工程流体力学课后习题答案47章

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1、-第四章流体动力学题4-1图12345m2md····【4-1】直径d=100mm的虹吸管，位置如图所示。求流量和2、3点的压力（不计水头损失）。【解】列1、4点所在断面的伯努利方程，以过4点的水平面为基准面。得列1、2点所在断面的伯努利方程，以过1点的水平面为基准面（v2=v4）得列1、3点所在断面的伯努利方程，以过1点的水平面为基准面（v3=v4）得题4-2图水uδ=0.8△h油1221【4-2】一个倒置的U形测压管，上部为相对密度0.8的油，用来测定水管中点的速度。若读数△h=200mm，求管中流速u=?--【解】选取如图所示1-1、2-2

2、断面列伯努利方程，以水管轴线为基准线其中：p1和p2分别为1-1、2-2断面轴线上的压力。设U形测压管中油的最低液面到轴线的距离为x，选取U形测压管中油的最高液面为等压面，则则题4-3图d1Hρm汞mmd2Qz1z2水平基准线1122【4-3】图示为一文丘里管和压力计，试推导体积流量和压力计读数之间的关系式。当z1=z2时，ρ=1000kg/m3，ρH=13.6×103kg/m3，d1=500mm，d2=50mm，H=0.4m，流量系数α=0.9时，求Q=？【解】列1-1、2-2断面的伯努利方程、以过1-1断面中心点的水平线为基准线。设过1-1断

3、面中心点的水平线到压力计中水银的最高液面的距离为x。选取压力计中水银的最低液面为等压面，则--又由、，代入伯努利方程，得题4-4图paH1221【4-4】管路阀门关闭时，压力表读数为49.8kPa，阀门打开后，读数降为9.8kPa。设从管路进口至装表处的水头损失为流速水头的2倍，求管路中的平均流速。【解】当管路阀门关闭时，由压力表度数可确定管路轴线到自由液面的高度H当管路打开时，列1-1和2-2断面的伯努利方程，则简化得得题4-5图B11223344【4-5】为了在直径D=160mm的管线上自动掺入另一种油品，--安装了如下装置：自锥管喉道处引出

4、一个小支管通入油池内。若压力表读数为2.3×105Pa，吼道直径d=40mm，T管流量Q=30L/s，油品的相对密度为0.9。欲掺入的油品的相对密度为0.8，油池油面距喉道高度H=1.5m，如果掺入油量约为原输量的10%左右，B管水头损失设为0.5m，试确定B管的管径。【解】列1-1和2-2断面的伯努利方程，则其中：得列4-4自由液面和3-3断面的伯努利方程，以4-4自由液面为基准面，则其中：p3=p2则解得　　　　　　　　　　　　　。--AB题4-6图【4-6】一变直径的管段AB，直径dA=0.2m，dB=0.4m，高差h=1.0m，用压力表测

5、得pA=70kPa，pB=40kPa，用流量计测得流量Q=0.2m3/s。试判断水在管段中流动的方向。【解】列A点和B点所在断面的伯努利方程其中则p112233△h题4-7图Hx故流动方向为AB。【4-7】泄水管路如附图所示，已知直径d1=125mm，d2=100mm，d3=75mm，汞比压力计读数h=175mm，不计阻力，求流量和压力表读数。【解】设2-2断面中心点到压力计中水银最高液面的距离为x，列1-1、2-2断面的伯努利方程，以过2-2断面中心点的水平面为基准面，则--选取压力计中水银最低液面为等压面，则得　　　又由连续性方程可知　将上两

6、式代入伯努利方程中，可得，，列压力表所在断面和出口断面的伯努利方程可得压力表度数1d3d1Hd2M题4-8图12233测压管水头线【4-8】如图所示，敞开水池中的水沿变截面管路排出的质量流量Qm=14kg/s，若d1=100mm，d2=75mm，d3=50mm，不计损失，求所需的水头H，以及第二段管段中央M点的压力，并绘制测压管水头线。【解】列1-1和3-3断面的伯努利方程，则其中--得列M点所在断面2-2和3-3断面的伯努利方程，则H=4mAv1v2A1=0.2m2A2=0.1m2题4-9图总水头线（不计损失）总水头线（计损失）测压管水头线测压

7、管水头线【4-9】由断面为0.2m2和0.1m2的两根管子组成的水平输水管系从水箱流入大气中：（1）若不计损失，①求断面流速v1及v2；②绘总水头线及测压管水头线；③求进口A点的压力。（2）计入损失：第一段的水头损失为流速水头的4倍，第二段为3倍，①求断面流速v1及v2；②绘制总水头线及测压管水头线；③根据所绘制水头线求各管段中间点的压力。【解】（1）列自由液面和管子出口断面的伯努利方程，则得又由得列A点所在断面和管子出口断面的伯努利方程，则--得（2）列自由液面和管子出口断面的伯努利方程，则由得、细管段中点的压力为：粗管段中点的压力为：27m2

8、m真空表题4-10图【4-10】用73.5×103W的水泵抽水，泵的效率为90％，管径为0.3m，全管路的水头损失为1m，吸水管水头损失