流体力学习题解析.docx
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流体力学习题解析
《流体力学》习题（五）
5-1水流经变截面管道，已知细管直径山，粗管直径也=2山，试问哪个截面的雷诺数大？
两截面雷诺数的比值Re./Rea是多少？
5-2水管直径d=10cm,管中流速u=1.0m/s,水温为10X：
试判别流态。
又流速u等于多少时，流态将发生变化？
5-3通风管道直径为250mm,输送的空气温度为2（TC,试求保持层流的最大流量。
若输送空气的质量流量为200kg/h,其流态是层流还是亲流？
5-4有一矩形截面的小排水沟，水深15cm,底宽20cm,流速0.15m/s,水温1（TC,试判别流态。
5-5散热器由8X12mm2的矩形截面水管组成，水的运动粘性系数为0.0048cm7s,要确保每根水管中的流态为紊流（取Re^4000）以利散热，试问水管中的流量应为多少？
5-6输油管的直径d=150mm,流量Q=16.3n?
/h,油的运动粘性系数v=0.2cnf7s,试求每公里管长的沿程压头损失。
5-7应用细管式粘度计测定油的粘度，已知细管直径d=6nun,测量段长/=2m,实测油的流量Q=77cm：
7s,水银压差计读数h=30cm,油的重度Y=8.83kN/m;!
试求油的运动粘性系数v和动力粘性系数卩。
5-8为了确定圆管径，在管通过v为0.013cm7s的水，实测流量为35cm：
7s,长15m管段上的压头损失为2cm水柱，试求此圆管的径。
5-10油管直径为75mm,已知油的重度为8.83kN/m:
t运动粘性系数为0.9cm7s,在管轴位置安放连接水银压差计的毕托管，水银面高差h=20nun,水银重度为133.38kN/m\试求油的流量。
5-11铁皮风管直径d=400nun，风量Q=1.2m：
7s,空气温度为2CTC,试求沿程阻力系数，并指出所在阻力区。
5-12管道直径d=50mm,绝对粗糙度△=0.25mm,水温为2（TC,试问在多大流呈围属于水力粗糙区流动？
5-13钢板制风道，截面尺寸为300X500mm2,长度为30m,风疑为2.Im7s，温度为20°C,试分别按阿尔特索里公式和莫迪图计算压力损失。
5-14自来水铸铁管管长600m,直径300mm,通过流量60m'/h,试用莫迪图计算沿程压头损失。
5-15矩形风道的截面尺寸为1200X600nun2,空气流量为42000m7h,空气重度为10.89N/f,测得相距12m的两截面间的压力差为31.6N/m2,试求风道的沿程阻力系数。
5-16铸铁输水管长/=1000m,直径d=300mm,管材的绝对粗糙度A=1.2mm,水温1（TC,通过流量0=lOOL/s,试求沿程压头损失。
5-17圆管和正方形管道的截面面积、长度、相对粗糙度都相等，且通过的流量相等，试求两种形状管道沿程损失之比：
（1）管流为层流；
（2）管流为完全粗糙区。
5-18圆管和正方形管道的截面面积、长度、沿程阻力系数都相等，且管道两端的压力差相等，试求两种形状管道的流量之比。
5-19输水管道中设有阀门，已知管道直径为50mm,通过流量为3.34L/s,水银压差计读数Ah=150mmHg,沿程损失不计，试求阀门的局部阻力系数。
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题5—19图
5-20测定阀门的局部阻力系数，为消除管道沿程阻力的影响，在阀门的上、下游共装设四根测压管，其间距分别为厶和厶，管道直径d=50mm,测得测压管水面标高▽1=165cm,V2=160cm,▽3=100cm,▽4=92cm,管中流速u=1.2m/s,试求阀门的局部阻力系数。
5-21水箱中的水通过等直径的垂直管道向大气流出。
如水箱的水深为H,管道的直径为d,管道的长度为/,沿程阻力系数入，局部阻力系数K,试问在什么条件下，流量随管长的增加而减小？
在什么条件下，流量随管长的增加而增大？
5—22用突然扩大管道使平均流速由m减小到出，若直径di=350mmt流速Ui=3.Om/s,试求使测压管液面差h成为最大值的U2及在，并求最大的h值。
5-23流速由山变为山的突然扩大管，如分为两次扩大，中间流速u取何值时，局部压头损失最小，此时压头损失为多少？
并与一次扩大相比较。
—W1-■U1••・U2
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S5-24图
题5—23图
5-24水箱中的水经管道出流，已知管道直径为25mm,长度为6叭水位H=13m,沿程阻力系数X=0.02,试求流量及管壁切应力T。
。
5-25水管直径为50mm,1.2两截面相距15m,高差3叫通过流量Q=6L/s,水银压差计读数为250mm,试求管道的沿程阻力系数。
5-26两水池水位恒定（如图），已知管道直径d=10cm,管长/=20叫沿程阻力系数X=0.042,局部阻力系数K*=0.8,K«=0.26,通过流量Q=65L/s,试求水池水面高差H。
5-27气体经突然扩大管道流过，已知管气体密度P=0.8kg/m\外部空气密度Pa=1.2kg/m\直径d.=50mm,d2=100mm,流速Ui=20m/s,1截面压力计读数h,=lOOmmlLO,H=10m,沿程阻力不计，试求突扩管的局部压力损失及2截面压力计读数h2o
luljR
题5-27图题5-28图
5-28如图所示的装置，箱液体的比重为1.2,压差计液体的比重为3,问：
（1）如流线型管嘴出流无压头损失，R和H是什么关系？
（2）如流线型管嘴出流的压头损失为0.1H,R和H是什么关系？
5-29用孔板流量计量测管道中的空气流量，管道直径D=200mm,孔口直径d=100mni,空气温度为25。
（2,徴压计读数Ah=120mmlL0,孔板的流量系数P=0.64,求流量。
5-30有恒定的流tQ=80L/s注入水箱A中，如孔口和管嘴的直径d均为100mm,管嘴长度皆为400mm,求流量0、Q2和Q：
“以及两水箱液面间的高差AH.
5-31两水箱用一直径为d,=40nim的薄壁孔口连通，下水箱底部又接一直径为d2=30mm的圆柱形管嘴，长为WlOOrnm,若上游水深HF3m保持恒定，求流动稳定后的流量Q和下游水深比。
5-32如图所示的容器，有上下两个孔口，如射流落地的水平距离皆为8m,H=10m,孔口出流的阻力不计,求山和h”
5-33圆简形封闭水箱底部有一长h=100mm.直径d=25mm的圆柱形外管嘴，其流量系数P=0.82,箱水
深H=900mm,水箱直径D=800mm，问箱液面相对压力p。
应保持多大，该水箱放空时间可比敞口水箱减少一半？
试求虹吸管的流量。
5-40从密闭容器A沿直径d=25mm、长度/=10m的管道流入容器B,已知容器A水面的相对压力》=2at,水面高IL=lm,比=5叽沿程阻力系数入=0.025,局部阻力系数：
阀门K、=4・0,弯头6=0.3,试求流量。
5-41由水库引水，先用长/,=25m,直径d,=75nun的管道将水引至贮水池中，再由长/,=150m,直径d2=50nun的管道将水引至用水点。
已知水头H=8m,沿程阻力系数X,=X2=0.03，阀门局部阻力系数K・,==3,试求：
（1）流量Q和水面高差h；
（2）绘总压头线和测压管压头线。
5-42由水塔向水车供水，已知供水管直径d=100mmf长度/=80m,中间装有两个闸阀和四个90°弯头，管道的沿程阻力系数X=0.03,局部阻力系数：
阀门K、・=0.12,弯头6=0.4&水塔的水头H=6m,水车的有效容积Y=7m;,,试求水车充满水所需时间。
5-43两水池水面高差恒定，H=3・8m,用直径d,=200mm.d2=100mm,长度/,=10m./2=6m的串联管道相连接，沿程阻力系数X,=X2=0.02,试求：
（1）流量并绘总压头线和测压管压头线；
（2）若直径改为d,=d2=200mm,X不变，流量增大多少倍？
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题5-43图题5-44图
5-44自密闭容器经两段串联管道输水，已知压力表读数=98.lkPa,水头H=2m管长Z,=10m./2=20m,直径di=200mm.d2=100mm,沿程阻力系数X>=X2=0.03,试求流量并绘总压头线和测压管压头线。
5-45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/=3m,水深h=1.0m,流量Q=1.5L/s,沿程阻力系数X=0.033,阀门的局部阻力系数匕=9.3,试求密闭容器上压力表读数/忌，并绘总压头线和测压管压头线。
5—46储气箱中的煤气经管道ABC流入大气中，已知Ah=100mnilLO,断面标高zA=0.zB=10m.zc=5m管道直径d=100mm,长度/AB=20m./麼=10叫沿程阻力系数A=0.03,局部阻力系数：
进口《=0・6、转弯心=0・4,煤气密度P=0.6kg/m3,空气密度P,=1.2kg/m\试求流量并绘总压线.势压线和位压线。
5-47在长度为1000m,直径为300mm的管道上，并联一根直径相同、长度/=500m的支管（题5—47图中虚线），若水位差H=23叫摩擦阻力系数入=0.03,不计局部损失，试求支管并联前后的流量及其比值。
855-47图题5—48图
5-48并联管道的总流量为Q=25L/s,其中一根管长仃=50m、直径（1,=100mm,沿程阻力系数4=0.03,阀门的局部阻力系数K=3.0；另一根管长/2=30m,直径d2=50mm,沿程阻力系数X2=0.04,试求各管段的流量及并联管道的压头损失。
5-49有一泵循环管道，各支管阀门全开时，支管流量分别为0、Q’，若将阀门A开度关小，其它条件不变，试论证主管流量Q怎样变化，支管流量0、Qz怎样变化。
5-50枝状送风管道各段流量分别为Q、Q-Q“若在支管2末端接长，如图中虚线所示，试问Q、Q-Q,有何变化？
5-51水習经串并联管道供水，已知供水tQ=0.Im7s,各段直径dI=dl=200mm,d2=d.=150mm,各段管长八=/（=100m,A=50m,/3=200m,各段沿程阻力系数X=0.02,局部阻力不计。
试求并联管段的流量Q?
、Qj及水塔水面高度Ho
tc
5-52应用长度同为/的两根管道，从水池A向水池B输水，其中粗管直径为细管直径的两倍di=2d“两管的沿程阻力系数相同，局部阻力不计。
试求两管中流量比。
5-53通风机向水平风道系统送风，已知干管直径山=300mm,长度/i=30m,末端接两支管，其一直径d=150mm,长度/2=20m；另一支管是截面为0.15mX0.2m的矩形管，长度/产⑸，通凤机送凤＜Q=0.5m7s,
各管段沿程阻力系数均为X=0.04,空气密度P=1.29kg/m\忽略局部阻力，试求通风机的风压。
5-54工厂供水系统由水泵向A、B、C三处供水，管道均为铸铁管，已知流量Q「=10L/s,q“=5L/s,qA=10L/s,各段管长/i=350m,/2=450m,/3=100m,各段直径di=200mm,d2=150mm,&=100mm,整个场地水平,试求水泵出口压力。
5-55三层楼的自来水管道，已知各楼层管长/=4m,直径d=60mm，各层供水口高差H=3.5m,沿程阻力系数X=0.03,龙头全开时阻力系数K=3,不计其它局部阻力。
试求当龙头全开时，供给每层用户的流量不少于3L/s,进户压力应为多少？
5-56由水塔供水的输水管路由三段串联组成，各管段的尺寸分别为/.=300ni,d1=200mm；/2=200m,d2=150mm；心=100m,d3=100mni,沿程阻力系数入=0.03。
管路总输水量为0.04m7s,其中有一半经管段人均匀泄出，局部阻力不计。
试计算需要的压头H。
5-57将长度为300m,直径为200mm,沿程阻力系数为0.02的三根同规格管道并联组成输水管路，总输水量为1.Om'/s,其中一根管道沿程均匀泄流，泄流量为0.15m7so求各支路的输水流量和压头损失。
5-58水沿着长L=1000m、直径D=200mm的干管流过，管终端流量为Qz=0.04m7s,沿干管全长布置有彼此相距/=50m的出流点，各出流点的流量均为q=2X10'nf7s。
已知沿程阻力系数入=0.025,局部阻力不计。
（1）求沿程损失ht;
（2）若全部流量均通过干管流过，求所需要的压头（3）若全部流量均通过各出流点流出,求所需要的压头比。
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