《流体力学》徐正坦主编课后答案第五章.doc

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1、第五章习题简答5-1有一薄壁圆形孔口,直径d=10mm,水头H为2m。现测得射流收缩断面的直径dc为8mm,在32.8s时间内,经孔口流出的水量为0.01m3,试求该孔口的收缩系数ε,流量系数μ,流速系数φ及孔口局部损失系数ζ。解:5-2薄壁孔口出流,直径d=2cm,水箱水位恒定H=2m,试求:(1)孔口流量Q;(2)此孔口外接圆柱形管嘴的流量Qn;(3)管嘴收缩断面的真空高度。题5-2图解:(1)孔口出流流量为(2)(3)真空高度:5-3水箱用隔板分为A、B两室,隔板上开一孔口,其直径d1=4cm,在B室底部装有

2、圆柱形外管嘴,其直径d2=3cm。已知H=3m,h3=0.5m试求:(1)h1,h2;(2)流出水箱的流量Q。题5-3图解:隔板孔口的流量圆柱形外管嘴的流量由题意可得Q1=Q2,则解得5-4有一平底空船,其船底面积Ω为8m2,船舷高h为0.5m,船自重G为9.8kN。现船底破一直径10cm的圆孔,水自圆孔漏入船中,试问经过多少时间后船将沉没。题5-4图解:在船沉没的过程中存在(浮力定律)得∴船沉没过程中水自圆孔漏入的流量是不变的。另外,当h2=0时,h1’=0.125,则5-5游泳池长25m,宽10m,水深1.5m

3、,池底设有直径10cm的放水孔直通排水地沟,试求放净池水所需的时间。解:设孔口在某时间t的作用水头为h,dt时间内经孔口流出的水的体积又∵dt时间内游泳池水面下降dh,则体积减少为dV=-Ωdh由连续方程可得5-6油槽车的油槽长度为l,直径为D,油槽底部设有卸油孔,孔口面积为A,流量系数为μ,试求该车充满油后所需卸空时间。题5-6图解:在某时间t时,油槽中油面高度为h,dt时间内经孔口泄出的油的体积为又∵dt时间内游泳池水面下降dh,则体积减少为由连续方程可得即5-8虹吸管将A池中的水输入B池,已知长度l1=3m,

4、l2=5m直径d=75mm,两池水面高差H=2m,最大超高h=1.8m,沿程阻力系数λ=0.02,局部损失系数:进口ζa=0.5,转弯ζb=0.2,出口ζc=1.0,试求流量及管道最大超高断面的真空度。题5-8图解:这是简单短管道水力计算,应用公式有:取断面0-0、1-1伯努利方程又5-9如图所示,用水泵自吸水井向高位水箱供水。已知吸水井水面高程为155.0m,水泵轴线的高程为159.6m,高位水箱水面高程为179.5m,水泵的设计流量为0.034m3/s,水泵吸、压水管均采用铸铁管,其长度分别为8m和50m,吸水

5、管进口带底阀滤网的局部阻力系数ζ1=5.2,管路中三个弯头的局部阻力系数均为ζ2=0.2,水泵出口断面逆止阀和闸阀的局部阻力系数分别为ζ3=6.5和ζ4=0.1,水泵进口断面的允许真空度〔hv〕=6.0mH2O。试确定:(1)水泵吸、压水管直径d吸和d压;(2)校核水泵进口断面的真空度是否满足允许值;(3)若该水泵能够正常工作,其扬程H为多少?(4)绘制水泵管路系统的测压管水头线和总水头线。(经济流速;吸水管路v允许=1.2m/s、压水管路v压=2m/s)题5-9图解:(1)吸水管路v允许=1.2m/s取d吸=20

6、0mm压水管路v压=2m/s取d压=150mm(2)列0-0、1-1截面的伯努利方程;又所以水泵进口断面的真空度是满足允许值(3)(4)5-10风动工具的送风系统由空气压缩机、贮气筒、管道等组成,已知管道总长l=100m,直径d=75mm,沿程阻力系数λ=0.045,各项局部水头损失系数之和∑ζ=4.4,压缩空气密度ρ=7.86kg/m3,风动工具要风压650kPa,风量0.088m3/s,试求贮气筒的工作压强。题5-10图解:5-11水从密闭容器A,沿直径d=25mm,长l=10m的管道流入容器B,已知容器A水面

7、的相对压强p1=2at,水面高H1=1m,H2=5m,沿程阻力系数λ=0.025,局部损失系数:阀门ζV=4.0,弯头ζb=0.3,试求流量。题5-11图解:列两液面的伯努力方程其中,代入上式得5-12由水塔向水车供水,水车由一直径d=150mm,长l=80m的管道供水,该管道中共有两个闸阀和4个90°弯头(λ=0.03,闸阀全开ζa=0.12,弯头ζb=0.48)。已知水车的有效容积V为25m3,水塔具有水头H=18m,试求水车充满水所需的最短时间。题5-12图解:列水塔液面及管道出流断面的伯努利方程5-13自闭

8、容器经两段串联管道输水,已知压力表读值pM=1at,水头H=2m,管长l1=10m,l2=20m,直径d1=100mm,d2=200mm,沿程阻力系数λ1=λ2=0.03,试求流量并绘总水头线和测压管水头线。题5-13图解:可将本题看成简单长管串联的水力计算,不计流速水头和局部水头损失。则作用水头由于不计流速水头和局部水头损失,故其总水头线是与测压管水头线重

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