流體力學與流體機械習題參考答案

刪掉的題目：1-14、2-6、2-9、2-11、2-17、3-10、3-19、4-5、4-13《流體力學與流體機械之流體力學》第一章流體及其物理性質1-81.5m3的容器中裝滿了油。已知油的重量為12591N。求油的重度丫和密度p。m12591解：p=—=———=856.5kg/m3；y=pg=8394N/m3V9.8x1.51-11面積A=0.5m2的平板水平放在厚度h=10mm的油膜上。用F=4.8N的水平力拉它以U=0.8m/s速度移動（圖1-6）。若油的密度p=856kg/m3。求油的動力粘度和運動粘度。困蹴1-8圖F解：t=一=9.6N/m2Ath所以，口二萬=0.12Pas,v=n/p=0.12/856=1.4x10-4m2/s1-12重量G=20N、面積A=0.12m2的平板置于斜面上。其間充滿粘度日=0.65Pas的油液（圖1-7）。當油液厚度h=8mm時。問勻速下滑時平板的速度是多少。圖1-7題1-12圖F解：F=Gsin20=6.84N，t=—=57Pas，A

U 1h57義0.008因為1=u一，所以U=——= =0.7m/sh u0.651-13直徑d=50mm的軸頸同心地在D=50.1mm的軸承中轉動（圖1-8）。間隙中潤滑油的粘度日=0.45Pas。當轉速n=950r/min時，求因油膜摩擦而附加的阻力矩M。力矩M。解：將接觸面沿圓柱展開，可得接觸面的面積為：A=ndL=kx0.05x0.1=0.016m2接觸面上的相對速度為：u=d3=-坦=2.49m/s2 260Dd接觸面間的距離為：5=D--=0.05mm2接觸面之間的作用力：F=uAdu=UA-=358.44Ndyu則油膜的附加阻力矩為：M=Fd=8.9Nm21-14直徑為D的圓盤水平地放在厚度為h的油膜上。當驅動圓盤以轉速n旋轉時，試證明油的動力粘度U與驅動力矩M的關系為：u=960hM兀2nD4證明：3=260n_兀n= ，30兀nrv=3r= 30vU兀2nr2dr u兀2nr3drdA=2兀rdr，dF=udA= ，dM=dFr= h15h 15hMjD/2U兀2nr3dru兀2nD4―0 15h 960h所以：960所以：960hM兀2nD4第二章流體靜力學2-5試求潛水員在海面以下50m處受到的壓力。海面上為標準大氣壓，海水重度Y=9990N/m3。解：p=p+yh=lx105+9990x50=6x105Paa2-6開敞容器，盛裝Y＞丫兩種液體，如圖2-27所示，求：①在下層液體中任-21點的壓力；②1和2兩測壓管中的液面哪個高些？哪個和容器內的液面同高？為什么？12國2-27履2r6圖解：①P=P+7h+九h其中，h為上層液體的深度，h為下層液體中任一點a11 22 1 2距離分界面的距離。②測壓管1的液面高些，與容器的液面同高。管1中的流體與容器中上層流體為同一種流體，并相互連通，根據(jù)等壓面的性質，對于同一種流體并連通時，任一水平面為等壓面，即管1中的液面與容器內的液面等高。劃交界面的延長線，并與管2相交，根據(jù)等壓面的定義可知，這是一個等壓面：p=yh=yh'11 2Y>Y21/.h>h12-7如圖2-28所示的雙U形管，用來測定重度比水小的液體的密度。試用液柱高度差來確定位置液體的密度p。（管中的水是在標準大氣壓下，4c的純水）昆2-28S?27阻TOC\o"1-5"\h\z解：P+y(h—h)=yh 1)a水43P+y(h—h)=y(h+h—h) 2)a水12 32將1)式代入2)式得：y(h—h+h—h)h—h+h—h

y=水^——i 2 3 4—=1 2 3 4yh—h h—h 水32 32yh—h+h—h/.p=—=-4 2 3 4pgh—h水

322-9某地大氣壓為101325N/m2。求：①絕對壓力為202650N/m2時的相對壓力及水柱高度；②相對壓力為8m水柱時的絕對壓力；③絕對壓力為78066N/m2時的真空度。解：①P=202625—101325=101325N/m2，yh=P，所以，h=10.34m相 水相②P=yh=8x104N/m2，所以，P=181325N/m2相水③真空度=101325—78066=23259N/m22-10用兩個U行管串聯(lián)在一起去測量一個貯氣罐中的氣體的壓力，見圖2-30所示。已知h=80cm，h=70cm，h=80cm，大氣壓為101325N/m2，123y==1.3332x105N/m3，氣柱重力可略去，求罐內氣體的壓力等于多少。汞

onjo即聞TOC\o"1-5"\h\z解：P=yh+yh,P+yh=y(h+h)氣汞1 水 a 汞3水 2所以：P+Yh =P—yh+Yha汞3 氣汞1 水2所以：P=P+y(h+h)—yh=307637N/m2氣a 汞 1 3 水22-11兩根水銀測壓管與盛有水的封閉容器連接，如圖2-31所示。已知h=60cm,1h=25cm，h=30cm，試求下面測壓管水銀面距自由液面的深度h。23 4圖271孰2?111圖解：P+yh=P+yh0水1a汞2P+yh=P+yh0水4a汞3所以：P+yh—yh+yh=P+yh0汞2水1水4a汞3y(h—h)+yh所以：h=-汞―3 2 j=128cm2-12封閉容器內盛有油和水，如圖2-32所示。油層厚h=30cm，油的重度1y=8370N/m3，另已知h=50cm，h=40cm，試求油面上的表壓力。

圖題"IN圖解：P+Yh+Yh=y(h+h—h),:.P=45709N/m20油1水2汞1 2 02-14如圖2-34所示，欲使活塞產生F=7848N的推力，活塞左側需引入多高壓力p的油？已知活塞直徑d=10cm,活塞桿直徑d=3cm,活塞和活塞桿的總112摩擦力等于活塞總推力的10%，活塞右側的表壓力p=9.81x104N/m2.2網(wǎng)2-34覽2-H圖兀 兀解：[px-d2—Px-(d2—d2)]x(1+10%)=7848N，解得：P=9.98x105N/m21412412 12-16如圖2-36所示，無蓋水箱盛水深度h=1m，水箱寬度b=1.5m，高H=1.2m，若/=3m，試求：①水箱的水保持不致溢出時的加速度。；②以此加速度運動時，水箱后板壁所受的總壓力。圖2T6度2-1后困aHh'解：①blh=(h'+H)bl/2，:h'=0.8m，—= =0.13，:a=1.31m/s2gl

②由壓力分布公式可得：p=p-p(ay+gz)0在水箱后壁板,y一i；將其帶入上式并對水箱后壁板進行積分:P=JpdA=fpdA-Jp(-a—+gz)dAA A0A2=pA+PJ—-h(al-2gz)bdzTOC\o"1-5"\h\z0 2-h=pA+處{al(—-h-h)-g[(—-h)2-h2]}0 2=p0A+Pb—al-^2-(—2-2—h)p2(—-h) y=pA+-A——-——gl--A(—-2h)2l 2—=A[p+y(—-h--+h)]0 2—=A[p+y]0 2H兩邊的大氣壓正好相抵，即：P=pA=y—A=10584Nc22-17貯水小車沿傾角為a的軌道向下做等加速運動，設加速度為a，如圖2-37所示。求水車內水面的傾角9。圖2-37圖2-37題2T7圖解：在自由液面上建立直角坐標系，以水平方向為x軸，向右為正向，豎直方向為y軸，向上為正向。作用在液體上的單位質量力為：X=acosaY=-g+asina根據(jù)壓強差平均微分方程式：dp=p(Xdx+Ydy+Zdz)在液面上為大氣壓強，dp=0，代入壓強差平均微分方程式，可得:acosadx-gdy+asinady=0，dy acosa=tan9——=tan9dx asina-gacosa「.U=arctan g-asina2-18尺寸為bxcxl的飛機汽油箱如圖2-38所示，其中所裝的汽油為郵箱油量的三分之一。試確定下面兩種情況下飛機作水平等加速飛行時的加速度。各是多少？ah'2b解：①blc/3=h'cl/2，所以，h'=2b/3，/.一二一二——，得：gc3cTOC\o"1-5"\h\z2b 1/.a=——g=gg=3.27m/s23c 3ab3b②blc/3=（c'+c/2）lb/2，所以，c'=c/6，/.—= =—=1.5，g c/2一c' c:.a=1.5g=14.7m/s22-19在一直徑d=300mm，高度H=500mm的圓柱形容器中，注水至高度h=300mm，使容器繞垂直軸作等角速度旋轉，如圖2-39所示。1①試確定使水之自由液面正好達到容器邊緣時的轉速n。1②求拋物面頂端碰到容器底時的轉速n，若此時容器停止旋轉，水面高度h將22為若干？圖279即2-IP圖解：①1兀r2h=兀r2（H一h），所以，h=2（H一h）=400mm21 1TOC\o"1-5"\h\z①2r2 1- 30①z 二h，所以，3=_j2gh=18.66rad/s，得n= =178.3r/min2g r" 兀②z-32r2二H，所以，3-12ggH-20.87rad/s，得n=12^.=199.3r/min2g r 兀容器中剩余水的體積為：兀r2H--kr2H-兀r2h，所以，h—-H，所以，h=250mm2 2 22 2第三章流體運動學3-9直徑D=1.2m的水箱通過d=30mm的小孔泄流。今測得水箱的液面在1s內下降了0.8mm。求泄流量Q和小孔處的平均速度v。解：Q=1兀D2h=1兀X1.22X0.8X10-3=0.9L/S，44因為：Q=4兀d2v，所以，v=1.27m/s3-10密度p=840kg/m3的重油沿d=150mm的輸油管流動。當質量流量Q=50kg/h時，求體積流量Q和平均速度v。m解：Q=Q=5.95x10-2m3/h，因為：Q=1兀d2v，所以，v=3.367m/hP 43-11大管d=150mm和小管d=100mm之間用一變徑接頭連接。若小管中的速12度v=3m/s，求流量Q和大管中的平均速度v。21解：Q——dd2v=0.024m3/s，Q——kd2v，所以，v=1.33m/s。4 22 4 11 13-12已知某不可壓縮平面流動中，u=3x+4y。u應滿足什么條件才能使流動xy連續(xù)？解：要使流動連續(xù)，應當滿足上+"=0，”=-3-”，dxdy d.x dy解：所以，u=-3y+f（x）y3-14二元流動的速度分布為u=tx；u=-ty。則xy（1）求勢函數(shù)和流函數(shù)；（2）當t=1時，作出通過點（1，1）的流線。

解：（1解：（1）由連續(xù)性方程可知du 。u x-+ ；d.x dy=t-1=0，滿足連續(xù)條件，流函數(shù)存在。TOC\o"1-5"\h\z由流函數(shù)的定義可知：變■=u=tx,"=-u=ty3y x d.x y的二型dx+酬dy=-udx+udy=tydx+txdy=03x 3y yx所以，V=2txy=c由無旋條件知：3=2（工）=0,滿足無旋條件,勢函數(shù)存在。小，3中,3中dV———dx+——3x 3y由勢函數(shù)的定義可知：^=小，3中,3中dV———dx+——3x 3ydy-udx+udy=txdx-tydy所以，①--x2-—y2+c積分得：2txy積分得：2txy-c（2）流函數(shù)udy-udx=0，xy因為，t因為，t=1時，通過（1,1）點，所以，c=2，此時的流線方程為孫=13-15=ax+b；u=一ay+c（a3-15=ax+b；u=一ay+c（ayb，c均為常數(shù)）;=xy；u=-xy；yayx2+y2axx2+y2解：3u—a，—:3u+—=0，滿足連續(xù)條件。數(shù)。3V =-u=ay-c，3x yV-=u=ax+b，所以，V=2axy+by-cx=A，A為常3y x判斷下列流動是否滿足不可壓縮流動的連續(xù)性條件。若滿足，求出流函數(shù)。(2)du~^=y，du—―—X,duOk—+—(2)du~^=y，du—―—X,duOk—+—w0,dxdy不滿足連續(xù)條件。(3)du—=2,dxdu—二-2,dy滿足連續(xù)條件。d\\fSy=U=)2+2x,X和 ——Ildx--%2+2y,y .、11所以，V=-y3+2xy-—X3=c,c為常數(shù)。(4)du2axy(X2+>2)2du2axy——=- (4)du2axy(X2+>2)2du2axy——=- dy(%2+)2)2"r"滿足連續(xù)條件?！?uSyxay ,X2+y2和————udxyaxX2+y2,所以，v=-?ln(X2+y2)=c,解：（1）里_二0,即

dx(2)du k=Xjdu-二-x,dx匕。竺，所以，有旋。(3)du2y,解：（1）里_二0,即

dx(2)du k=Xjdu-二-x,dx匕。竺，所以，有旋。(3)du2y,—y-=2x, —W—->n\以，有*^aEo.dx dydx(4)du4(X2—y2)du_ 1(X2—y2) , —― (12+y2)2(X2+)2)2*=所以’無旋。ayax—="=- ，dxxX2+y2X2+y2，二.中二y x-aarctan--aarctan—+c,cc為常數(shù)。346在3-15題中，哪些流動是無旋的，求其勢函數(shù)。① mdu 泳 匕匚2-十—y-=0, ———u\以，odx dy dx=-ay+c,(p=—ax2+bx-—ay2+cy+A,A為y 2 2常數(shù)。為常數(shù)。3-19不可壓縮流動的流函數(shù)w=盯+3x-5y,求其勢函數(shù)。解：=u=x-5,—=-u=y+3,dyx dxy'

所以，—=u=x一5,—=u=-y-3/.^=—x2-5x--y2一3y+c,c為常數(shù)。axx ayy 2 2第四章流體動力學基礎4-3用圖4-32所示的測壓管測定水管中的點速，測壓計中工作液的密度p=800kg/m3。當讀數(shù)Ah=0.5m,h=0.4m,h=0.2m時，求A、B兩點的g 12流速u、u。ABJI國4-鉉題4-3圖TOC\o"1-5"\h\z* ■ ?k解：計算A點流速：A點的全壓對應的高度為h+h,靜壓對應的高度為h+h,1x 2xu2 , 則A點的動壓為—=h-h，u=、2gg(h-h)=1.98m/s2g 1 2a 1 2計算B點流速：因A、B在同一過流斷面上，測壓管水頭相同，z+pA=z+p^，但流速ayby不同由速度形成的壓差是不同由速度形成的壓差是Ahh(y-yg)

yu2u2 Ahh(y-y)u=1.4m/sB-a——B-= g—u=1.4m/sB2g 2g y4-4如圖4-33利用一變截面管中水流產生的壓力差，通過活塞操縱氣體控制器。已知d=15mm，d=10mm，v=4.5m/s，管段水平放置，活塞直徑D=20mm。121忽略損失及活塞桿直徑，求活塞受到之壓力。

圖47號地4T圖解：—dd2v=—dd2v,/.v=10.125m/sTOC\o"1-5"\h\z4 114 22 2根據(jù)伯努利方程：P+二=P+XL,「.P-P=41132.8Pa丫2g丫2g 12d所以：F=(P—P)—D2=12.92N1 244-5如圖4-34一垂直向上流動的水流，設流束截面保持圓形。已知噴嘴直徑d=25mm，噴嘴出口流速v=12m/s。問在高于噴嘴4m處，水流的直徑為多少？11忽略損失。圖4-34題4-5圖TOC\o"1-5"\h\zv2 v2解：對截面1-1和2-2列伯努利方程：-i-=h+t-，/.v=8.1m/s2g 2g 2dd—d2v=—d2v，/.d=30.43mm411 422 24-6如圖4-35水沿漸縮管道垂直向上流動。已知d=30cm，d=20cm，表壓力12p=19.6N/cm2，p=9.81N/cm2，h=2m。若不計摩擦損失，試計算其流量。12

闋435邈4T圖兀一兀.P V2 闋435邈4T圖解：—d2v=—d2v，—+ = + +h，/.v=6.2m/s，4 11 42 2丫 2g 丫 2g 1/兀，Q=一d2v=0.4386m3/s4ii4-8離心式風機借集流器從大氣中吸取空氣（如圖4-37所示）。其測壓裝置為一從直徑d=20cm圓柱形管道上接出的、下端插入水槽中的玻璃管。若水在玻璃管中上升高度H=25cm圖題4-8圖解：P+YH=管中上升高度H=25cm圖題4-8圖解：P+YH=P，

水aP v2P v2―a-+-A-= + ，V—0pg 2g pg 2g A二.v=62.3m/s，兀，Q——d2v=1.96m3/s4-11密度p=1000kg/m3的水由直徑15cm、高于基準面6m的A點，流至直徑為75mm、高于基準面3m的B點。已知A點壓力為103kPa，流速為3.6m/s。忽略損失，求B點壓力。Pv2 Pv2解：對A、B兩截面列伯努利方程：-A+T~+h——B+~B~+hY2gAY2gB兀 兀 _一d2v=—d2v,「.v=14.4m/s,P=35200Pa4AA4BBB B4-13水箱底部有一截面積為A小孔(圖4-40),射流的截面積為A(x)。在小孔0處x=0。通過不斷注水使水箱中水深h保持常數(shù)。設水箱的橫截面遠比小孔大，求射流截面積隨x的變化規(guī)律A(x)。V2V2 ——一 ..、..h解：2o-=寸—x，V=2ggh，.tV=2gg(h+x)，AV=AV，.二A(x)=A 4-14一虹吸管直徑100mm，各管段垂直距離如圖4-41所示。不計水頭損失，求流量和A、B點壓力。圖4T!題圖P Pv2解：對水平面和C截面列伯努利方程：二+H=二+二丫 丫2g二.vC=22^1=9.39m/s，Q=4d2vC=0.0737m3/sPPv2對水平面和A截面列伯努利方程：f=T+A_+h，v=v，TOC\o"1-5"\h\zY Y 2g AC...P=—7Y=—68600PaAP Pv2對水平面和B截面列伯努利方程：f+h=—B+b-，v=v，Y Y 2g BC

p=—3.5y=—34300PaB4-20如圖4-46離心式水泵借一內徑d=150mm的吸水管以Q=60m3/h的流量從一敞口水槽中吸水，并將水送入壓力水箱。設裝在水泵與吸水管接頭上的真空計指出負壓值為40kPa,水頭損失不計，試求水泵的吸水高度H。圖4蟲＞旭4-2Q國解：根據(jù)伯努利方程：匕+H+—=土，Q=-d2v，.=H=3.96m2g SPgPg4 S4-21如圖4-47所示，密度為830kg/m3的油水平射向直立的平板。已知v=20m/s，求支撐平板所需的力F。0圖477題4-21圖兀解：根據(jù)動量定理：F=PQ(v—v)=-p-dv2=—651.55N0 420根據(jù)牛頓第三定律，F(xiàn)=651.55N，方向水平向左。4-24水流經一彎管流入大氣，如圖4-49所示。已知d=100mm，d=75mm，12v=23m/s，水的重度為104N/m3，求彎管上受到的力(不計損失，不計重力)。2圖4T9即4-M圖解：建立坐標系，取水平向右方向為，軸正向，取豎直向上方向為y軸正向。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"兀 兀 兀由連續(xù)性方程得：一d2v=d2v，v=12.94m/s,Q=一d2v=0.1012m3/s411 422 1 422對截面1和截面2列伯努利方程：p+*=p+”，.=p=449555.8Pa丫2g 丫2g1根據(jù)動量定理：\o"CurrentDocument"兀 兀在水平方向：F+Pd2—Pd2cos30=pQ(Vcos30—V)x141 042 2 1F=—2377Nx兀在豎直方向：F—Pd-d2sin30=pQVsin30y04 2 2二.F=1387.6Ny根據(jù)牛頓第三定律：彎管受的力F?=F=2377N，F(xiàn)'=F=-1387.6N，負xx yy號表示方向沿y軸負方向?！?:—— F―二.F=]:F2+F2=2752.4N,tana=f=—1.7xy Fy第五章粘性流體流動及阻力5-15粘度丫=1.5x10—4m2/s的油在直徑d=0.3m的管中被輸送。求層流狀態(tài)下的最大輸油量Q。解：Re=—=2000，/.v=1m/s，.\Q =—d2v =0.071m3/sV max max4max5-16重度y=8370N/m3、粘度日=0.15Pas的油在直徑d=0.25m的直管中流過3000m時的沿程損失為26.1m（油柱），求流量Q。解：假設流動是層流：入=史，h=九1二，av=0.95m/s，Refd2g

-兀，Q=4d2v=0.046m3/s0.15此時，Re=ud=0.95*0.25=1.583，流動屬于層流，假設成立。0.155-19溫度t=15C的水在寬度b=0.4m的矩形水槽中流動。當水深h=0.3m，速度V=10cm/s時，求此時的雷諾數(shù)。若水深不變，速度為多少時變?yōu)閷恿?。解：查表得?5C水的運動粘度為：v=1.139x10-6m2/s矩形水槽的水利直徑為：d=4A=4bh-=0.48mX 2h+bRe=Vd-=42142>2000v要改變水的流態(tài)，必須使雷諾數(shù)Re=Vd-<1200:.v<2.8mm/sv5-20某輸油管路長4000m，管徑-=0.3m，輸送v=2.5x10-4m2/s、p=840kg/m3的原油。當流量Q=240m3/h時，求油泵為克服沿程阻力所需增加的功率。解：v=Q=0.94m/s，Re=世=1131.77<2000，為層流，入=絲=0.0565

A v Relv2h=九 =35.344m，N=pgQh=19.4kWf -2g f5-23重度為丫、粘度為目的液體在傾角為a的無限平板上靠重力向下流動，如圖5-39所示。假設流動為層流，液流厚度為h。試證明速度分布為：證明：在層流中取一微元，高為證明：在層流中取一微元，高為-h長為i，寬取單位寬度，則有微元體的重量為：G=YV=yxlx-hx1=yl-h重力在運動方向的分力為：Gsina=Yl-hsinadu ,d?ut二日——:du ,d?ut二日——:.dr=日 dy dy2積分得：—dyysinay日1帶入邊界條件：y=h,t=0?得:ysinahC= 1Ndu

dyysinay+ysina"切應力為：dx=-°sinCC--ysincedA.口門chu-ysinoc=-ysma,即： =2再積分得：力-上）+。TOC\o"1-5"\h\z從 2 2帶入邊界條件：y=0時，u=0f:.C=0' 2Ysina 、5-24如圖5-40所示，兩平行平板間充滿粘度分別為日和ill的兩種互不相混的液1 2體，厚度分別為"和"O上板以勻速。運動，下板不動。若為層流，試證明切1 2應力分布為：圖5Tz圖5Tz題5T4圖1二片已°二常數(shù)+\xh12 21證明:第六章能量損失及管路計算6-8一舊鑄鐵管長/=30m,管徑d=0.3m。管中水流速度y=L5m/s,水溫:20C。試計算沿程損失。解：根據(jù)謝維列夫公式：入=0.021/do.3=0.03,h=九/上=o.35mfd2g6-9直徑d=250mm的鑄鐵管。當量粗糙度A=0.5mm。用它輸送v=1.3xl0-6m2/s的水。分別計算流動處于水力光滑區(qū)的最大輸水量和阻力平方區(qū)時的最小流量。解：當流動處于水力光滑區(qū)時：Remax=26.98(d)8/7=32778Remaxvd―max——，V/.v解：當流動處于水力光滑區(qū)時：Remax=26.98(d)8/7=32778Remaxvd―max——，V/.v=0.17m/s

max，Qmax兀=d2v =8.34L/s4max當流動處于阻力平方區(qū)時：Remin=4160(—)0.85=4543002AReminvd—min—，V:v=2.36m/s，Qmaxmin兀=-2v =0.12m3/s4min6-10某水管直徑d=0.5m，A=0.5mm，水溫15C。分別用公式法和查圖法確定流量分別為Q=0.005m3/s1，Q=0.1m3/s，2Q=2m3/s時的沿程阻力系數(shù)九。3解：1)t=15C時，v=1.139x10-6m2/s公式法：Q=0.005m3/s，v=0.025m/s11Re=吧=11178，26.98(d)8/7=72379.1VA???4000<Re<26.98(d)8/7位于水里光滑管區(qū)。X=0.0032+0.221Re—0.237=0.056查圖法：九二0.062)公式法：Q=0.1m3/s，v=0.51m/sRe=vdRe=vd—□——=2.236x105，26.98(d)8/7=72379.1A???4000<Re<26.98(d)8/7，位于水力光滑區(qū)。入=0.0032+0.221Re—0.237=0.04查圖法：九二0.033)公式法：Q=2m3/s，v=10.2m/s33Re=V-d-=4.5x106，26.98(d)8/7=72379.1，4160(-d-)0.85=8.2x105TOC\o"1-5"\h\zV A 2A「.26.98(—)8/7<Re<4160(—)0.85，位于第二過渡區(qū)。A 2A1 A 935=1.14-2lg(—+—-^)，:4=0.025JX -Re入查圖法：九=0.0256-14如圖6-22所示，用一直徑d=20mm、長l=0.5m的管段做沿程阻力實驗。當

v=0.89x10-6m2/s的水以Q=1.2義10-3m3/s通過時，兩側壓管液面高差h=0.6m,試計算入。若流動處于阻力平方區(qū)，確定當量粗糙度A。圖6-22題6-14國解：V=Q=3.82m/s，h=九l上，：｝=0.032，流動處于阻力平方區(qū)A fd2g入=(1.14+2lgA)-2，:.A=0.12mmTOC\o"1-5"\h\z6-17泵送供水管如圖6-25所示。已知吸水管d=225mm，l=7m，九=0,025，1 115=4；排水管d=200mm，l=50m，九二0.028。H=45m。設水泵的揚程H1 2 11 c與流量Q的關系為H=65-2500Q2。不計其他局部損失，該管路每晝夜的供水量是多少？圖6-2子題6-17圖解：由題意可得：AH=九人vt+mvL+九Lv1+-v1，AH+H=65-2500Q21d2g 12g 2d2g2g C12兀 兀 ?！猇2v=—d2v=Q，解得：v=0.045m/s，.\Q=—d2v=0.081m3/s411 422 1 411

所以，供水量二Q義24義3600=6975m3《流體力學與流體機械之流體機械》第一章泵與風機的分類及工作原理1-2泵與風機的基本特性參數(shù)有哪些？解：泵的特性參數(shù)有：流量Q,揚程“，轉速n,軸功率N,有效功率Na,效率”,允許吸上真空度H。s風機的特性參數(shù)有：流量Q，全壓P，轉速n，軸功率N,有效功率Na，效率n。1-3試述離心式水泵的工作原理。解：以單級單吸離心式水泵為例說明其工作原理：單級單吸離心式水泵由葉輪、主軸、機殼等組成。當葉輪隨主軸旋轉時，葉片間的液體也隨葉輪旋轉而獲得能量，從葉片之間的開口處甩出，進入機殼，通過出液口排出。葉片間液體被甩出后，葉輪中心部分的壓力就要降低，當壓力降低到能將外部液體吸入時，吸入的液體就能從軸向流入葉輪。葉輪連續(xù)旋轉，就能連續(xù)輸出有壓液體。第二章泵與風機的基本理論2-6設有一離心水泵，葉輪的尺寸為：D=17.8cm，D=38.1cm，b=3.5cm，TOC\o"1-5"\h\z1 21b=1.9cm，P=18，P=20。設葉輪的轉速n=1450r/min，流體以徑向流入葉2 12輪，試計算其理論流量Q和此時的理論揚程H。解：u1兀*n=13.514m/s，由a=90。知， =c-uxtanP解：u1Q=兀Dbc=0.086m.s，u60=28.926m..s，c2r裊二60=28.926m..s，c2r裊二3.78ms，22c=u-c義cotP=18.54m's2u 2 2r 2HTHT8—2-2u—54.67mg2-7已知4-72-11No5型通風機的轉速n=1452r/min，風量Q=1.72m32-7已知4-72-11No5D=500mm，D=325mm，b=127mm，b=176mm，P=30，P=23，Z=10，2 1 2 1 21排擠系數(shù)中=0.92。試求環(huán)流系數(shù)K和理論全壓P。T

, 一， Q一一兀Dn一—解：，由Q二甲兀Dbc知：c=——￥—=9.37m/s,u= =24.67m/s,T 222r 2rW兀Db 'i602260=37.96m/s，c—Q-60=37.96m/s，cW兀Db11c=u-ccotP=0.17ms，c=u-ccotP=21.73m.s1u1 1r 1 , 2u 2 2r 2 '由于4-72-11No5型通風機是離心通風機，所以K=1由于4-72-11No5型通風機是離心通風機，所以K=1rv1+Z1+、Ic1ucotP2J帶入各值得K=0.999，P=p(uTcc-uc)=984.8pa22u 11uP=KP=983.8patT2-8有一單級軸流式風機轉速為750r/min。在直徑980mm處風以速度c=8.02m/s軸向進入葉輪，1在出口以c=8.96m/s的速度流出。求葉片進出口相2對速度角度的變化（P-P21）。c=c=8.02m/s在軸流式風機中c=c1r 2c=c=8.02m/s在軸流式風機中c=c1r 2rc2u12-c2=4m..'s2 1r 'c=u-c義cotP

2u 2r 2所以cotP=uZc2u=4.3

2c2r所以P=arccotP=arccot4.3=13.1P-P=13.1—11.75=1.43212-11某風機在轉速為1450r/min時，全壓P=4609Pa，流量Q=71100m3/h，軸功率N=99.8kW。若轉速將為730r/min量和功率。氣體密度均不變，試計算此時的全壓、流解：由于風從軸向進入風機，因此：c=0m/s1u兀Dn cu=60=38.48m/s，tanP=—=0.208所以P=arctanP=arctan0.208=11.75解：-解：-pmNNTmQnQn

mm由題可知：上n所以：p=p：1.98632=1168.2Pam'Q=Q：1.9863=35795.2m3/hmN=N.1.98633=12.73kWm'2-12試根據(jù)下列參數(shù)計算比轉數(shù)。(1)單級單側進風離心風機，Q=14m3/s,H=600Pa,n=1000r/min。(2)單級單入口水泵，Q=30m3/min,H=25m,n=1450r/min。(3)單級雙入口水泵，Q=70m3/min,H=20m,n=1450r/min。(4)三段分級式水泵，Q=80L/s,H=122.4m,n=1480r/min。TOC\o"1-5"\h\z1 1解：(1)對于離心風機：n=n-Q^=1000x!4匚=173.56s H34 6034_ 1(2)對于單級單入口水泵：n=3,65nQ2=3.65x1450x251=334.73s H34 25341(3)對于單級雙入口水泵：n=3.65n(Q/2)2=3.65x1450x空生=427.29s H34 20341(4)對于三級分段式水泵：n=3.65nQ1=3.65x1480x-00g一=94.65s 媼.37 (122.4/3)3'4第五章給排水系統(tǒng)5-3為什么要在關閉閘閥的情況下啟動和停止離心式水泵。解：閘閥關閉時，泵的流量為零，從泵的功率特性曲線可以看出，零流量時泵所需功率最小，電動機的啟動電流也最小，所以，關閉閘閥啟動，可減小啟動電流，減輕對電網(wǎng)的沖擊。水泵停止時，應先關閉排水閘閥，然后再停電機，這樣做是為了阻止發(fā)生水擊。5-11保證水泵正常工作的條件是什么？解：1)泵的穩(wěn)定工作條件，(0.9~0.95)H>H0c2)泵的經濟工作條件，n>(0.85~0.9)nM max3)不發(fā)生氣蝕的條件5-17離心式水泵在轉速2940r/min時的流量與揚程和效率的關系如表5-8所示，管網(wǎng)特性曲線方程為Hg=20+0.078Q2(Q的單位為L/s，Hg的單位為m)。試求工況點的流量和軸功率。表5-8 流量與揚程和效率的關系Q/Ls-101357911n/%027.552.662.4656353H/m2726.525.022.920.116.712.7解：在工況點處H-H,Q-Q,所以，工況點的流量為5L/sb g bg士氣丁4.缶“PgQH1000x10x0.005x22.9「皿―有效功率N-?上 1.145kWe1000 1