流体力学(刘鹤年)第4章答案

4.1一变直径管段AB，直径dA=0.2m，dB=0.4m，高差△h=1.5m，测得pA=30kPa，pB=40kPa，B点处断面平均流速vB=1.5m/s．水在管中的流动方向。解：smddvvABBA62.04.05.1442222以过A点的水平面为等压面，则OmHgvgphHOmHgvgpHBBBAAA2222226964.58.925.18.9405.128980.48.9268.9302可以看出：ABHH，水将从B点流向A点。或：wBBBAAAhgvgpzgvgpz2222解得水头损失为：OmHhw27984.0，水将从B点流向A点。4.2利用毕托管原理，测量水管中的流速u。水银差压计读书⊿h=60mm，求该点流速。解：8530606128922....hgu汞m/s4.3水管直径50mm，末端阀门关闭时，压力表读值为21kPa，阀门打开后读值降为5.5kPa，求不计水头损失时通过的流量Q.解：所以57555212221.g.ggppgVm/sQ=VA=5.57×π(0.05)2/4=10.9l/s4.4水在变直径竖管中流动，已知粗管直径d1=300mm，流速v1=6m/s，为使两断面的压力表读值相同，试求细管直径（水头损失不计）。gVgpgp20221解：gvgPgvgP2232222110d111Qhp2d220流量相等0d111Qhp2d2200d111Qhp2d2204.5为了测量石油管道的流量，安装文丘里流量计，管道直径d1=200mm，流量计喉管直径d2=100mm，石油密度ρ=850kg/m，流量计流量系数μ=0.95。现测得水银压差计读数hp=150mm，问此时管中流量Q是多少？解：1122124)(vvddvOmHhhhgppgpzgpzpppoiloilHg221221125.21585085013600)()(对1－1和2－2断面列能量方程：gvgpgvgp22222211phvggvv152152212122sldvQsmv17.514715.11515.0156.192111或：)/(0359.01)1.02.0(8.922.041)(24254242121smddgdKslsmhKQ/17.51/05117.025.20359.095.034.6水箱中的水从一扩散短管流到大气中，直径d1=100mm，该处绝对压强p1=0.5atm，直径d2=150mm，水头损失忽略不计，求水头H。（H=1.27m）3md2d1v10d111Qhp2d220解：4.7离心式通风机用集流器A从大气中吸入空气，直径d=200mm处接一根细玻璃管，管的下端插入水槽中，管中的水上升H=150mm，求每秒钟吸入的空气量Q，空气的密度为1.29Kg/m3。解：集流器外大气中取断面1－1与玻璃管处断面2－2列伯努利方程sm...dvQsm..gvm...HgvgvggHpgpairOHaitOHaaira322223222224991420744747447311623116150291100022dAH11224.9水由喷嘴射出，如图6-32所示。已知流量Q=0.4m3/s，主管直径D=400mm，喷嘴直径d=100mm，水头损失不计，水流作用在喷嘴上的力。解：根据连续性方程得根据伯努利方程得根据动量方程得m/s....dQvm/s....DQv955501014340441853401434044222221gvgvp2222211kPa.)..()vv(p1341293185395550121212222211kN31.14344.014.3134.1293)185.3955.50(4.014)()(4221121221DpvvQRvvQRDp水流作用在喷嘴上的力为143.31kN4.10闸下出流，平板闸门宽b=2m，闸前水深h1=4m，闸后水深h2=0.5m，出流量Q=8m3/s，不计摩擦阻力，水流对闸门的作用力，，并与按静水压强分布规律计算的结果相比较。4.11矩形断面的平底渠道，宽度B=2.7m，渠底在某断面处抬高0.5m，抬高前的水深h=2m，下游水面降低h1=0.15m，如忽略边壁和底部阻力，试求：1渠道的流量；2水流对底坎的冲力R。解：对1－1和2－2断面列能量方程：whgvzgvz22222211m.hhgvgv120432212122sm.Qsm.vsm.vv...vAAvv31222122198295231160571766081381取基准面O-O与上游渠道底部重合，对计算断面1-1、2-2列伯努利方程由连续性方程得上面两式联立可得到流量为v2=2.32m/sv1=1.57m/sQ=8.47m3/s取计算断面1-1、2-2和渠道间的水体为控制体，列动量方程P1-P2-R'=ρQ(β2v2-β1v1)其中底坎对水流的作用力为R'=P1-P2-ρQ(v2-v1)=22.4kN水流对底坎的推力R=-R'，大小为22.4kN，方向水平向右，