流体力学第七章习题答案Word文件下载.docx
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hfAB=hfi=hf2=hf3。
7.6长管并联管道各并联管段的：
（a）水头损失相等；
（b）水里坡度相等；
（C）总能量损失相等；
（d）通过的流量相等。
7.7并联管道阀门为K全开时各段流量为Qi、Q2、Q3，现关小阀门K,其他条件不变，流量的变化为：
TK
Q3
（a）Qi、Q2、Q3都减小；
（b）Qi减小，Q2不变，Q3减小；
（c）Qi减小，Q?
增加，
Q3减小；
（d）Qi不变，Q2增加，Q3减小。
7.8有一薄壁圆形孔口，直径d为iOmm,水头H为2m。
现测得射流收缩断面的直径dc为
3
8mm，在32.8s时间内，经孔口流出的水量为0.01m，试求孔口的收缩系数；
，流量系
数」，流速系数「及孔口局部损失系数。
102
解:
Q^A莎专
Vt
A2gH29.80720.012
4
222
cVcVc.Vc
Hc
2g2g2g
答：
孔口的收缩系数
;
二0.64，流量系数0.62，流速系数'
二0.97，孔口局部损失系
数=0.06。
7.9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de;
（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。
解：
Q=PA/2gH=0.6今氏。
2。
2（t/s）2
Qn二7A..2gH=0.82—0.022.2g2=1.61（|/s）4
以收缩断面c-c到出口断面n-n列伯努利方程：
222Pc:
代__P^：
nVn%-％
?
g2g;
g2g2g
g41.6110’21-0.64
I疋
_["
0.022一0.64-9.807=1.506（m）
答:
（1）孔口流量dc=1.22l/s；
（2）此孔口外接圆柱形管嘴的流量Qn=1.61l/s；
（3）管
嘴收缩断面的真空高度为1.506m。
7.10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）h1，h2；
（2）流出水箱的流量Q。
□
h1_3
d1
h2
d2
h3
Q
要保持H不变，则补充水量应与流出水量保持相等，即孔口出流量、管嘴出口流量均为Q。
•A.顾乂专代「2g—H二hf斤驚卜曲卜548
可解得：
-0.548口0.548,
0H3=1.06（m）
1.5481.548
h2=H—h-'
馆=3—1.06—0.5=1.44（m）
兀X0.04,Q=0.6429.8071.06=3.67（l/s）4
（1）h^1.06m,h2=1.44m；
（2）流出水箱的流量Q=3.67L/s。
7.11有一平底空船，其船底面积为8m，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。
j
h
f
I
设船底到水面的水深为H0t，船中水深为h，下沉过程是平稳的，则有:
H。
「为】=Gh9」
经过393.6s后船将沉没。
7.12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。
设池内水深为h时，为水流量为Q=」A、.2gh
•••dV=_Qdt
dV=A）dh=—Qdt
•dt二A0dh：
——Adh
QJA2gh
T二-
dh
-2A）
h/?
<
2^^JA.2g
H0
2x25x10
0.620.12,29.807
=7.89（h）
设水池中的水量为V，则水量减少量为dV二-Qdt
•-dV二-JA.2ghd^A^dh
放净池水所需的时间为7.89ho
7.13油槽车的油槽长度为1，直径为D,油槽底部设有卸油孔，孔口面积为A，流量系数为
J，试求该车充满油后所需卸空时间。
D
2a
设当油箱中漏深为h时，瞬时泄油量为Qdt。
•••dV二Aodh--Qdt--」A、_2ghdt
其中Ao=2al，匸2
a2+〔3
I2丿
fD）2
—f
12丿
=sin日；
•••a
D2
Dsinv
h—D
cos=2
当h_D时
dh--Dsinr
D-h当COS#=2D.
dh=Dsin还
D.「sin二
Ao2I2
--dt—1dh—j——j=—dh
AAj2gh^Aj2gVh
—A
-21
0»
Aj2gTh
IDs^dh-
二2
IDsin二
•A2g—hdh
-D
sinr亠i
2二
/2
ID2
•2■
Sin9d6
「2
其中
sinrdm、1COSd0二sin・du—1.1COST•.一1-udu
ji
sin2二J-cos
d二=
；
三丝du
0、、1一COS）积分可得：
T=——lD—24A屈
该车充满油后所需卸空时间为
3g
ID°
7.14虹吸管将A池中的水输入B池，已知长度li=3m,l2=5m，直径d=75mm，两池水面高差H=2m，最大超高h=1.8m，沿程摩阻系数■=0.02，局部损失系数：
进口a=0.5，转弯
1=0.2，出口C=1，试求流量及管道最大超高断面的真空度。
C
"
v2,lv2-v2-v2
进亦石亦逐c
以下游水面为基准面，从上池水面到下池水面列伯努利方程:
二0.71.00.02◎2g0.0752g
v=J2x9.807；
＜2383=3.20（m/s）
兀2
Q=vA=3.200.075^14.14（L/s）4
从C过流断面到下池水面列伯努利方程：
2,22
丄Pc
-■cvc
、I2VV
Zc-
+
c
'
g
2g
d2g2g
取-C=1
TV-=V
•HPa-Pc
Hv-
Pc
-1.82.0"
1-0.02
5-1.0V2
p
0.0752g
=3.8—0.02
流量Q=14.14L/s，管道最大超高断面的真空度为3.10m。
7.15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=100mm,
直径d=75mm，沿程摩阻系数■=0.045,各项局部水头损失系数之和'
=4.4,压缩空气密
度：
=7.86kg/m3，风动工具要求风压650kPa,风量0.088m3/s，试求贮气筒的工作压强。
从贮气筒到风动工具入口列伯努利方程，忽略高差，则有:
旦二里卫」••丄遽
g:
g2^d2g
33
=650101001.97910=752.0（kPa）
贮气筒的工作压强为752.0kPa。
7.16水从密闭容器A，沿直径d=25mm,长丨=10m的管道流入容器B，已知容器A水面的相对压强pi=2at，水面高Hi=1m，H2=5m，沿程摩阻系数■=0.025，局部损失系数：
阀门
-v=4.0，弯头-b=0.3，试求流量。
以地面为基准面，从A池面到B池面列伯努利方程:
H1弋
2.卫些
■g2g
2gH1'
0.5+1.0十4.0+3汉0.3十0.025汉^°
-
V0.025丿
=4.37（m/s）
Q二vA=4.370.025=2.15（l/s）4
流量Q=2.15l/s。
7.17水车由一直径d=150mm,长丨=80m的管道供水，该管道中有两个闸阀和4个90°
弯
头（'
=0.03，闸阀全开a=0.12，弯头1=0.48）。
已知水车的有效容积V为25m3，水塔具有水头h=18m，试求水车充满水所需的最短时间。
以管出水口为基准面，列伯努利方程:
「0.51.040.4820.120.03-80—I0.15丿2g•-v=J2g%.66乂24（m/s）
Q=vA=4.240.15=74.89（l/s）4•/V=QT
=5.56（min）
二T=-25亍-333.84（s）Q74.8910
水车充满水所需的最短时间为5.56min。
7.18自密闭容器经两段串联管道输水，已知压力表读值PM=1at,水头H=2m,管长h=10m,
l2=20m，直径d=100mm，d2=200mm，沿程摩阻系数'
1='
2=0.03，试求流量并绘总水头线和测压管水头线。
可求得:
=29.8072i0
1/pMr0®
0.0^。
〉2。
0.03*]]
=1.847（m/s）
二V2A2=i.850.22=58.03（L/s）
x
io—
io+
30
H（m）
i2
i0.6
2.26
0.696
0.i74
Hp（m）
7.82
-0.52
0.522
12
10.6
0.174
-052
流量Q=58.03L/s，总水头线和测压管水头线见上图。
7.19水从密闭水箱沿垂直管道送入高位水池中，已知管道直径d=25mm，管长I=3m,水深
h=0.5m,流量Q=1.5L/s，沿程摩阻系数■=0.033，局部损失系数：
阀门a=9.3，入口e=1，试求密闭容器上压力表读值pM，并绘总水头线和测压管水头线。
Pm
JI
以下池水面为基准面，列伯努利方程:
=34.3210374.33103
=108.65（kPa）
Hp（m）
-h
11.58/11.10
11.58/10.63
l
3.977/3.5
3.5/3.5
l+h
3.5
阀
4.44
3.977
11.10
密闭容器上压力表读值Pm=108.65kPa,总水头线和测压管水头线见上图。
7.20工厂供水系统，由水塔向A、B、C三处供水，管道均为铸铁管，已知流量Qc=10L/s，
qB=5L/s，qA=10L/s，各段管长l1=350m,l2=450m，l3=100m，各段直径d1=200mm，d2=150mm，d3=100mm，整个场地水平，试求所需水头。
qA
qB
I2|2
l2V2l3V3
3_
d22gd32g
以水平面为基准面，从水塔水面到C断面出口列伯努利方程:
■2
_.ll,
—12
di2g
其中：
a-533，取n-0.013，查表7-3可得:
d
a^i=9.30；
a2=43.0；
a3=375
Qr=25（l/s）；
Q2=15（l/s）；
Q3=10（l/s）
代入可得:
H=9.33500.025243.04500.01523751000.012
=10.138（m）答：
所需水头为10.138m。
7.21在长为2l，直径为d的管道上，并联一根直径相同，长为I的支管（图中虚线），若水
头H不变，不计局部损失，试求并联支管前后的流量比。
并联前，设管道的比阻为a，则有:
并联后，总流为Q
两支路的流量为Q；
=Q^=Q
Qr8t10心
并联支管前后的流量比为1.26。
7.22有一泵循环管道，各支管阀门全开时，支管流量分别为Qi、Q2，若将阀门A开度变小,其他条件不变，试论证主管流量Q怎样变化，支管流量Q1、Q2怎样变化。
设主管阻抗为So，支管阻抗为Si，S2。
主管损失为hf0^SoQ；
，支管损失为hf^SQ^SiQi2-S2Qf。
对离心泵，一般有:
:
o，•成立^Qo:
o。
dQodS,
即Qo减小，而Ho增加，hfo减小，故hf1增加。
又.Q^QiQ2，当hf1增加时，S2不变，故Q2增加
•-Qi减少
主管流量Q减小，支管流量Q,减少、Q2增加。
7.23电厂引水钢管直径d=18omm,壁厚：
=iomm,流速v=2m/s,工作压强为1xio6Pa,
当阀门突然关闭时，管壁中的应力比原来增加多少倍？
1319•-H2=269（m）9.807
=P二2638.14（kPa）管中压强增大的倍数为3.64倍。
管壁中的应力比原来增加3.64倍。
7.24输水钢管直径d=100mm,壁厚：
=7mm,流速v=1.2m/s，试求阀门突然关闭时的水击压强，又如该管道改为铸铁管水击压强有何变化？
^3411.2=164.05（m）
9.807
6
•：
P=1.60910Pa=1.507106Pa
阀门突然关闭时的水击压强为1.609106Pa,该管道改为铸铁管水击压强为
1.50710Pa。
7.25水箱中的水由立管及水平支管流入大气，已知水箱水深H=1m，各管段长l=5m，直径
d=25mm，沿程摩阻系数■=0.0237，除阀门阻力（局部水头损失系数」外，其他局部阻
力不计，试求：
（1）阀门关闭时，立管和水平支管的流量Q1、Q2；
（2）阀门全开（=0）
时，流量Q1、Q2；
（3）使Q1=Q2，应为多少？
A
l,d
Iq
（1）阀门关闭。
HI—色竺
d2g
Qi=0
alQi
可得：
Q2-Q|-丄
a
Q=QiQ2
2_5
i.5QiQQ2=0.5i.6i0
22_5
i.6Qi-i.6Q2=0.5i.6i0-0.iQi2QQ2i.6Q；
=0
QI-10
©
lQ2丿
Q2丿
—16=0
解得：
「i0—i0264®
6.4
Q22
故Q-i=11.4Q2,Q"
i--1.4Q2不合题意。
代入方程中可得:
（L/s）
128.96Q；
=0.5汇10互nQ?
=0.197（L/s）,Q-=25
（3）设置阀门开度，使Q^Q^-Q时阀门阻力系数为
、2
则有2lH-alQ2alQ12a
%,
Q-^=Q2=1.19（l/s）
（1）阀门关闭时，立管和水平支管的流量Q1=0、Q2=1.73L/s；
（2）阀门全开（=0）
时，流量Q^2.245L/s>
Q2=0.197L/s；
（3）使Q1=Q2,应为19.69。
7.26离心泵装置系统，已知该泵的性能曲线（见图7-49）,静扬程（几何给水高度）Hg=19m,管道总阻抗S=76000s2/m5，试求：
水泵的流量Q、扬程H、效率、轴功率。
Q（L/s）
22
装置扬程为H二HgSQ=1976000Q
在图上作曲线，列表如下:
8
19.304
20.22
21.736
23.86
确定工作点为：
流量Q=7.2（L/s）
扬程H=22.90（m）
效率=62%
轴功率
「gQHn10009.80722.97.210”0.62
二2.6（kW）
7.27由一台水泵把贮水池的水抽送到水塔中去，流量
管）为1500m，管径为d=250mm，沿程摩阻系数
Hg=20m，试求水泵的扬程及电机功率（水泵的效率=55%）。
吸水管■
压水管
水泵扬程H二HgalQ2=202.11615000.072=35.55（m）
=44.37（kW）
10009.80735.550.07
0.55
水泵的扬程为35.55m，电机功率为44.37kW。
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