流体力学课后答案补充部分.docx
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流体力学课后答案补充部分
工程流体力学基础作业
3-25直立圆管直径10mm—端装有5mm勺喷管，喷管中心到1截面的距离为3.6m，从喷管出口排入大气的水流出口速度为18m/s，不计摩擦损失，计算截面1处的计示压强。
P1
Hg
1.8718105Pa
2
由连续方程wv2屯4.5m/s
d1
2
由伯努利方程0R»H
g2g
3-33消防水枪水平工作，水枪进口直径d115mm出口直径d07mm水
枪工作水量qv160L/min，试确定水枪对消防队员的后坐力
解：
qv2.6666710‘m/s
A-d121.767146104m4
242
A0d00.3848451104m
4
v1亚15.0902m/s
A
v069.2919m/s
A0
由伯努利方程
0P1
2
V1
2
00V0-
g
2g
2g
P1
2
2v0
2
V1
2.286830
106Pa
由动量方程F
P1A1
p0A0
v。
2代
心
F
2
V0
AP0A0
2
v1Ap1A1
喷管对水的作用力184.77827444.35666
259.57839N
水对喷管的作用力为F259.57839N，方向向右。
考虑管内静压对后端的作用力，合力为F“A144.53786N，方向
向左。
5-1用管径d200mm的圆管输送石油，质量流量qm90000kg/h，密度
900kg/m3,石油冬季时的运动黏度为16104nVs;在夏季时，
0.884194m/s
24105m/s，试求冬、夏季石油流动的流态。
解：
速度v—
-d2
4
层流
湍流
5-5输油管的直径d150mm长L5000m出口端比进口端高h10m输
送油的质量流量qm15489kg/h，油的密度859.4kg/m3，进口端的油压
Pa49104Pa,沿程损失系数0.03，求出口端的油压peoo
解：
面积A-d20.01767146m
4
平均速度v亚0.283304m/s
A
伯努利方程电h卫竺hf
gg
PeoPeihhfg3.7123105Pa
5-9内径为6mmt勺细管，连接圭寸闭容器A及开口容器B,容器中有液体，其
密度为997kg/m3，动力黏度0.0008Pa-s，容器A上部空气计示压强为
Pa34.5kPa。
不计进口及弯头损失。
试问液体流向及流量qv
解：
势能水头hA巴14.528607m
g
hB1.41.4sin452.3899495m
故A—B
假设为层流
44
104nVs
哈根-泊肃叶公式qV上PdhAhB―g5.938598
128l128l
检验v分21.0035m/s
d2
1.75
0.25
d
0.3164l
2.5887843m/s
253,
qv4dv731961510m/s
5-11在管径d100mm管长L300m的圆管中流动着t10C的水，其雷诺数Re8104。
试求当管内壁为0.15mm的均匀沙粒的人工粗糙管时，其沿程能量损失。
解：
d/666.667
26.98d/8745537Re2308d/0.85580174
故在湍流粗糙管过渡区
0.023783
1.42
2
dlgRe—
黏度1.308103Pa-s
Re
平均速度v竺1.0464m/sd
沿程损失
0.0002mzi5m
5-28在分支管道系统中，已知Li1000md11m,
L2600m,d20.5m,20.0001m,z30m；L3800m,da0.6m,
30.0005mz325m1106m/s。
水泵的特性数据为，当流量qV为0、
1m/s、2nVs、3nVs时，对应的压头Hp为42m40m35m25m试求分支管道
中的流量qv1、qv2、qv3。
解：
相对粗糙度1心1
0.0002,2/d20.0002,3/d30.00083。
7
12
13
42
qV
qV
qV
6
2
3
2
V1
Z1
2g
hs
Hp
拟合水泵特性曲线Hp
水泵吸入端静水头hs
水泵压出端静水头hp
设节点静压头hj
2
节点总压头h.hj2-
L8LqV2
d亦2gd5
检验节点处的连续性。
试取水泵流量qV11.5m/s
qvi
1.5
1.56
1.59
Vi
1.90986
1.98625
2.02445
hs
4.814
4.799
4.871
HP
38
37.698
37.541
hp
42.814
42.497
42.412
Re
1.90986E6
1.98625E6
2.02445E6
入i
0.0142
0.0142
0.0142
hfi
2.641
2.856
2.967
hj
40.173
39.641
39.445
hjT
40.359
39.842
39.654
hf2
10.359
9.842
9.654
入2
0.015
0.0143
0.0143
0.0143
V2
3.35968
Re2
1.67984E6
qv2
0.67562
0.65855
0.65223
hf3
15.359
14.842
14.654
入3
0.019
0.0192
0.0192
0.0192
V3
3.44834
Rq
2.06901E6
qV3
0.96991
0.95344
0.94738
qV2+qV3
1.646
1.612
1.600
5-29由两个环路组成的简单管网，已知Li1000m,di0.5m,
10.00005m；L2
1000m,d2
0.4m20.00004mL3100m
d3
0.4m
30.00004ml4
1000m,d4
0.5m,40.00005m；L5
1000m
d5
0.3m,
50.000042m管网进口A和出口B处水的流量为1m/s。
忽略局部损失，
并假
定全部流动处于湍流粗糙区，试求经各管道的流量
解：
相对粗糙度i/di2心23心34心40.0001，5/d50.00014。
试取流量值，且满足qV1qV21m/s
qV1qV3qV4
qv2qv3qv5
计算各管道损失hf8L5q,qv2
gd
其中131.74，296.86，39.69，431.74，5442.2。
检验每个环路是否满足hf1hf2hf3
hf5hf4hf3
不满足则修正流量。
qvi
0.6
0.65
0.64
qv2
0.4
0.35
0.36
qv3
0.1
0.15
0.15
qv4
0.7
0.8
0.79
qv5
0.3
0.2
0.21
hfi
11.426
13.410
13.001
hf2
15.498
11.865
12.553
hf3
0.097
0.218
0.218
hf4
15.553
20.314
19.809
hf5
39.798
17.688
19.501
6-3空气［丫=1.4,R=287J/（kg•K）］在400K条件下以声速流动，试确定:
①气流速度。
②对应的滞止声速。
③对应的最大可能速度。
v400.899m/s
439.163m/s
Pi
P2
6-6空气管流［丫=1.4,R=287.43J/（kg•K）］在管道进口处T,300K,
3.45105Pa,
2.058105Pa,
Tcr,Per,pcr,
解：
进口处:
Ci
P1
RT1
V2
Ma1
C1
T10
p10
P1
10
T1cr
T10
p1cr
150m/s,A|500cni,在管道出口处T2
260m/s，试求进出口处气流的各种状态参数:
Vmaxo
347.4487m/s
4.00097kg/m3
0.4317184
2
Ma1
311.183K
3.92
105Pa
277K,
To,po,
T10
T?
3
4.3843kg/m
259.319K
2
p10■
1
1
2.071105Pa
1cr
10
3
2.7788kg/m
GerRTIcr323.033m/s
Vi
0.4643
C1cr
791.266m/s
出口处:
c2.RT2333.8643m/s
1V12
A2446.498cm
2V2
T20T211Ma22310.598K
2
T2crT20$258・832K
3
2.1816kg/m
c2cr.RT2cr322.730m/s
V2
—0.8056
C2cr
V2max
1
1
790.524m/s
6-11空气气流在收缩喷管截面1上的参数为pi3105Pa,「340K,
v1150m/s,d146mm在出口截面2上马赫数为Ma1，试求出口的压强、温度和直径。
解：
g.RT1369.6106m/s
der
d1
Ma1
Ma-.
1d
1“22-1
Ma1
1
—36.694mm
-1
per
er__
3
2.11345kg/m
RTcr
VerCer、、
RTer342.9188m/s
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