流体力学第五章分析.doc

第五章习题简答 5-1有一薄壁圆形孔口，直径d= 10mm，水头H为2m。现测得射流收缩断面的直径dc为8mm，在32.8s时间内，经孔口流出的水量为0.01m3，试求该孔口的收缩系数ε，流量系数μ，流速系数φ及孔口局部损失系数ζ。 解: 5-2薄壁孔口出流，直径d=2cm，水箱水位恒定H=2m，试求：（1）孔口流量Q；（2）此孔口外接圆柱形管嘴的流量Qn；（3）管嘴收缩断面的真空高度。 题5-2图 解：（1）孔口出流流量为 （2） （3）真空高度： 5-3 水箱用隔板分为A、B两室，隔板上开一孔口，其直径d1=4cm，在B室底部装有圆柱形外管嘴，其直径d2=3cm。已知H=3m，h3=0.5m试求：（1）h 1，h 2；（2）流出水箱的流量Q。 题5-3图 解：隔板孔口的流量 圆柱形外管嘴的流量 由题意可得Q1=Q2，则 解得 5-4 有一平底空船，其船底面积Ω为8m2，船舷高h为0.5m，船自重G为9.8kN。现船底破一直径10cm的圆孔，水自圆孔漏入船中，试问经过多少时间后船将沉没。 题5-4图 解：在船沉没的过程中存在（浮力定律） 得 ∴船沉没过程中水自圆孔漏入的流量是不变的。 另外，当h2=0时，h1’=0.125，则 5-5游泳池长25m，宽10m，水深1.5m，池底设有直径10cm的放水孔直通排水地沟，试求放净池水所需的时间。 解：设孔口在某时间t的作用水头为h，dt时间内经孔口流出的水的体积 又∵dt时间内游泳池水面下降dh，则体积减少为dV=-Ωdh 由连续方程可得 5-6 油槽车的油槽长度为l，直径为D，油槽底部设有卸油孔，孔口面积为A，流量系数为μ，试求该车充满油后所需卸空时间。 题5-6图 解：在某时间t时，油槽中油面高度为h,dt时间内经孔口泄出的油的体积为 又∵dt时间内游泳池水面下降dh，则体积减少为 由连续方程可得 即 5-8 虹吸管将A池中的水输入B池，已知长度l 1=3m，l 2=5m直径d=75mm，两池水面高差H=2m， 最大超高h=1.8m，沿程阻力系数λ=0.02，局部损失系数：进口ζa=0.5，转弯ζb=0.2，出口ζc= 1.0，试求流量及管道最大超高断面的真空度。 题5-8图 解：这样简单短管道水力计算特点，应用公式有: 列断面0-0、1-1伯努力方程 又 5-9 如图所示，用水泵自吸水井向高位水箱供水。已知吸水井水面高程为155.0m，水泵轴线的高程为159.6m，高位水箱水面高程为179.5m，水泵的设计流量为0.034m3/s，水泵吸、压水管均采用铸铁管，其长度分别为8m和50m，吸水管进口带底阀滤网的局部阻力系数ζ1=5.2 ，管路中三个弯头的局部阻力系数均为ζ2=0.2，水泵出口断面逆止阀和闸阀的局部阻力系数分别为ζ3=6.5和ζ4=0.1，水泵进口断面的允许真空度〔h v〕=6.0mH2O。试确定：（1）水泵吸、压水管直径d吸和d压；（2）校核水泵进口断面的真空度是否满足允许值；（3）若该水泵能够正常工作，其扬程H为多少？（4）绘制水泵管路系统的测压管水头线和总水头线。（ 经济流速；吸水管路v允许=1.2m/s、压水管路v压=2m/s ） 题5-9图 解：（1）吸水管路v允许=1.2m/s 取d吸=200mm 压水管路v压=2m/s 取d压=150mm （2） 列0-0、1-1截面的伯努利 又 所以水泵进口断面的真空度是满足允许值 （3） (4) 5-10 风动工具的送风系统由空气压缩机、贮气筒、管道等组成，已知管道总长l=100m，直径d=75mm，沿程阻力系数λ=0.045，各项局部水头损失系数之和∑ζ=4.4，压缩空气密度ρ=7.86kg/m3，风动工具要风压650kPa，风量0.088m3/s，试求贮气筒的工作压强。 题5-10图 解： 5-11 水从密闭容器A，沿直径d=25mm，长l=10m的管道流入容器B，已知容器A水面的相对压强p1=2at，水面高H 1=1m，H2 =5m，沿程阻力系数λ=0.025，局部损失系数：阀门ζV=4.0，弯头ζb=0.3，试求流量。 题5-11图 解：列两液面的伯努力方程 其中，代入上式得 (课本后的答案为2.14m3/s) 5-12 由水塔向水车供水，水车由一直径d=150mm，长l=80m的管道供水，该管道中共有两个闸阀和4个90°弯头（λ= 0.03，闸阀