工程流体力学闻德第七章流动阻力和能量损失课后习题答案

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1、---工程流体力学闻德课后习题答案第七章流动阻力和能量损失7—1管道直径d=100mm，输送水的流量为10kg/s，如水温为5℃，试确定管内水流的状态。如用这管道输送同样质量流量的石油，已知石油密度ρ=850kg/m3、运动粘度=1.14cm2/s，试确定石油流动的流态。解：（1）vQ410m/s1.27m/sA0.1210001.519106m2/s（t=5℃）vd1.270.1836082000，为湍流Re1.519106（2）vQ410m/s1.50m/sAπ0.128501.14cm2/s

2、Revd1501013162000，为层流1.147—2有一管道，已知半径r0=15cm，层流时水力坡度J=0.15，湍流时水力坡度J=0.20，试求两种流态时管壁处的切应力0和离管轴r=10cm处的切应力。（水的密度ρ=1000kg/m3）。解：（1）层流时，0gRJ9.81030.150.15Pa110.25Par020，110.250.1Pa73.50Par0.159.81030.150.20Pa（2）湍流时，0gRJ147Par01470.1Pa20，98Par0.157—3设有一恒定均匀

3、有压圆管管流，如图所示。现欲一次测得半径为r0的圆管层流中的断面平均流速v，试求毕托管端头应放在圆管中离管轴的径距r。解：ugJ(r02r2)vgJd24321(r02r2)1r0---248rr020.707r0题7-3图2Jsin7—4明渠二维均匀层流流动如图所示。若忽略空气阻力，,试证明切应力g(hy)J，流速ugJy(2hy)，最大流速umaxgJh2，平均流速222umax；因水力半径R=h，若令24，Rehvh，则hflv2v=Reh。34R2g解：（1）取单宽流束，得沿流向的动力平衡

4、方程式为1g(hy)21g(hy)2lg(hy)lsin022化简得g(hy)lsinl0---64---因为sinJ，所以g(hy)J（呈直线分布）（2）因为duy)J，所以g(hdydugJ(hy)dy积分得ugJ(2hy)Cy2式中积分常数C，由边界条件决定。当y=0，u=0，所以C=0。代入上式得ugJy(2hy)（呈抛物线分布）2（3）当y=h时umaxgJh22gJhy)dyQ2y(2hgJh22umax（4）v0hA33（5）由上式得J3vhfgh2lhf3vl6lv26lv2lv2

5、gh2vhh2gRehh2g4R2g7—5设有一水位保持不变的水箱，其中水流经铅垂等径圆管流入大气，AB管段与上面的管段用法兰盘螺栓相连接，如图所示。已知管径d=0.02m，AB管段长度l=5m，流量Q=0.0015m3/s，沿程阻力系数λ=0.02，管段重量不计。试求螺栓所受的拉力F。---解：vQ4Q4′0.00154.78m/sAπd2=2m/s=()π′0.02hf=λlv2=0.0创254.728m=5.83m2HOd2g0.02′29.8J=hf=5.83=1.17，l5---65--

6、-0gdJ10009.80.021.17Pa57.33Pa44F=τπ0dl=57.33创3.14160.025N=18N(方向向下)。Q=0.04m3/s，运动粘7—6设圆管直径d=200mm，管长l=1000m，输送石油的流量度=1.6cm2/s，试求沿程损失hf。解：vQ40.042m/s1.27m/sAπ0.2Revd127202000为层流1.61587.5---7—7沿程损失hflv264lv26410001.272m16.59moild2gRed2g1587.50.229.8润滑油

7、在圆管中作层流运动，已知管径d=1cm，管长l=5m，流量Q=80cm3/s，hf=30m（油柱），试求油的运动粘度。---Q4Q480cm/s102cm/s1.02m/s解：vd22A1hf301.13lv251.022d2g0.0129.864Re6456.6Re1.13vd1021cm2/s1.802cm2/sRe56.6ρ=920kg/m3，l=3m，7—8油在管中以v=1m/s的速度运动，如图所示。油的密度d=25mm，水银压差计测得h=9cm。试求（1）油在管中流动的流态；（2）油的运

8、动粘度；（3）若保持相同的平均流速反向流动，压差计的读数有何变化。解：（1）对1—1、2—2两断面写伯努利方程（1=2=1.0）得z1p1v12z2p2v22g2gghf2g因为zl，z20，v12v22，所以12g2g---p1p2hfl(1)g又因为p1g(lh)p2Hghg，所以p1p2(Hggg)hl(2)gg联立解（1）、（2）两式得(Hggg)hlhflg(Hggg)hhflv2gd2g---66---假定为层流，则64，代入上式得Re(Hggg)h64lv264lv2