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《流体力学》徐正坦主编课后答案第五章《流体力学》徐正坦主编课后答案第五章
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:这是简单短管道水力计算,应用公式有:
取断面0-0、1-1伯努利方程
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截面的伯努利方程;
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
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,闸阀全开ζa=0.12,弯头ζb=0.
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