張效先 高學(xué)平水力學(xué)答案第五章

1、5-1. 圓管直徑，管中水流流速，水溫，（1）試判別其液流型態(tài)；（2）若流速與水溫不變，管徑改變?yōu)椋苤兴餍蛻B(tài)又如何？（3）若流速與水溫不變，管流由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲿r，管直徑為多大？解：(1)已知水溫，查表得水的運動粘滯系數(shù)，求得水的雷諾數(shù)此時，水流為層流。(2)此時，水流為紊流。（3）選取臨界雷諾數(shù)，5-2圓管直徑，管中水流流速，水溫，試判別其液流型態(tài)，并求液流型態(tài)變化時的流速。解：已知水溫，查表得水的運動粘滯系數(shù)，選取臨界雷諾數(shù)5-3斷面為矩形的排水溝，溝底寬，水深，流速，水溫，試判別其液流型態(tài)？解：已知水溫，查表得水的運動粘滯系數(shù)由于明渠的水力半徑選取臨界雷諾數(shù)此時，水流為紊流。5-4.

2、某油管輸送流量的中等燃料油，其運動粘滯系數(shù)，試求：保持為層流狀態(tài)的最大管徑？解：雷諾數(shù)：選取臨界雷諾數(shù)：5-5有一管道，已知：半徑,層流時水力坡度，紊流時水力坡度，試求：（1）管壁處的切應(yīng)力；（2）離管軸處的切應(yīng)力？解：(1)層流時：(2)紊流時：5-6.有一圓管，在管內(nèi)通過的水，測得通過的流量為，在管長15m的管段上測得水頭損失為2cm,試求該圓管內(nèi)徑d？解：假設(shè)為層流雷諾數(shù)：沿程水頭損失系數(shù)：校核：，選取臨界雷諾數(shù)；將代入，計算成立5-7.某管路直徑，流量，水力坡度，試求：該管道的沿程阻力系數(shù)值？解：依題知平均流速：每米管長的水力坡度，因此5-8.做沿程水頭損失實驗的管道直徑，量測段長度，

3、水溫，試求：（1）當(dāng)流量時，管中的液流型態(tài)；（2）此時的沿程水頭損失系數(shù)；（3）量測段沿程水頭損失；（4）為保持管中為層流，量測段的最大測壓管水頭差？解：（1）依題知水溫時，查表得水的運動粘滯系數(shù)選取臨界雷諾數(shù)：此時，水流為層流。（2）此時的沿程水頭損失系數(shù)：（3）量測段沿程水頭損失（4）選取臨界雷諾數(shù)，所以所以，選管軸線為0-0基準(zhǔn)面，列0-0流線的能量方程故，5-9.有一直徑的新的鑄鐵管，其當(dāng)量粗糙度，水溫，試用公式法求：（1）維持水力光滑管水流的最大流量；（2）維持粗糙管水流的最小流量？解：依題知（1）水溫，查表得水的運動粘滯系數(shù)有布勞斯公式又維持水力光滑管，水流的最大流量（2） 維持粗

4、糙管，水流的最小流量5-10.有一舊的生銹鑄鐵管路，直徑，長度，流量取當(dāng)量粗糙度，水溫，試分別用公式法和查圖法求沿程水頭損失？解：（1）查圖法雷諾數(shù)：且此時流動進入阻力平方區(qū)相對粗糙度：查莫迪圖可得沿程水頭損失為（2） 公式法知由雷諾數(shù)知此水流為紊流對于舊鋼管、舊鑄鐵管，為阻力平方區(qū)故滿足，由此知沿程水頭損失為5-11如圖5-26所示，水從密閉水箱A沿垂直管路壓送到上面的敞口水箱B中，已知，閥門壁面當(dāng)量粗糙度，流動在粗糙區(qū)求壓力表讀數(shù)？圖5-26 習(xí)題5-11解：依題知由連續(xù)性方程知由查表知相對粗糙度：流動在粗糙區(qū)選擇A箱水面作為0-0基準(zhǔn)面，取B箱水面1-1和A箱0-0水面，列能量方程由于計

5、算點選取在水面，令動能修正系數(shù)，故5-12. 明渠中水流為均勻流，水力坡度，明渠底寬為，水深，粗糙系數(shù)，計算明渠中通過的流量（分別用曼寧公式和巴氏公式計算）？解：濕周面積水力半徑1 代入曼寧公式代入謝齊公式明渠中通過的流量2 代入巴氏公式由于，符合巴式公式明渠中通過的流量5-13.油在管路中以v=1m/s的速度流動，油的密度，,d=25mm,水銀壓差計測得h=9cm, 試求：（1）油在管路中的流態(tài)；（2）油的運動粘滯系數(shù)；（3）若以相同的平均流速反向流動，壓差計的讀數(shù)有何變化？圖5-27 習(xí)題5-13解：（1）設(shè)流態(tài)為層流等壓面3-3、等壓面4-4知取1-1斷面為基準(zhǔn)面，對斷面1-1和斷面2-

6、2列能量方程令動能修正系數(shù)，故故雷諾數(shù)假設(shè)成立（2） 由，有（3） 若以相同的平均流速反向流動，取1-1斷面為基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面，對斷面1-1和斷面2-2列能量方程令動能修正系數(shù)，故漸變流1-1斷面和漸變流2-2斷面處，有等壓面3-3、等壓面4-4知代入上式故水銀比壓計右側(cè)液面高于左側(cè)液面0.09m5-14. 水箱側(cè)壁接出一根由兩段不同管徑所組成的管路。已知，管道的當(dāng)量粗糙度，水溫為。若管道的出口流速，求（1）水位H；（2）繪出總水頭線和測壓管水頭線？圖5-28 習(xí)題5-14解：（1）連續(xù)性方程知管內(nèi)，水溫為，查表得水的運動粘滯系數(shù)，求得水的雷諾數(shù)，查莫迪圖可得沿程水頭系數(shù)第一段管內(nèi)的沿程水頭損失

7、：進口的水頭損失：管內(nèi)，水溫為，查表得水的運動粘滯系數(shù)，求得水的雷諾數(shù)，查莫迪圖可得沿程水頭系數(shù)第二段管內(nèi)的沿程水頭損失突然縮小斷的水頭損失：有水箱水面和端口處的能量方程知（3）5-15.如圖5-29所示的實驗裝置，用來測定管路的沿程阻力系數(shù)和當(dāng)量粗糙度。已知管徑，管長，水溫，測得流量，水銀壓差計讀數(shù)，試求：（1）沿程阻力系數(shù)；（2）管壁的當(dāng)量粗糙度？圖5-29 習(xí)題5-15 解：（1）依題知由連續(xù)性方程等壓面3-3知取管的中軸線0-0為基準(zhǔn)面，對斷面1-1和斷面2-2列能量方程令動能修正系數(shù)，故故沿程阻力系數(shù)（2） 水溫為，查表得水的運動粘滯系數(shù)，求得水的雷諾數(shù)查莫迪圖知相對粗糙度管壁的當(dāng)量

8、粗糙度5-16. 如圖5-29所示A、B、C三個水箱，由兩段鋼管相連接，經(jīng)過調(diào)節(jié)使管中產(chǎn)生恒定流動，已知：A、C箱水面差，, , , , , ,設(shè)流動在粗糙區(qū)，用計算，管壁，試求：（1）管中流量；（2）的值？圖5-30 習(xí)題5-16解：依題知當(dāng)時，管內(nèi)管內(nèi)列斷面0-0至斷面2-2的能量方程即代入數(shù)據(jù)，得.連續(xù)性方程.由、解得，（2）列斷面0-0至斷面1-1的能量方程即5-17.某一水池，通過一根管徑，管長的管道，恒定地放水。已知水池水面和管道出口高差，管道上有兩個彎頭，每個彎頭的局部阻力系數(shù)，管道進口是直角進口（）管道全長的沿程阻力系數(shù)，試求通過管道的流量？圖5-31 習(xí)題5-17解：依題知水頭損失可得流量5-18.為測定90°彎頭的局部阻力系數(shù)，可采用如圖5-32所示的裝置。已知AB段管長，管徑，。實測數(shù)據(jù)為（1）AB兩斷面測壓管水頭差；（2）經(jīng)兩分鐘流入量水箱的水量為。求彎頭的局部阻力系數(shù)？圖5-32 習(xí)題5-18解：依題知流量為、流速沿程水頭損失為：局部水頭損失為：彎頭的局部阻力系數(shù)5-19.一直立的突然擴大水管，已知，試確定水銀比壓計中的水銀液面哪一側(cè)較高？差值為