。如果管子直徑為12毫米，問(wèn)此時(shí)的流量為多少？8mH2OW：p0=0.8at=8mH2O2對(duì)11、22歹U伯努利方程：23-7水從井A利用虹吸

18、管引到井B中，設(shè)已知體積流量Q=100米/時(shí)，H1=3米，Z=6米，不計(jì)虹吸管中的水頭損失，試求虹吸管的管徑d及上端管中的負(fù)壓值p。3解：列1、2的伯努利方程：2 1列1、3的伯努利方程：另解：列2、3的伯努利方程：3-8為測(cè)管路軸線處的流速，裝置如圖所示的測(cè)速管。左管接于水管壁，量出不受流速影響的動(dòng)壓強(qiáng)；右管為90彎管，量出受流速影響的總壓強(qiáng)。把兩管連于U形管水銀壓差計(jì)上。若/h=200毫米，求管軸處的流速？Z2解：Z1注：3-9相對(duì)密度為0.85的柴油，由容器A經(jīng)管路壓送到容器B。容器A中液面的表壓力為3.6大氣壓，容器B中液面的表壓力為0.3大氣壓。兩容器液面差為20米。試求從容器A輸送

19、到容器B的水頭損失？解：列AB兩液面的伯努利方程：213-10為測(cè)量輸油管內(nèi)流量，安裝了圓錐式流量計(jì)。若油的相對(duì)密度為0.8,管線直徑D=100毫米，喉道直徑d=50毫米，水銀壓差計(jì)讀數(shù)21/h=40厘米。流量系數(shù)0.9,問(wèn)每小時(shí)流量為若干噸？解：3-11為了在直徑D=160mm勺管線上自動(dòng)摻入另一種油品，安裝了如下裝置：自錐管喉道處引出一個(gè)小支管通入油池內(nèi)。若壓力表讀數(shù)2.4at,喉道直徑d=40mmT管流量Q=30L/s,油品相對(duì)密度0.9,欲摻入的油品相對(duì)密度為0.8,油池油面距喉道高度H=1.5m,如果摻入油量為原輸送量的10%B管水頭損失設(shè)為0.5m油柱，試決定B管直徑以多大為宜？解

20、：列11、22的伯努利方程：代入伯努利方程：列33、44的伯努利方程：3-12圖示水箱在水深H=3m處接一水平管線。管線由兩種直徑串聯(lián)已知：H=3m,d1=20mmd2=10mmL1=L2=10mhw1=0.6mH2Ohw2=1mH2O:Q;i1,i2;繪制水頭線解:對(duì)00、22兩液面列伯努利方程：粗管段：細(xì)管段：3-13圖示輸水管路d1d2Vd3,若忽略管件處的局部阻力，試?yán)L制其總水頭線和測(cè)壓管水頭線的示意圖。3-14用80KW勺水泵抽水，泵的效率為90%管彳空為30cm,全管路的水頭損失為1nl吸水管水頭損失為0.2m,試求抽水量、管內(nèi)流速及泵前真空表的讀數(shù)。解：泵的揚(yáng)程：H=z2-z1+

21、h1-2=29+hw=30mH2O對(duì)11、22兩液面列伯努利方程：3-15圖示一管路系統(tǒng)，欲維持其出口流速為20m/s,問(wèn)需多少功率的水泵？設(shè)全管路的水頭損失為2m,泵的效率為80%若壓水管路的水頭損失為1.7m,則壓力表上的讀數(shù)為多少？解：泵的揚(yáng)程：H=z2-z1+hw+=20+2+=42.41m對(duì)11、33兩液面列伯努利方程：另：對(duì)33、22兩液面列伯努利方程：3-16圖示離心泵以20m3/h的流量將相對(duì)密度0.8的油品從地下罐送到山上洞庫(kù)油罐。地下罐油面壓力0.2大氣壓，洞庫(kù)油罐油面壓力0.3大氣壓。設(shè)泵的效率0.8,電動(dòng)機(jī)的效率0.9,兩罐液面差H=40ml全管路水頭損失設(shè)為5ml求泵

22、及電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)為多少？解：對(duì)11、22兩液面列伯努利方程：23-17用8kW勺水泵抽水，泵的效率為90%管徑300mm全管路水頭損失設(shè)為3m水柱，吸入管線的水頭損失設(shè)為0.8m水柱。求抽水量、管內(nèi)流速及泵前真空度？23解：由11、22兩液面列伯努利方程得：11對(duì)11、3兩液面列伯努利方程：3-18輸油管上水平90o轉(zhuǎn)彎處，設(shè)固定支座。所輸油品相對(duì)密度為0.8,管徑300mm通過(guò)流量100L/S,斷面1處壓力2.23大氣壓，斷面2處壓力2.11大氣壓。求支座受壓力大小和方向？解：Q=100L/s=0.1m3/s=AV1=AV2x方向動(dòng)量方程：y方向動(dòng)量方程：3-19水流經(jīng)過(guò)60o漸細(xì)彎頭A

23、B,已知A處管徑DA=0.5m,B處管徑DB=0.25m,通過(guò)的流量為0.1m3/s,B處壓力pB=1.8大氣壓。設(shè)彎頭在同一水平面上，摩擦力不計(jì)，求彎頭所受推力為多少牛頓？解：對(duì)AB列伯努利方程:由動(dòng)量方程：X：V：3-20消防隊(duì)員利用消火唧筒熄滅火焰，消火唧筒口徑d=1cm,水龍帶端部口徑D=5cmi從消火唧筒射出的流速V=20m/s,求消防隊(duì)員用手握住消火唧筒所需的力R?解：對(duì)1-1、2-2列伯努利方程：動(dòng)量方程：消防隊(duì)員所需力為381N,方向向左。3-21嵌入支座的一段輸水管，如圖所示，其直徑由D=1.5m變化為D2=1m當(dāng)支座前壓力p=4大氣壓，流量0=1.8m3/s,試確定漸縮段中

24、支座所承受的軸向力？解：對(duì)1-1、2-2列伯努利方程：由動(dòng)量方程：支座所承受的軸向力為384KN方向向右。3-23水射流以19.8m/s的速度從直徑d=100mm勺噴口射出，沖擊一固定的對(duì)稱葉片，葉片的轉(zhuǎn)角=135o,求射流對(duì)葉片的沖擊力。解：第四章流體阻力和水頭損失4-1用直徑100mmi勺管路輸送相對(duì)密度0.85的柴油，在溫度20C時(shí)，其運(yùn)動(dòng)粘度為6.7cSt,欲保持層流，問(wèn)平均流速不能超過(guò)多少？最大輸送量為多少t/h?解：層流：Re20004-3用管路輸送相對(duì)密度0.9,粘度45cP的原油，維持平均流速不超過(guò)1m/s,若保持在層流狀態(tài)下輸送，則管徑最大不應(yīng)超過(guò)多少？解：4-4相對(duì)密度0.

25、88的柴油，沿內(nèi)徑100mm勺管路輸送，流量1.66L/S。求臨界狀態(tài)時(shí)柴油應(yīng)有的粘度為多少？解：4-5研究軸承潤(rùn)滑的問(wèn)題中，有關(guān)的物理參數(shù)為：軸的正應(yīng)力p,摩擦力R,軸徑D,軸承長(zhǎng)l,軸與軸承間的間隙,潤(rùn)滑劑粘度s轉(zhuǎn)數(shù)n。試用因次分析方法確定它們之間的無(wú)因次關(guān)系式。解：取p,D,n作為基本物理量=,=,=,=,=,=,=即4-6研究流體繞流與流向垂直放置的橫臥圓柱體所受的阻力T時(shí)，涉及的物理參數(shù)為：流體的流速UK流體的粘度H、密度p、圓柱直徑D圓柱長(zhǎng)度及圓柱表面粗糙度試用因次分析方法中的兀定理確定各物理量間的無(wú)因次關(guān)系式。并證明T=CDAU2（其中：A二D;稱迎流面積），寫(xiě)出阻力系數(shù)CD的函

26、數(shù)表達(dá)式。解：選基本物理量p,V,D二。M1=x1x1=1L:-1=-3x1+y1+z1ey1=1eT:-1=-y1z1=1同理得：,所以。令則4-7假定氣體中的聲速C依賴于密度p、壓強(qiáng)p和粘度試用雷利量綱分析方法求聲速C的表達(dá)式。(C=)解：C=kpxpyz=,=,=,=,=kxyz4-8甕麻油相對(duì)密度為0.969,動(dòng)力粘度為484mPa流經(jīng)直徑為75mm勺管道時(shí)，平均流速為5m/s。今用空氣進(jìn)行模擬試驗(yàn)，氣體管道直徑為50mm空氣的運(yùn)動(dòng)粘度為0.15cm2/s,氣流速度為多少，才能保持動(dòng)力相似？(0.225m/s)解：由題意，欲保持動(dòng)力相似，應(yīng)維持雷諾數(shù)相等Vm=0.225m/s4-9油船

27、吃水面積為400m2航速5m/s,船長(zhǎng)50m在水中進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)時(shí)，模型吃水面積為1m2忽略表面張力及粘性力的影響，只考慮重力的影響，與保持原型及模型中的弗汝德數(shù)相等，試求模型長(zhǎng)度及模型航速大小。（長(zhǎng)度：2.5m,航速：1.12m/s）解：幾何相似：Frn=Frm,4-10充分發(fā)展了的粘性流體層流，沿平板下流時(shí)，厚度S為常數(shù)，且，重力加速度go求證其流速分布關(guān)系式為：證：NavierStokes方程：由題意：X=g,Y=0,Z=0;uy=uz=0,ux=u；不可壓穩(wěn)定流：則N-S方程簡(jiǎn)化為：由連續(xù)性方程：得則N-S方程進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：積分：再積分：邊界條件：y=0時(shí)，u=0eC2=0y=S日寸。e

28、C1=-g8即所以4-11管徑400mm測(cè)得層流狀態(tài)下管軸心處最大流速為4m/s,求斷面平均流速。此平均流速相當(dāng)于半徑為多少處的實(shí)際流速？解：；4-12求證半徑為a的圓管中粘性液體層流狀態(tài)時(shí)，管中摩阻應(yīng)力極大值為。證：圓管層流4-13用長(zhǎng)度5km,直徑300mm勺鋼管，輸送相對(duì)密度0.9的重油，重量流量200t/h。求油溫從t1=10C變到t2=40C時(shí)，水頭損失降低的百分?jǐn)?shù)。解：t1=10C時(shí)：t2=40C時(shí):4-15管內(nèi)紊流時(shí)的流速分布規(guī)律可寫(xiě)為指數(shù)形式其中um為最大流速，R為管道半徑，u和r為任一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的流速和半徑。求平均流速與最大流速之比。解：設(shè),則所以。4-17相對(duì)密度0.8的石油

29、以流量50L/s沿直徑為150mm勺管線流動(dòng)，石油的運(yùn)動(dòng)粘度為10cSt,試求每公里管線上的壓降。若管線全程長(zhǎng)10km,終點(diǎn)比起點(diǎn)高20切終點(diǎn)壓強(qiáng)為1大氣壓，則起點(diǎn)應(yīng)具備的壓頭為多少？解：所以，每公里壓降：4.7X105Pa,起點(diǎn)壓頭：4.86X106Pa4-18相對(duì)密度0.86的柴油，運(yùn)動(dòng)粘度0.3St,沿直徑250mm勺管路輸送，全長(zhǎng)20km,起點(diǎn)壓強(qiáng)17.6大氣壓，終點(diǎn)壓強(qiáng)1大氣壓，不計(jì)高差，求流量。解：試算法Q=0.06m3/s長(zhǎng)管：假設(shè)入=0.03則,水力光滑區(qū)即4-19為測(cè)量水力摩阻系數(shù)入，在直徑305mm長(zhǎng)50km的輸油管線上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。輸送的油品為相對(duì)密度0.82的煤油，每晝

30、夜輸送量5500t,管線終點(diǎn)標(biāo)高為27nl起點(diǎn)標(biāo)高為52m,油泵保持在15大氣壓，終點(diǎn)壓強(qiáng)為2大氣壓。油的運(yùn)動(dòng)粘度為2.5cSt。試根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算水力摩阻系數(shù)入值。并與按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。解：經(jīng)驗(yàn)公式：實(shí)驗(yàn)結(jié)果：4-23自地下罐經(jīng)離心泵向油庫(kù)輸油流程如圖。管線直徑200mm吸入段總長(zhǎng)20ml地下罐液面至泵中心高差4m油品相對(duì)密度0.75,運(yùn)動(dòng)粘度4cSt。若設(shè)計(jì)輸送量為108t/h,那么吸入段的總水頭損失應(yīng)為多少米油柱？泵前真空表讀數(shù)應(yīng)為多少？如果泵出口壓強(qiáng)為7.25大氣壓，泵的效率為80%則泵的額定功率應(yīng)為多少？1-帶保險(xiǎn)活門(mén)出口；2彎頭；3閘閥；4透明油品過(guò)濾器；5真空表；6壓

31、力表解：對(duì)0-0、5-5列伯努利方程:對(duì)66、55列伯努利方程：第五章壓力管路的水力計(jì)算5-1直徑257mm勺長(zhǎng)管線，總長(zhǎng)50km,起點(diǎn)高程45ml終點(diǎn)高程84nl輸送相對(duì)密度0.88的原油，運(yùn)動(dòng)粘度0.276St,設(shè)計(jì)輸量為200t/h,求水力坡降和總壓降。解：由伯努利方程：5-2沿直徑200mm長(zhǎng)3km的無(wú)縫鋼管輸送相對(duì)密度0.9的原油。若輸量為90t/h,其平均運(yùn)動(dòng)粘度在冬季為1.09St,夏季為0.42St。試求沿程損失各為多少米油柱？解：冬季：層流23.62m夏季：紊流水力光滑區(qū)23.536m5-3在直徑257mmf線中輸送相對(duì)密度0.8的煤油，具運(yùn)動(dòng)粘度為1.2cSt。管長(zhǎng)50km,地形平緩，不計(jì)高差，設(shè)計(jì)水力坡降為5%。，終點(diǎn)壓強(qiáng)1.5at,管線絕對(duì)粗糙度=0.15mm試求應(yīng)用多大管徑？解：第二類(lèi)問(wèn)題：混合摩擦區(qū)泵壓：p1=2.1xi06Pa排量：Q=0.05565m3/s5-4長(zhǎng)輸管線，設(shè)計(jì)水力坡降9.5%。，輸送相對(duì)密度0.9、運(yùn)動(dòng)粘度1.125St的油品，設(shè)計(jì)輸送量為40t/h。試求應(yīng)用多大管徑？解：第