流體力學(xué)龍?zhí)煊宀淘龌嬲n后答案孔口管嘴管路流動

1、第五章孔口管嘴管路流動1.圖中穿孔板上各孔眼的大小形狀相同，問每個孔口的出流量是 否相同?解：由 Q =MAj2gH0第1題圖/ 15與深度無關(guān)，所以每個孔口的出流量相同2. 有一水箱水面保持恒定 (5m，箱壁上開一孔口，孔口直徑10。(1) 如果箱壁厚度S =3,求通過孔口的流速和流量。(2)如果箱壁厚度S =40,求通過孔口的流速和流量。解：(1)視作薄壁小孔口，W =0.97 ,0.62V =®j2gh =9.6m/s得: Q = vA = 4.82% 10m3/ s(2)視作管嘴，0.82V =WJ2gh =8.12m/s 得：Q = vA =6.38咒 10需3/s3. 一

2、隔板將水箱分為A B兩格，隔板上有直徑為 di=40的薄壁孔口，如題5-3圖，B箱底部有一直徑為d2=30的圓柱形管嘴，管嘴長 0.1m, A箱水深H=3m恒定不變。（1）分析出流恒定性條件（H2不變的條件）。（2）在恒定出流時，B箱中水深H2等于多少?（3）水箱流量Q為何值?解：（1）當(dāng)Q2時出流恒定(2)因為 Q2，片Al j2g(Hi -H2)= 42A2j2g(H2 +0.1)查表得 片=0.6，馬=0.82，解得:H 2 =1.85m(3)解得 Q1 =3.58 X 10-3 m34. 證明容器壁上裝一段短管（如圖所示），經(jīng)過短管出流時的流量系數(shù)卩與流速系數(shù)為2 2證一H0計叫+仝d

3、 2g其中-冬薦5.某誘導(dǎo)器的靜壓箱上裝有圓柱形管嘴，管徑為 4,長度1=100,入=0.02，從管嘴入口到出口的局部阻力系數(shù)工匚=0.5，求管嘴的 流速系數(shù)和流量系數(shù)（見上題圖）。解： 由題得,1 =0.707J片吃匚+16.如上題，當(dāng)管嘴外空氣壓強為當(dāng)?shù)卮髿鈮簭姇r，要求管嘴出流流速為30。此時靜壓箱內(nèi)應(yīng)保持多少壓強？空氣密度為P =1.23。解:絲，得 Ap = 1.08kN/m2Y p7.某恒溫室采用多孔板送風(fēng)，風(fēng)道中的靜壓為200,孔口直徑為20,空氣溫度為20C,卩=0.8。要求通過風(fēng)量為1m。問需要布置多少孔口?解: n貧聳，得n =218.4，所以需要219個8.水從A水箱通過直

4、徑為10的孔口流入B水箱，流量系數(shù)為0.62。設(shè)上游水箱的水面高程比=3口保持不變。(1)B水箱中無水時，(2) B水箱水面高程口的流量。求通過孔口的流量。H2=2m時，求通過孔(3)A箱水面壓力為2000， Hi=3m時，而B水箱水面壓力為0,H2=2m時，求通過孔口的流量。解: ( 1)屬孔口自由出流Q = HAj2gH 0 , H 0 = H1得： Q=0.037m3/s(2) 屬孔口淹沒出流，Q=MAj2gH0， H。二比-出得: Q=0.0216m3/s(3) q=Ha72 , hhh-20009807得：Q= 0.0236m3/S9.室內(nèi)空氣溫度為30C，室外空氣溫度為20C，在廠

5、房上下部各開有8m的窗口，兩窗口的中心高程差為7m窗口流量系數(shù)卩=0.64，氣流在自然壓頭作用下流動，求車間自然通風(fēng)換氣量（質(zhì)量流量）。解:iP=H(P-P g=H 咒0.37 =2.744N /m2卩內(nèi)-磴=12.96（方法二）：分別令上下部窗口外漸變流斷面 2和斷面1,根據(jù)氣體能量方程，得P1 +g(Pa -P)(Z2 -Z1)+些=P2 +牛 +APl2 2因為12 a, V1 =V2 -0,所以比PL =g(Pa - P)H又由于 ApL = APi + P2根據(jù)氣體孔口淹沒出流的流量公式:M2叫2咗又由于連續(xù)性方程QM 1 = QM2查得 Pa = 1.205kg/m3, P=1.1

6、65kg/m3第g題圖M1 = Qm2 = Qm 12.9610.如圖示管路中輸送氣體，采用U形差壓計測量壓強差為 h米液體。試推導(dǎo)通過孔板的流量公式。解：AP =（P' - P gh，P,是U形壓差計液體容重，P為氣體容重Q =叭/碩=叫2g詈=h止屮2g舟h11.如上題圖孔板流量計，輸送20C空氣，測量1002Q卩=0.62 ,100,求 Q解：將數(shù)據(jù)代入上題公式得 Q =0.2m3 / s12.什么叫管路阻抗？（又稱為綜合阻力數(shù)）為什么有兩種表示?在什么情況下，S與管中流量無關(guān)，僅決定于管道的尺寸及構(gòu)造?解：阻抗反映管路上沿程阻力和局部阻力情況。Sh用在液體管路，Sp用在氣體管路

7、。在紊流粗糙區(qū)時，S與管中流量無關(guān)（因為k此時與v以及流體狀態(tài)無關(guān)），僅決定于管道的尺寸和構(gòu)造。13.供熱系統(tǒng)的凝結(jié)水箱回水系統(tǒng)如圖。試寫出水泵應(yīng)具有的作用水頭表達式。解：H =E+SQ2（如果冷卻措Pg施是開式則需加上h）14.某供熱系統(tǒng)，原流量為0.005m3,總水頭損失5 2O,現(xiàn)在要把流量增加到0.0085m3,試問水泵應(yīng)供給多大壓頭。解: H1 =SQ2 即 5=S>c0.0052二 S =2x105s2/m5H2 =SQ2 =2x105x0.00852 =14.45m15.兩水池用虹吸管連通，上下游水位差2m管長Li= 3m L2=5mL3 = 4m直徑200,上游水面至管頂

8、高度1m已知入=0.026,進口網(wǎng)Z=10,彎頭Z =1.5 （每個彎頭），出口 Z = 1.0，求:（2）管中壓強最低點的位置及其最大負(fù)壓值。解：（1）方法一:農(nóng)+2匚b+5+心產(chǎn)方法二:=SQ2 ,解得 Q = 0.05m3/Shv =(Zc -乙)+(LJ) Hdr!S=2.75m(% =10, S =1.5, q =1 )負(fù)壓值為-2.93m16.如圖水泵抽水系統(tǒng)，管長、管徑單位為m Z給于圖中，流量 40X 10-3m,入=0.03。求:(1)吸水管及壓水管的(2)求水泵所需水頭。8律 乂 +L解：(1) Sh1丿d1 g118.69s2 5/ 158 kSH217.圖為一水平安置的

9、通風(fēng)機，吸入管di=200m i i=iom 入=0.02。壓出管為直徑不同的兩段管段串聯(lián)組成，d2=200,12=50m 入可3"1 丿 2106.1s2 5兀2d14g(其中 h =17 + 3 = 20m )(2) H=h+ ( SH1+SH2) Q2 =23.56m(3) 略=0.02 ; l3=50m,入=0.02?？諝饷芏葹?p =1.23,風(fēng)量為 0.15m3,Sp3P8仏旦+1) d3 二兀2d;Sp = SP1 +Sp2 中 Sp3P =SPQ不計局部阻力。試計算:(1 )風(fēng)機應(yīng)產(chǎn)生的總壓強為多少?(2)如風(fēng)機與管道鉛直安裝，但管路情況不變，風(fēng)機的總壓有無變化?(3

10、 )如果流量提高到0.16m3，風(fēng)機總壓變化多少?(4) 繪出全壓線與靜壓線圖。解：(1) Sp1 =二1兀d1解得：P = 2500 Pa(2)鉛直安裝不會改變總壓，因為同種氣體位壓等于零(3) P=sp Q2 =283OPa18.并聯(lián)管路中各支管的流量分配， 遵循什么原理？如果要得到 各支管中流量相等，該如何設(shè)計管路?解：并聯(lián)管路，如果要得到各支管流量相等必須各支管S相等 應(yīng)設(shè)計成Sl2319.有兩長度尺寸相同的支管并聯(lián)， 如果在支管2中加一個調(diào)節(jié)閥(阻力系數(shù)為則Qi和Q2哪個大些？阻力哪個大些?解：（1） SQi22Q； , S 與 Z 有關(guān) 因為 <82，故 Qi >Q2。

11、(2) hfi=hf22O.有一簡單并聯(lián)管路如下圖，總流量Q =80X 10 -3m,入=0.02 , 求各管段之間的流量及兩節(jié)點之間的水頭損失。第一支路di=200, L1=600m 第二支路 d2=200，L2=360n。兀d2g解得：Qi Q =0.7743333Q2 =45X10 m3/sQj =35xl0；m3/sHj =82 =S2Q2 =3.72m21.如上題，若使Qi=Q2如何改變第二支路?解：d2減小或加調(diào)節(jié)閥等增加阻力的措施。22.如圖所示管路，設(shè)其中的流量0.6m3,入=0.02，不計局部損失，其它已知條件如圖，求 A D兩點間的水頭損失。111:遵=2185:1743:

12、3375譏4=K.但、/ST阿阿 V L2V L3解牛：Q2 : Q3 : Q4Q2 +Q3 + Q4 =QaS2 =346.8s2/m52185Q2 2185 +1743 +3375Qa =0.18m7sH 并=S2Q2 = 11.15mS.警（¥ +d5） 兀 g a ds2H1 韋=S"!=13m-IH =11.15+13 =24.15m23.管段1的管徑為20,管段2為25,11 為 20ml 2為 10m 巧=工匚2 =15，亠0.025，流量分配有何變化?解：這樣Q1更小，Q2更大，所以應(yīng)將管段1的管徑改為25mm，管段2的管徑改為20mm，兩管流量可接近。24

13、.已知某枝狀管網(wǎng)的Q、Q、Q，若在支管2的末端再加一段管使總流量Qj減小 由于H不變，Q3減小，所以Q2減小25.三層供水管路，各管段的S值皆106s25，層高均為5m設(shè)a點的壓力水頭為 20m求Q、Q、Q,并比較三流量，得出結(jié)論來。（忽略a處流速水頭）解:Q'=Q2+Q3Q =Q1 +Q'=Q1 +Q2 +Q3(1) 20=SQ2(2) 20= 5q'2 sq25(Q2+Q3)2+SQ；(3) 20= 10q'22Sq|33聯(lián)立(1) (2) (3) Q = 4.46 X 10- mQ= 2.41 X 10-3 m3Q = 0.63 X 10-3 m3 26.

14、如上題，若想得到相同的流量，在a點壓力水頭仍為20m時，應(yīng)如何改造管網(wǎng)?解：加大底層阻力（如加閥門，減小管徑）。減小上層阻力（如加大管徑）27.水由水位相同的兩貯水池A、E沿著Li=200,L 2=100mdi=200m d2=100m的兩根管子流入 L3=720m d3=200m的總管，并注入水池水中。求:（1）當(dāng)16m入仁入3=0.02 ,入2=0.025時，排入C中的總流量（不計閥門損失）；(2)若要流量減少一半，閥門的阻力系數(shù)為多少?解：(1)是iI1-H 8）丄兀 2d5g2 2H =S2Qb ZQc解得：Qc =60.25x10_33 ,m /S(2)當(dāng)流量減少一半'

15、9;' QCQc=Qa+Qb=2、l38（如一+ J） g _d36 一24兀d3 g'2 ' '2H =SiQa + SsQc'2 ' ' 2H = S2Qb + S3Qc解得：匚=25628.水平布置的管系，A點的表壓強Pa=2802,水流從B、D直接排入大氣，管直徑為0.4m，其它各管直徑為 0.3m，沿程阻力系數(shù)入=0.02，忽略局部損失，確定 Q, Q, Q3和表壓強解：由題意得:詈 SabQ22'2y = sadQ3'2SAB=2j6.29Sad = 8 號血鄉(xiāng)0-32.342 兀 gx0.4哼J9兀 g x0

16、.35S' =8律.必120 =81.8兀 g x3.5解得：Ql=0.47m3/s , Q2=0.4577m3/s , Q3 = 0.94m3 / s' Q3-Q2 =Q2 +)=0.4577 +0.2348 =0.692m3/s 2'q'3Q3 =Q3 +寺=0.94 +0.2348 = 1.174m3/s3Qi =Q2 +Q3 =1.866m / sPc二 pc =44.2kN/m229.環(huán)狀管網(wǎng)流量計算，進行二次校正計算。0.3 mA £0.05 tus/ 500 ra ID = OJra = 0.0：43Q = 0.15 mA s1= 100

17、0m, D=(X： mX = 0.0241 Q = 0.155二 /=500m » k = 0.0243D = 0.4mQ =04 tn亠百/ = lOOOmi D=0.4mX = 0.024a , Q = 041mr/=4cx)ffl Id = ojffll = 0.026S0.05/4(X)mQ = O.OSm'sWt Z=O,O：eSI = 1(XK) tn D = 0.3 tnD OJmQ = 0,04m 5A - 0.026S > Q M 0.03 01- sm- s解：第一次校正計算/ 15環(huán)路管段假定流量 Q管段校正流量校正后的流量校正后的1+0.1559

18、.76 +1.33468.897-0.0014-0.00140.1486 1.3196+0.1098.21 +0.98219.821-0.00140.0986 C.9548-0.01196.42-0.01961.960-0.0014-0.0175-0.0289-0.164101598.21 -；L209714.731-0.0014-0.1514-2.25120.0874 35.410-0.1409假定流量QiSi （不變）hi =SiQ2管段校hi /Qi正流量校正后流量Qi環(huán)路管段假定流量 Q管段校正流量校正后的流量校正后的2+0.01196.42+0.01961.9600.0175+0.0175+0.00140.0289 0.1641+0.04364.42+0.583014.575+0.01750.0575 1.2049-0.03911.05-0.819927.330+0.0175-0.0125-0.1424-0.08364.42-2.332329.154+0.0175-0.0625-1.4235-2.549673.019-0.1969第二次校正計算I0.148659.761.31968.8800.00180.00180.15040.098698.210.95