水力学习题评讲4.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,4.3,水流经变断面管道，已知小管径为,d,1,，大管径为,d,2,，,d,2,d,1,=2,。试问：哪个断面的雷诺数大,?,两个断面雷诺数,的比值 是多少,?,解：依题意有：,即两断面平均流速之比：,设此时水的运动粘性系数为,，则：,所以小管径对应的断面雷诺数大，,4.8,为了确定某圆管内径，在管中通水，温度为,15,，实测,流量为,Q,=10cm,3,/s,，长,6m,，水头损失,h,f,=0.22m,水柱，试求：,圆管的直径,d,。,解：,（,1,）由,（,2,）假设水流流态为层流，则：,（,1,）,（,2,）,（,3,）,（,3,）其中,通过经验公式可算得：,把,（,3,）（,2,）两式及,值代入（,1,）式有：,检验流态：,故为层流，所采用的计算公式正确。,4.11,油的流量,Q,=7.7 cm,3,s,，通过直径,d,=6mm,的细管，,在,l,=2m,长的管段两端接水银差压计，差压计读数,h,=15cm,，,水银密度 ，油的密度,，试求：油的运动粘性系数。（管中油的流动为层流）,解：如图所示：,1-1,、,2-2,为,渐变流过水断面，依题意：,断面平均流速,故,求得,又因为,4.15,有一水管，直径,d,为,20cm,，管壁绝对粗糙度,=0.2mm,，,已知液体的运动粘滞系数,为,0.015cm,2,/s,。试求,Q,为,5000cm,3,/s,、,4000cm,3,/s,、,2000cm,3,/s,时，管道的沿程阻力系数,各为若干,?,解：由于,4.18,一压力钢管的当量粗糙度,=0.19 mm,，水温,t=10,，,试求下列各种情况下的流态及沿程水头损失 ：,（,1,）管长,l,=5m,，管径,d=25mm,，流量 时；,（,2,）其他条件不变，如果管径改为,d=75 mm,时；,（,3,）管径保持不变，但流量增加至 时。,解：,（,1,）,所以流态为紊流，,流态为紊流光滑区，,（,2,）,流态为层流，,流态为紊流粗糙区，查图得,（,3,）,4.22,某梯形断面土渠中为均匀流，已知：底宽,b,=2m,，边坡,系数,m,=,cot,=1.5,，水深,h,=1.5 m,，水力坡度,J,=0.000 4,，土壤,的粗糙系数,n,=0.0225,，试求：,(,1,),渠中流速,v,；,(,2,),渠中流量,Q,。,解：（,1,）水力半径：,（,2,）谢才公式，断面平均流速,土壤的粗糙系数,采用巴甫洛夫斯基公式计算谢才系数,C,，,流量,4.25,两水池水位恒定，已知管道直径,d=10cm,，管长,l=20m,，沿程阻力系数,=0.042,，局部水头损失系数,=0.8,，,=0.26,，通过流量 ，试求水池水面高差,H,。,解：管道断面平均流速,选取,1-1,、,2-2,两渐变流过水,断面分别在两水池液面上，,并取,2-2,断面为基准面,0-0,，,则写,1-2,的伯诺里方程有：,，,式中：,故，,4.27,如图所示,A,、,B,、,C,三个水箱由两段普通钢管相连接，,经过调节，管中为恒定流动。已知：,A,、,C,箱水面差,H=10m,，,l,1,=50m,，,l,2,=40 m,，,d,1,=250mm,，,d,2,=200mm,，,b,=0.25,，,假设流动流态在阻力平方区，管壁的当量粗糙度,=0.2 mm,，,试求：,（,1,）,管中流量,Q,；,（,2,）,图中,h,1,及,h,2,。,解：以,2-2,断面为,基准面，写,0-2,的,伯诺里方程，,得,查表得：,因为流态为阻尼平方区，由,考虑,4.30,有一管路系统如图所示，设,1,=0.5,，,（用突然收缩后的流速水头计算突然收缩局部水头损失，,式中,A,1,、,A,2,分别表示收缩前后的管道面积），,5,=1.0,，管道粗糙系数,n=0.013,，,d,1,=0.4m,，,d,2,=d,3,=d,4,=0.2m,，,其他尺寸如图，试求：,（,1,）流量,Q,；,（,2,）作用在第一,个弯头上的动水总,作用力（注意水管,轴线在铅直平面上）；,（,3,）第一根管道周界上的内摩擦切应力,0,，,，由,解：（一）求流量：取过水断面,0-0,、,4-4,、。设,为相应管路的平均流速，,为断面面积，由于,可知,（,1,）以,0-0,为基准面写,0-4,伯诺里方程,考虑关系,(,1),（,2,）,由于管路不长，中间边界变化多，由经验知水流阻力在紊流,粗糙区，由曼宁公式，,代入,（,2,）,得,（二）求作用在每个弯头上的动水作用力，对于上部弯管，,设其对于渐变流过的水端面,2-2,，,3-3,间的水体作用力为,如图,2-2,、,3-3,断面间的水体受力示意图，对于原图以距上游,池液面为,4m,的水平面为基准面，（,1,）写,0-2,的伯努力方程,取,则,（,2,）写,2-3,伯诺里方程，,可得,列动量方程的投影形式：,合力为：,对,5-5,、,6-6,断面的控制体做受力分析如图：,（,1,）写,3-5,的伯诺里方程有：,对于下部弯头，设其对于渐变流过水断面,5-5,、,6-6,间的水体,的作用力为 ，则 为作用在该弯头上的动水,作用力,F,的两个分力。,（,2,）写,5-6,伯诺里方程,列动量方程的投影形式：,（三）求第一根管道的内摩擦切应力：,4.33,用新的清洁的铸铁管（,=0.3 mm,）输水，水温,20,，,（,=0.0101cm2,s,），直角进口,=0.5,；两个,90,弯头，,每个,=0.9,；球阀一个，,=10.0,；其余尺寸如题图,4.33,所示。求管中流量。,解：选择渐变流过水,断面,1-1,、,2-2,，其中,2-2,断面在输水管出口,处，选择基准面,0-0,，,写,1-1,伯诺里方程：,取,则,由,取,得,为紊流。验算：,两者相差百分比：,故取,合理，,时，,因而,