流体力学第七章习题答案

第七章习题答案选择题（单选题）7.1比较在正常工作条件下，作用水头，直径相等时，小孔口的流量和圆柱形外管嘴的流量：（b）（a）；（b）9m；（b）=（34），（34），9m；（d）（34），9m。7.3图示两根完全相同的长管道，只是安装高度不同，两管的流量关系是：（c）（a）；（c）=；（d）不定。7.4并联管道1、2，两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度=3，通过的流量为：（c）（a）=；（b）=1.5；（c）=1.73；（d）=3。7.5并联管道1、2、3、A、B之间的水头损失是：（d）（a）=+；（b）=+；（c）=+；（d）=。7.6长管并联管道各并联管段的：（c）（a）水头损失相等；（b）水里坡度相等；（c）总能量损失相等；（d）通过的流量相等。7.7并联管道阀门为全开时各段流量为、，现关小阀门，其他条件不变，流量的变化为：（c）（a）、都减小；（b）减小，不变，减小；（c）减小，增加，减小；（d）不变，增加，减小。7.8 有一薄壁圆形孔口，直径为10mm，水头为2m。现测得射流收缩断面的直径为8mm，在32.8s时间内，经孔口流出的水量为0.01，试求孔口的收缩系数，流量系数，流速系数及孔口局部损失系数。解： 答：孔口的收缩系数，流量系数，流速系数，孔口局部损失系数。7.9 薄壁孔口出流，直径=2cm，水箱水位恒定=2m，试求：（1）孔口流量；（2）此孔口外接圆柱形管嘴的流量；（3）管嘴收缩断面的真空高度。解： （l/s）（l/s）以收缩断面c-c到出口断面n-n列伯努利方程：（m）答：（1）孔口流量L/s；（2）此孔口外接圆柱形管嘴的流量L/s；（3）管嘴收缩断面的真空高度为m。7.10水箱用隔板分为、两室，隔板上开一孔口，其直径=4cm，在室底部装有圆柱形外管嘴，其直径=3cm。已知=3m，=0.5m，试求：（1），；（2）流出水箱的流量。解： 要保持不变，则补充水量应与流出水量保持相等，即孔口出流量、管嘴出口流量均为。 可解得：（m）（m）（l/s）答：（1）m，m；（2）流出水箱的流量L/s。7.11有一平底空船，其船底面积为8，船舷高为0.5m，船自重为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。解： 设船底到水面的水深为，船中水深为，下沉过程是平稳的，则有：从孔口流入的流量为，为常数。 当船沉没时： （s）答：经过s后船将沉没。7.12游泳池长25m，宽10m，水深1.5m，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： 设池内水深为时，为水流量为（h）设水池中的水量为，则水量减少量为答：放净池水所需的时间为h。7.13油槽车的油槽长度为，直径为，油槽底部设有卸油孔，孔口面积为，流量系数为，试求该车充满油后所需卸空时间。解：设当油箱中漏深为时，瞬时泄油量为。其中 ，； 当时，当 当时其中积分可得：答：该车充满油后所需卸空时间为。7.14虹吸管将池中的水输入池，已知长度=3m，=5m，直径=75mm，两池水面高差=2m，最大超高=1.8m，沿程摩阻系数=0.02，局部损失系数：进口=0.5，转弯=0.2，出口=1，试求流量及管道最大超高断面的真空度。解： 以下游水面为基准面，从上池水面到下池水面列伯努利方程：（m/s）（L/s）从C过流断面到下池水面列伯努利方程：取m答：流量L/s，管道最大超高断面的真空度为m。7.15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=100mm，直径=75mm，沿程摩阻系数=0.045，各项局部水头损失系数之和=4.4，压缩空气密度=7.86， 风动工具要求风压650kPa，风量0.088，试求贮气筒的工作压强。解： 从贮气筒到风动工具入口列伯努利方程，忽略高差，则有： （kPa）答：贮气筒的工作压强为kPa。7.16水从密闭容器，沿直径=25mm，长=10m的管道流入容器，已知容器水面的相对压强=2at，水面高=1m，=5m，沿程摩阻系数=0.025，局部损失系数：阀门=4.0，弯头=0.3，试求流量。解： 以地面为基准面，从池面到池面列伯努利方程：取；，则有（m/s）（l/s）答：流量l/s。7.17水车由一直径=150mm，长=80m的管道供水，该管道中有两个闸阀和4个90弯头（=0.03，闸阀全开=0.12，弯头=0.48）。已知水车的有效容积为25， 水塔具有水头=18m，试求水车充满水所需的最短时间。解： 以管出水口为基准面，列伯努利方程：（m/s）（l/s）（s）（min）答：水车充满水所需的最短时间为min。7.18自密闭容器经两段串联管道输水，已知压力表读值=1at，水头=2m，管长=10m，=20m，直径=100mm，=200mm， 沿程摩阻系数=0.03，试求流量并绘总水头线和测压管水头线。解： 以管中心线为基准面，从容器水面到出口断面列伯努利方程：，可求得：（m/s）（m/s）（L/s）（m）（m）答：流量L/s，总水头线和测压管水头线见上图。7.19水从密闭水箱沿垂直管道送入高位水池中，已知管道直径=25mm，管长=3m，水深=0.5m，流量=1.5L/s，沿程摩阻系数=0.033，局部损失系数：阀门 =9.3， 入口=1，试求密闭容器上压力表读值，并绘总水头线和测压管水头线。解： 以下池水面为基准面，列伯努利方程：（kPa）（m/s）xH (m)Hp (m)-h11.58 / 11.1011.58 / 10.63l3.977 / 3.53.5 / 3.5l+h3.53.5阀4.444.44答：密闭容器上压力表读值kPa，总水头线和测压管水头线见上图。7.20工厂供水系统，由水塔向、三处供水，管道均为铸铁管，已知流量=10，=5，=10，各段管长=350m，=450m，=100m，各段直径=200mm，=150mm，=100mm，整个场地水平，试求所需水头。解： 以水平面为基准面，从水塔水面到断面出口列伯努利方程：其中：，取，查表7-3可得：；（l/s）；（l/s）；（l/s）代入可得：（m）答：所需水头为m。7.21在长为2，直径为的管道上，并联一根直径相同，长为的支管（图中虚线），若水头不变，不计局部损失，试求并联支管前后的流量比。解： 并联前，设管道的比阻为，则有：，并联后，总流为，两支路的流量为答：并联支管前后的流量比为。7.22有一泵循环管道，各支管阀门全开时，支管流量分别为、，若将阀门开度变小，其他条件不变，试论证主管流量怎样变化，支管流量、 怎样变化。解： 设主管阻抗为，支管阻抗为，。主管损失为，支管损失为。水泵扬程 对离心泵，一般有，成立。即减小，而增加，减小，故增加。又，当增加时，不变，故增加减少答：主管流量减小，支管流量减少、增加。7.23电厂引水钢管直径=180mm，壁厚=10mm，流速=2，工作压强为1106Pa，当阀门突然关闭时，管壁中的应力比原来增加多少倍？解： 其中 （m/s）其中Pa；Pa；mm；mm（m）（kPa）管中压强增大的倍数为倍。答：管壁中的应力比原来增加倍。7.24输水钢管直径=100mm，壁厚=7mm，流速=1.2，试求阀门突然关闭时的水击压强，又如该管道改为铸铁管水击压强有何变化？解： 对钢管：（m/s）对铸铁：（m/s）（m）（m）PaPa答：阀门突然关闭时的水击压强为Pa，该管道改为铸铁管水击压强为Pa。7.25水箱中的水由立管及水平支管流入大气，已知水箱水深=1m，各管段长=5m，直径=25mm，沿程摩阻系数=0.0237，除阀门阻力（局部水头损失系数）外，其他局部阻力不计，试求：（1）阀门关闭时，立管和水平支管的流量、；（2）阀门全开（=0）时，流量、；（3）使=， 应为多少？解：（1）阀门关闭。（m/s）（L/s）（2）阀门全开。设结点处压强为，以水平管为基准面，则有：；可得：其中再从水池面到出口列能量方程： 可得：解得：故 ，不合题意。代入方程中可得：（L/s），（L/s），（L/s）（3）设置阀门开度，使时，阀门阻力系数为。则有 及 ， /可得：（L/s）（l/s）答：（1）阀门关闭时，立管和水平支管的流量、L/s；（2）阀门全开（=0）时，流量L/s、L/s；（3）使=，应为。7.26离心泵装置系统，已知该泵的性能曲线（见图7-49），静扬程（几何给水高度）=19m，管道总阻抗=76000，试求：水泵的流量、扬程、效率、轴功率。解： 装置扬程为 在图上作曲线，列表如下：确定工作点为：流量（L/s）扬程（m）效率轴功率（kW）7.27由一台水泵把贮水池的水抽送到水塔中去，流量=70，管路总长（包括吸、压水管）为1500m，管径为=250mm，沿程摩阻系数=0.025，水池水面距水塔水面的高差=20m，试求水泵的扬程及电机功率（水泵的效率=55%）。解： 水泵扬程 （m）（kW）答：水泵的扬程为m，电机功率为kW。