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李玉柱流体力学课后题答案 第五章
第五章 层流、紊流及其能量损失5—1 (1)某水管的直径d ＝100 mm ，通过流量Q ＝4 L/s ，水温T ＝20℃；(2)条件与以上相同，但管道中流过的是重燃油，其运动粘度6215010m /s ν-=⨯。
试判别以上两种情况下的流态。
解：(1) 200C 时，水的运动粘性系数ν=1.007×10-6m 2/s ，24Q u d π=水的雷诺数Re 为：-3-6244 4 L/s 10Re 5060020001.00710m /s 3.140.1mud Q v v d π⨯⨯====>⨯⨯⨯，紊流 (2) 石油：-3-6244 4 L/s 10Re 339.7200015010m /s 3.140.1m ud Q v v d π⨯⨯====<⨯⨯⨯，层流 5—2 温度为0℃的空气，以4 m/s 的速度在直径为l00 mm 的圆管中流动，试确定其流态(空气的运动粘度为521.3710m /s ν-=⨯)。
若管中的流体换成运动粘度为621.79210m /s ν-=⨯的水，问水在管中呈何流态?解：空气的雷诺数Re 为：-524 m/s 0.1m Re 2919720001.3710m /sud v ⨯===>⨯，紊流 水的雷诺数Re 为：-624 m/s 0.1m Re 223 21420001.79210m /sud v ⨯===>⨯，紊流 5—3 (1)一梯形断面排水沟，底宽0.5m ，边坡系数cot θ＝1.5(θ为坡角)，水温为20℃，水深0.4m ，流速为0.1m ／s ，试判别其流态；(2)如果水温保持不变，流速减小到多大时变为层流?解：200C 时，水的运动粘性系数ν=1.007×10-6m 2/s 水力直径为(0.520.60.5)0.4/20.23m 0.50.722AR χ+⨯+⨯===+⨯ 4-620.1m/s 0.23m Re 2.24101.00710m /sR uR ν⨯===⨯⨯，42.24102000⨯>，湍流 水流为层流时Re 500uR ν≤=(明渠流)，故 63Re 500 1.00710 2.210m/s 0.23u R ν--⨯⨯≤==⨯ 5—4 由若干水管组装成的冷凝器，利用水流经过水管不断散热而起到冷凝作用。
新版工程流体力学课后习题答案(杜广生)-新版.pdf
p2 + Hg gh=p1
pB =p2+ 水 g（ h H - H B）
联立以上三式，可得：
pA + 水 g（ H A H）=pB 水 g（h+H H B）+ H ggh
化简可得：
h= (pA
pB )+ 水 g（ H A
( Hg
水 )g
H B）
2.744 105 1.372 105 +1000 9.8 (548-304) 10-2
《工程流体力学（杜广生） 》习题答案
《工程流体力学（杜广生） 》习题答案
第一章 习题
1. 解： 依据相对密度的定义： d
f
13600 13.6。
w 1000
式中， w 表示 4 摄氏度时水的密度。
2. 解： 查表可知，标准状态下：
CO2 1.976kg / m3 ， SO2 2.927kg / m3 ， O2 1.429kg / m3 ，
pA =pa + Hg gh2 - 水 gh1=101325+13550 9.8 900 10-3-1000 9.8 800 10-3=212.996 kPa
4. 解：
设容器中气体的真空压强为 pe ，绝对压强为 pab
如图所示，选取 1-1 截面为等压面，则列等压面方程： pab + g h=pa
查表可知水银在标准大气压， 20 摄氏度时的密度为 13.55 103 kg/m3
因此，可以计算
h 得到：
h=
pA -pB Hg g
(2.7+2.9)
= 13.55
103
104 =0.422m
流体力学龙天渝课后答案第五章孔口管嘴管路流动
解�由题得� � � �
1 � 0.707
l
� d � �� �1
6.如上题�当管嘴外空气压强为当地大气压强时�要求管嘴出流流速为 30m/s。此时静压箱 内应保持多少压强�空气密度为 ρ=1.2kg/m3。
解� v � � 2 �p �得 �p � 1.08kN / m 2 �
7.某恒温室采用多孔板送风�风道中的静压为 200Pa�孔口直径为 20mm�空气温度为 20℃� μ=0.8。要求通过风量为 1m3/s。问需要布置多少孔口�
∴负压值为-2.93m 16.如图水泵抽水系统�管长、管径单位为 m�ζ 给于图中�流量 Q=40×10-3m3/s�λ=0.03。 求�
�1�吸水管及压水管的 S 数。 �2�求水泵所需水头。 �3�绘制总水头线。
5
解��1� S H1
=
� 8�� �
�
L1 d1
�
��1 �
2
d
4 1
g
�
2
� �� �
� 8� l1
解�(1)
S P1 �
d1
�
2
d
4 1
�8� l2
SP2 �
d2
�
2
d
4 2
� 8(� l3 � 1)
SP3 �
d3
�
2
d
4 3
S P � S P1 � S P 2 � S P3
p � SPQ2
解得� p � 2500 Pa
�2�铅直安装不会改变总压�因为同种气体位压等于零 �3� p � S P Q 2 � 2830 Pa 18. 并联管路中各支管的流量分配�遵循什么原理�如果要得到各支管中流量相等�该如何 设计管路�
李玉柱流体力学课后题答案第五章
第五章 层流、紊流及其能量损失5—1 (1)某水管的直径d ＝100 mm ，通过流量Q ＝4 L/s ，水温T ＝20℃；(2)条件与以上相同，但管道中流过的是重燃油，其运动粘度6215010m /s ν-=⨯。
试判别以上两种情况下的流态。
解：(1) 200C 时，水的运动粘性系数ν=×10-6m 2/s ，24Qu d π= 水的雷诺数Re 为：-3-6244 4 L/s 10Re 5060020001.00710m /s 3.140.1mud Q v v d π⨯⨯====>⨯⨯⨯，紊流(2) 石油：-3-6244 4 L/s 10Re 339.7200015010m /s 3.140.1mud Q v v d π⨯⨯====<⨯⨯⨯，层流 5—2 温度为0℃的空气，以4 m/s 的速度在直径为l00 mm 的圆管中流动，试确定其流态(空气的运动粘度为521.3710m /s ν-=⨯)。
若管中的流体换成运动粘度为621.79210m /s ν-=⨯的水，问水在管中呈何流态解：空气的雷诺数Re 为：-524 m/s 0.1mRe 2919720001.3710m /sud v ⨯===>⨯，紊流 水的雷诺数Re 为：-624 m/s 0.1mRe 223 21420001.79210m /sud v ⨯===>⨯，紊流 5—3 (1)一梯形断面排水沟，底宽0.5m ，边坡系数cot θ＝(θ为坡角)，水温为20℃，水深0.4m ，流速为0.1m ／s ，试判别其流态；(2)如果水温保持不变，流速减小到多大时变为层流解：200C 时，水的运动粘性系数ν=×10-6m 2/s水力直径为(0.520.60.5)0.4/20.23m 0.50.722AR χ+⨯+⨯===+⨯4-620.1m/s 0.23m Re 2.24101.00710m /sR uRν⨯===⨯⨯，42.24102000⨯>，湍流 水流为层流时Re 500uRν≤=(明渠流)，故63Re 500 1.00710 2.210m/s 0.23u R ν--⨯⨯≤==⨯5—4 由若干水管组装成的冷凝器，利用水流经过水管不断散热而起到冷凝作用。
工程流体力学第5章 习题解答
d 1
为孔口出流。取
µ1
=
0.6
µ1A1 2g ( H1 − H2 ) = µ2 A2 2g ( H2 − l ) 0.62 A12 2g (3 − H2 ) = 0.822 A22 2g ( H2 − 0.1)
3−
H2
=
0.822 A22 0.62 A12
(H2
− 0.1)
=
0.822 × 0.34 0.62 × 0.44
h＝（λ
l
1
d 1
＋ξ1＋ξ0）
2
v 2g
＝（0.03×
20 0.15
＋3＋1）
Q2 2 gA 2
＝0.7m
则河流水面表高位：
50.2－3.5＋0.7＝47.4m
5-13 解：按长管计算
10.3n2 S = d 5.33
=
10.3× 0.0132 0.0755.33
= 1724.43
H = h + SlQ2 z 36 2 = 12 +1724.43×140× 3600 = 36.14m
( ) 5-16 解： hfAB = S1l1q12 = S2l2 + S3l3 q22
q = q1 + q2
查表得：
S 1
=
2.83 ，
S 2
=
1.07
，
S 3
=
9.30
带入联解两式得：
q1
=
0.057m3
/
s
，
q2
=
0.043m3
/
s
hfAB = S1l1q12 = 2.83×1000× 0.0572 = 9.19m
4
= 2.36 ×10−2 m3 s
《流体力学》课后习题答案.pdf
得：T1 = t1 + 273 = 50 + 273 = 323K ，T2 = t2 + 273 = 78 + 273 = 351K
根据
p
=
mRT V
，有：
p1
=
mRT1 V1
，
p2
=
mRT2 V2
得： V2 V1
=
p1 p2
T2 T1
=
9.8067 104 5.8840 105
351 323
=
0.18
设管段长度 l，管段表面积： A = dl
单位长度管壁上粘滞力： = A u = dl u − 0 = 3.14 0.025 0.03
l y l
0.001
1-8 解： A = 0.8 0.2 = 0.16m2 ，u=1m/s， = 10mm ， = 1.15Pa s
T = A u = A u − 0 = 1.15 0.16 1 = 18.4N
1
=
T1 b
=
A b
u
−0 −h
=
0.7 0.06b b
15 − 0 0.04 − 0.01
=
21N
/m，方向水平向左
下表面单位宽度受到的内摩擦力：
2
=
T2 b
=
Au−0 b h−0
=
0.7 0.06b 15 − 0
b
0.01− 0
= 63N
/m，方向水平向左
平板单位宽度上受到的阻力：
= 1 + 2 = 21+ 63 = 84N ，方向水平向左。
h1 = 5.6m
2.4 解：如图 1-2 是等压面，3-4 是等压面，5-6 段充的是空气，因此 p6 = p5 ，6-7 是等压面，
流体力学第五章 管中流动-1
Re vd 1.0 0.1 76453 Rec 2300 6 1.308 10
管中流动为湍流。 (2) Rec vc d
vc
Rec
d
1.308 106 2300 0.03 0.1
2012年12月15日 20
5.2 圆管中的层流
本章所讨论的流体 1. 流体是不可压缩的; 2. 运动是定常的;
主要内容： • 速度分布 • 流量计算 • 切应力分布 • 沿程能量损失
2012年12月15日 21
过流截面上流速分布的两种方法
vd
我们知道当
较小，即速度和管子直径较小而粘度较大时出现层流
哈根-伯肃叶（Hagen-Poiseuille）定律， 它与精密实验的测定结果完全一致。
2012年12月15日 26
粘 度 的 测 定 方 法
利用哈根-伯肃叶（Hagen-Poiseuille）定律可以测定粘度，它是测 定粘度的依据。因为,根据公式可以导出：
pd 4
128qvl
pd 4t
4 A 4 Bh 2h 4cm S 2B vd 要使 Re H 2320 v 0.017 m / s dH
2012年12月15日 18
例题三：某段自来水管，d=100mm，v=1.0m/s,
水温10℃， （1）试判断管中水流流态？ （2）若要保持层流，最大流速是多少？
（2）速度分布具有轴对称性，速度分布呈抛物线形。 （3）等径管路中，压强变化均匀。 （4）管中的质量力不影响流动性。
2012年12月15日 22
• 1.第一种方法 • 根据圆管中层流的流动特点，对N-S方程式
《流体力学》第五章孔口管嘴管路流动
2g
A
C O
C
(C
1)
vc2 2g
(ZA
ZC )
pA
pC
Av
2 A
2g
令
H0
(Z A
ZC )
pA
pC
AvA2
2g
§5.1孔口自由出流
1
则有
vc
c 1
2gH0
H0
(Z A
ZC )
pA
pC
AvA2
2g
H0称为作用水头,是促使
力系数是不变的。
§5.4 简单管路
SH、Sp对已给定的管路是一个定数，它综合 反映了管路上的沿程和局部阻力情况，称为 管路阻抗。
H SHQ2
p SpQ2
简单管路中，总阻力损失与体积流量平方成 正比。
§5.4 简单管路
例5-5：某矿渣混凝土板风道，断面积为1m*1.2m, 长为50m，局部阻力系数Σζ=2.5，流量为14m3/s, 空气温度为20℃，求压强损失。
2v22
2g
1
vc2 2g
2
vc2 2g
令 H0 (H1 ζH12:局)液部体p阻1 经力p孔2系口数处1v的122g1 2v22
1
H1 H
H2
2
2
H0 (1 2 ) 2vcg2突ζ然2:液扩体大在的收局缩部断阻面力之系后数 C
C
§5.2 孔口淹没出流
1
c 1
2gH0
Q A 2gH0 A 2gH0
出流
H0
第五章 流体力学
称为伯努利方程。
伯努利方程对定常流动的流体中的任一流线也成立。
例题5-3
例题5-3：文丘里流量计。U形管中水银密度为ρ’，流量计中通 过的液体密度为ρ，其他数据如图所示。求流量。
取水平管道中心的流线。
1 2 1 2 由伯努利方程： p1 v1 p2 v 2 2 2
p 1 、 S1
得： p p e 0
gy p0
积分：
p p0
0 y dp g dy p p0 0
p0、ρ0
o
如： 0 1.293kg / m 3 , p0 1.013 10 5 Pa , y 8848 m ( 珠峰 )
得： p 0.33 p0 0.33 atm
例题5-1
1 1 2 2 动能增量：Ek V v 2 V v1 2 2
p1
v1 S1
势能增量： E p g( h2 h1 )V 外力作功：
A A'
h1
S2
v2
B
h2
B'
p2
W p1 S1l1 p2 S2 l 2 p1V p2 V
由功能原理：
θ z Δx py
Δz
x
当ΔV=0时： p y pl 无论流体时静止还是流动，以上结论都成立。
2、 静止流体中压强的分布：
(1) 静止流体中同一水平面上压强相等。 pA pA pB
A
ΔS B
pB
(2) 静止流体中高度相差h的两点间压强差为ρgh。
pB pA gh
(3) 帕斯卡原理： 密闭容器中的静止液体，当外
单位时间内，容器内水的减少等于从小孔流出的流量： 积分得：t
工程流体力学第五章 思考题、练习题 - 副本
第五章 不可压缩流体一维层流流动思考题建立流体流动微分方程依据的是什么基本原理?有哪几个基本步骤导致流体流动的常见因素有哪些?流体流动有哪几种常见的边界条件?如何确定这些边界条件? 对缝隙流动、管内流动或降膜流动，关于切应力和速度的微分方程对牛顿流体和非牛顿流体均适用吗？为什么一、选择题1、圆管层流过流断面的流速分布为A 均匀分布；B 对数曲线分布；C 二次抛物线分布；D 三次抛物线分布。
2、两根相同直径的圆管，以同样的速度输送水和空气，不会出现____情况。
A 水管内为层流状态，气管内为湍流状态；B 水管、气管内都为层流状态；C 水管内为湍流状态，气管内为层流状态；D 水管、气管内都为湍流状态。
3、变直径管流，细断面直径为d 1，粗断面直径为d 2，122d d 粗断面雷诺数Re 2与细断面雷诺数Re 1的关系是：A Re 1=0.5Re 2B Re 1=Re 2C Re 1=1.5Re 2D Re 1=2Re 24、圆管层流，实测管轴线上的流速为4m/s,则断面平均流速为：A 4m/sB 3.2m/sC 2m/sD 2.5m/s5 圆管流动中过流断面上的切应力分布如图 中的哪一种？A 在过流断面上是常数B 管轴处是零，且与半径成正比C 管壁处为零 ，向管轴线性增大D 抛物线分布9．下列压强分布图中哪个是错误的？B10．粘性流体总水头线沿程的变化是( A ) 。
A. 沿程下降B. 沿程上升C. 保持水平D. 前三种情况都有可能。
1．液体粘度随温度的升高而___，气体粘度随温度的升高而___( A )。
A.减小，增大；B.增大，减小；C.减小，不变；D.减小，减小四、计算题(50分)30.(6分)飞机在10000m 高空(T=223.15K,p=0.264bar)以速度800km/h 飞行，燃烧室的进口扩压通道朝向前方，设空气在扩压通道中可逆压缩，试确定相对于扩压通道的来流马赫数和出口压力。
(空气的比热容为C p =1006J/(kg ·K)，等熵指数为k=1.4，空气的气体常数R 为287J/(kg ·K))T 0=T ∞+v C p ∞=+⨯⨯23222231580010360021006/.()/() =247.69K M ∞=v a ∞∞=⨯⨯⨯=(/)...80010360014287223150743 P 0=p ∞11221+-⎡⎣⎢⎤⎦⎥∞-k M kk =0.26411412074038214141+-⨯⎡⎣⎢⎤⎦⎥=-.....bar31.(6分)一截面为圆形风道，风量为10000m 3/h ，最大允许平均流速为20m/s ，求：(1)此时风道内径为多少?(2)若设计内径应取50mm 的整倍数，这时设计内径为多少?(3)核算在设计内径时平均风速为多少?依连续方程（ρ=C ）v 1A 1=v 2A 2=q v(1)v 1π412d q v = d 1=100004360020⨯⨯π=0.42m=420mm (2)设计内径应取450mm 为50mm 的9倍，且风速低于允许的20m/s(3) 在设计内径450mm 时，风速为 v q d m s v 2222441000036000451746==⨯⨯=ππ../ 32.(7分)离心式风机可采用如图所示的集流器来测量流量，已知风机入口侧管道直径d=400mm,U 形管读数h=100mmH 2O ，水与空气的密度分别为ρ水=1000kg/m 3，ρ空=1.2kg/m 3，忽略流动的能量损失，求空气的体积流量q v 。
流体力学龙天渝课后答案第五章孔口管嘴管路流动
�
L5
d
5 5
)
H并
�
S
2
Q
2 2
� 11.15m
H 1�5 � S1�5Q 2 � 13m 7
∴ H � 11.15 � 13 � 24.15m
23.管段 1 的管径为 20mm�管段 2 为 25mm�l1 为 20m�l2 为 10m��� 1 � �� 2 � 15 �� � 0.025 �
1
� �� �
1 l
� d � �� �1
证�∵ H 0
�
v2 2g
� ��
v2 2g
��
l d
v2 2g
∴ v � � 2 gH 0
其中� �
1 l
� d � �� �1
5.某诱导器的静压箱上装有圆柱形管嘴�管径为 4mm�长度 l =100mm�λ=0.02�从管嘴入 口到出口的局部阻力系数 �� � 0.5 �求管嘴的流速系数和流量系数�见上题图�。
由于 H 不变� Q3 减小�所以 Q 2 减小 25.三层供水管路�各管段的�值皆 106s2/m5� 层高均为 5m。设 a 点的压力水头为 20m�求 Q1、Q2、Q3�并比较三流量�得出结论来。�忽 略 a 处流速水头�
解� Q' � Q2 � Q3
Q � Q1 � Q' � Q1 � Q2 � Q3
解�Q= n�A 2 �p �得 n � 218.4 �所以需要 219 个 �
8.水从 A 水箱通过直径为 10cm 的孔口流入 B 水箱�流量系数为 0.62。设上游水箱的水面高
程 H 1 =3m 保持不变。
�1�B 水箱中无水时�求通过孔口的流量。
�2�B 水箱水面高程 H 2 =2m 时�求通过孔口的流量。
流体力学第五章(理想不可压缩流体的平面势流)
流体力学——理想不可压缩流体的平面势流内容¾基本方程组，初始条件及边界条件¾速度势函数及无旋运动的性质¾平面流动及其流函¾不可压缩流体平面无旋流动的复变函数表示¾基本的平面有势流动¾有势流动叠加P=Pa , Pa为大气压强。
在直角坐标系中有一个线性的二阶偏微分方程(拉普拉斯方程线性方程的一个优点是解的可叠加性对于定常流：则由伯努利方程得到理想不可压缩无旋流的基本方程为：边界条件静止固壁上自由面上：P = Pa 无穷远处：速度势函数及无旋运动的性质在无旋流中有若已知函数，则可求出若已知速度矢量V，则可由积分求出势函数上式中为任意常数，因此的值相对于不同的Mo点可以差一个，为某一常数，但并不影响流动的实质，因为当求流动的特征量ui, P时，常数的差别便消失不见了，所谓的结果完全一样φ涉及到单值和多值问题在单连通区域 与积分路线无关，而只与起点M0及终点M的位置 有关。
因而势函数为单值函数。
在多连通区域 ， 是封闭曲线L绕某一点的圈数， 称为环量 势函数 为多值函数。
速度势函数及无旋运动的性质(已作介绍)内容 ¾ 基本方程组，初始条件及边界条件 ¾ 速度势函数及无旋运动的性质¾ ¾平面流动及其流函数 不可压缩流体平面无旋流动的复变函数表示 基本的平面有势流动 有势流动叠加¾ ¾平面流动及其流函数 平面问题是指 流动在平面内进行，即 u z = 0 ; 垂直平面的垂线上个物理量相 等即适用范围 无限长柱体，它的一个方向的尺寸比其它两个方向的尺寸大得 多，在长方向的速度分量很小，其它物理量的变化也很小。
如：低速机翼表面的压力分布问题的理论计算等，无限长的柱 体平板的绕流等研究平面无旋运动，在平面运动中，涡旋矢量Ω的三个分量为只有 而无旋，可推出存在着速度势函数 使得：速度势函数的性质我们已经讨论过了流函数的意义 如果能够找到某一函数Ψ，满足流动的可能判据 —— 连续性 方程，则称这一函数Ψ为流函数 在平面运动时，不可压缩流体的连续性方程为：若有一函数Ψ（x,y,t）并令 则连续性方程为称为流函数知道了流函数 •若与流速ux ，uy 之间的关系之后 求出流速场已知，可由• 若 ux ，uy 已知，可用积分速度势与流函数 平面流动垂直与z轴的每个平面流动 都相同，称平面流动速度势函数 速度势函数存在的条件∂w ∂v − = 0 ∂y ∂z ∂u ∂w − = 0 ∂z ∂x ∂v ∂u − = 0 ∂x ∂y此条件称 柯西—黎曼条件由高数知识可知，柯西—黎曼条件是使udx + vdy + wdz全微分的充要条件，即成为某一个函数ϕ(x ,y ,z ,t )d ϕ = udx + vdy + wdz而当 t 为参变量， ϕ(x ,y ,z ) 的全微分为∂ϕ ∂ϕ ∂ϕ dϕ = dx + dy + dz ∂x ∂y ∂z比较两式有∂ϕ u = ∂x ∂ϕ v = ∂y ∂ϕ w = ∂z∂ϕ 柱坐标 V r = ∂r 1 ∂ϕ Vθ = r ∂θ ∂ϕ Vz = ∂z把ϕ(x ,y ,z ) 称为速度势函数简称势函数无论流体是否可压缩，是否定常流只要满足无旋条件 ，总有 势函数存在。
流体力学例题及思考题-第五章
第五章压力管路的水力计算主要内容长管水力计算短管水力计算串并联管路和分支管路孔口和管嘴出流基本概念：1、压力管路：在一定压差下，液流充满全管的流动管路。
（管路中的压强可以大于大气压，也可以小于大气压）注：输送气体的管路都是压力管路。
2、分类：按管路的结构特点，分为简单管路：等径无分支复杂管路：串联、并联、分支按能量比例大小，分为长管：和沿程水头损失相比，流速水头和局部水头损失可以忽略的流动管路。
短管：流速水头和局部水头损失不能忽略的流动管路。
第一节管路的特性曲线一、定义：水头损失与流量的关系曲线称为管路的特性曲线。
二、特性曲线（1）把225222284212QQdgLdQgdLgVdLhwαπλπλλ==⎪⎭⎫⎝⎛==（2）把上式绘成曲线得图。
第二节 长管的水力计算一、简单长管1、 定义：由许多管径相同的管子组成的长输管路，且沿程损失较大、局部损失较小，计算时可忽略局部损失和流速水头。
2、计算公式：简单长管一般计算涉及公式2211A V A V = （3） fh p z p z +++γγ2211＝ （4）g VD L h f 22λ= （5）说明： 有时为了计算方便，h f 的计算采用如下形式：mmmf dLQh --=52νβ（6）其中，β因为g VD L h f 22λ= 且所以 （7）a. 层流时，Re 64=λ 代入（7）式得：15112415.415.4--==dLQdL Q h f νν即：β＝ 4.15，m ＝1 b. 水力光滑区，25.0Re3164.0=λ代入（7）式得：25.0525.025.0175.425.075.10246.00246.0--==dLQdLQh f νν即：β＝ 0.0246，m ＝1c. 由大庆设计院推得经验公式，在混合区：877.4123.0877.10802.0dLQAh f ν=即：β＝ 0.0802A ，m ＝0.123其中，()0627.0lg 127.0,10r A ∆==-εεd. 粗糙区5225220826.082dL Q Q dg L gVd L h f λπλλ===即：β＝ 0.0826λ，m ＝03、简单长管的三类计算问题 （1）第一类：已知：输送流体的性质 μ，γ管道尺寸 d ，L ，Δ 地形 Δz流量 Q ， ， 求：h f ，Δp ，i解：Q →V确定流态 → β， m ，λ → h f → 伯努利方程求Δp（2） 第二类：已知：μ，γ，d ，L ，Δ，Δz ，Δp 求：Q解：Q 未知→流态也未知→ β， m ，λ 无法确定 → 试算法或绘图法A. 试算法a 、先假设一流态，取β， m 值，算出Q ’f pz h ∆+∆=γb 、Q ’ →m ’ ，校核流态如由 Q ’ →Re ’ 和假设一致， Q ’ 即为所求Q c 、如由 Q ’ →定出的流态和假设不一致，重复a 。
流体力学输配管网第五章课后习题答案
0.184 0.202 0.220
0.237
0.256 0.274
全压系数 P 0.458 0.451 0.443 0.429 0.410 0.379 0.348 0.317
功率系数 N 0.082 0.086 0.091 0.096 0.100 0.102 0.104 0.105
5-24 某单吸单级离心泵， Q＝ 0.0735m 3/s，H ＝ 14.65m ，用电机由皮带拖动，测得 n＝ 1420rpm ，N＝ 13.3kW ；后因改为
算该机的比转数 ns 的值。计算时 D 2＝ 0.5m。 解：根据相似律， 4-72-11No.5A 型风机在最佳效率点的流量系数、 全压系数和功率系数分别为： Q 0.203 ，P 0.428，
N 0.095。
u2 n D 2 2900
0.5 75.92m/s ，则在该工况点，
60
60
流量 Q Q
取 K=1.15 ， NM 1.15 17.9 20.6kW ，按电机系列可配 21kw 电机。
5-20 已知 4-72-11No.6C 型风机在转速为 1250rpm 时的实测参数如下表所列，求： （ 1）各测点的全效率； （ 2）绘制性
能曲线图； （ 3）写出该风机最高效率点的性能参数。计算及图表均要求采用国际单位制。
1278.9 1249.5 1210.3 1156.4 1082.9 994.7
896.7
Байду номын сангаас
33397 82.6
37444.4 41493.2
87.5
88.2
45540.6 89.0
49588.7 53636.8
88.0
85.7
57684.9 80.4
流体力学泵与风机第五版答案第五章
流体力学泵与风机第五版答案第五章一、单选题（每题3分，共10道小题，总分值30分）1.某给定的开敞式（进、出水池水面为一个大气压）离心泵系统中，当进水池的水面升高时，水泵的工作扬程将减小，而其轴功率将（）。
（3分）A不变B增大C减小正确答案B您的答案是 B回答正确展开2.离心式水泵叶轮的叶片形状一般采用（）。
（3分）A向前弯曲B径向延伸C向后弯曲正确答案C您的答案是未作答回答错误展开3.两台风机并联运行的主要目的是（）（3分）A增加流量B增加扬程C增加全压D既增加扬程也增加全压正确答案A您的答案是未作答回答错误展开4.立式混流水轮机的安装高程是指（）的高程。
（3分）A其固定底座平面；B其基准面；C其进口导叶水平中心平面。
正确答案C您的答案是未作答回答错误展开5.离心式泵的主要部件不包括（）（3分）A叶轮B汽缸C机壳D吸入室正确答案B您的答案是未作答回答错误展开6.某台水泵在转速不变时，当输送的水温度增加时，其轴功率（）（3分）A增加B降低C不变D先降低，后增加正确答案B您的答案是未作答回答错误展开7.当流体以的方向进入叶轮时，离心式泵的无限多叶片的理论扬程为（）（3分）8.下列各项中与有效汽蚀余量NPSHa值无关的是（）（3分）A吸入管路参数B管路中流量C泵的结构D泵入口压力正确答案C您的答案是未作答回答错误展开9.水轮机的轴功率N（）（3分）A是发电机的输出功率B是水轮机的输出功率C等于正确答案B您的答案是未作答回答错误展开10.对于某叶片式流体机械，当流过它的流量偏离设计值时，冲角会发生变化，正冲角将导致在叶片的（）产生旋涡。
（3分）A工作面B背面C工作面和背面正确答案B您的答案是未作答回答错误展开二、判断题（每题3分，共10道小题，总分值30分）1.给定流量等其他参数不变，控制在一定的限制范围内提高叶轮的转速，其叶片进口的冲角将加大。
（）（3分）正确答案正确您的答案是未作答回答错误展开2.有限多叶片叶槽内轴向旋涡的旋向与叶轮转动的方向相同。
流体力学第五章 管中流动 湍流-2
三 管中湍流的切应力分布
管中为层流时，全管中都是层流状 态，分布规律适合于整个过流断面。 湍流时：
1 粘性底层、水力光滑管与水力粗糙管
靠近管壁以层流为主，称为粘性底层。粘 性底层的厚度不是固定不变的，他与 , v, 有关，粘性底层的厚度可用公式计算近似 计算
32.8d Re
值，或者说在时均的时间段内，他以与时间无关的恒定数值出现在时均
流动中，并对流动施加影响，这种影响就是在时均流动的层与层之间由
于脉动引起与时间无关的雷诺切应力。
2012年12月15日 7
由于vx’, vy’互为结果，围绕流体微团划 出一个微小控制体，连续性方程式：
vx 'Ax vy 'Ay 0
vy
二 混合长度理论
Prandtle 创立，为解决湍流中切应力、速度分布及阻力计算问 题奠定了基础。
取如图坐标，假设a,b两层流体，
a层时均速度 v v( y)
b层时均速度
vl dv dy
设想在某一瞬时，在a层有一个流体微团，经过微元面积dA以vy’的脉动 速度沿y轴正向跳动，其质量流量为 vy ' dA ,到达新位置前，其速度为原
l2012年12月15日41串联管路并联管路图361串联管路图362并联管2012年12月15日42串联管路1若连接点处无泄漏则各段流量相等若连接点处有泄漏则2总水头损失为各段损失之和即2012年12月15日43并联管路1由流量连续性原理可知总流量等于各分支点流量之和即2并联管段各分段管程的水头损失相等不计局部能量损失并联管段具有共同的连接点联结点间的压强差即为各并联管路的水头损失即2012年12月15日44两根长度为250m的管道其直径分别为10cm和20cm通过管道的总流量为008ms试求管串联或并联时的水头损失
工程流体力学(水力学)闻德第五章-实际流体动力学基础课后答案
工程流体力学闻德课后习题答案 第五章 实际流体动力学基础5—1设在流场中的速度分布为u x =2ax ，u y =-2ay ，a 为实数，且a >0。
试求切应力τxy 、τyx 和附加压应力p ´x 、p ´y 以及压应力p x 、p y 。
解：0y x xy yx u u x y ττμ∂⎛⎫∂==+= ⎪∂∂⎝⎭24xxu p a xμμ∂'=-=-∂，24y y u p a y μμ∂'=-=∂， 4x x p p p p a μ'=+=-，4y y p p p p a μ'=+=+5－2 设例５－1中的下平板固定不动，上平板以速度v 沿x 轴方向作等速运动（如图所示），由于上平板运动而引起的这种流动，称柯埃梯（Couette ）流动。
试求在这种流动情况下，两平板间的速度分布。
（请将d 0d px=时的这一流动与在第一章中讨论流体粘性时的流动相比较）解：将坐标系ox 轴移至下平板，则边界条件为 y ＝０，0X u u ==；y h =，u v =。
由例５－1中的（11）式可得2d (1)2d h y p y yu v h x h h μ=-- （１） 当d 0d p x =时，y u v h=，速度ｕ为直线分布，这种特殊情况的流动称简单柯埃梯流动或简单剪切流动。
它只是由于平板运动，由于流体的粘滞性带动流体发生的流动。
当d 0d px≠时，即为一般的柯埃梯流动，它是由简单柯埃梯流动和泊萧叶流动叠加而成，速度分布为(1)u y y yp v h h h=-- （２） 式中2d ()2d h pp v xμ=- （３） 当p ＞０时，沿着流动方向压强减小，速度在整个断面上的分布均为正值；当p ＜０时，沿流动方向压强增加，则可能在静止壁面附近产生倒流，这主要发生p ＜－１的情况．5－3 设明渠二维均匀（层流）流动，如图所示。
若忽略空气阻力，试用纳维—斯托克斯方程和连续性方程，证明过流断面上的速度分布为2sin (2)2x gu zh z r q m=-，单宽流量3sin 3gh q r q m=。
李玉柱流体力学课后题答案_第五章
第五章 层流、紊流及其能量损失5—1 (1)某水管的直径d ＝100 mm ，通过流量Q ＝4 L/s ，水温T ＝20℃；(2)条件与以上相同，但管道中流过的是重燃油，其运动粘度6215010m /s ν-=⨯。
试判别以上两种情况下的流态。
解：(1) 200C 时，水的运动粘性系数ν=1.007×10-6m 2/s ，24Q u d π=水的雷诺数Re 为：-3-6244 4 L/s 10Re 5060020001.00710m /s 3.140.1mud Q v v d π⨯⨯====>⨯⨯⨯，紊流 (2) 石油：-3-6244 4 L/s 10Re 339.7200015010m /s 3.140.1m ud Q v v d π⨯⨯====<⨯⨯⨯，层流 5—2 温度为0℃的空气，以4 m/s 的速度在直径为l00 mm 的圆管中流动，试确定其流态(空气的运动粘度为521.3710m /s ν-=⨯)。
若管中的流体换成运动粘度为621.79210m /s ν-=⨯的水，问水在管中呈何流态?解：空气的雷诺数Re 为：-524 m/s 0.1m Re 2919720001.3710m /sud v ⨯===>⨯，紊流 水的雷诺数Re 为：-624 m/s 0.1m Re 223 21420001.79210m /sud v ⨯===>⨯，紊流 5—3 (1)一梯形断面排水沟，底宽0.5m ，边坡系数cot θ＝1.5(θ为坡角)，水温为20℃，水深0.4m ，流速为0.1m ／s ，试判别其流态；(2)如果水温保持不变，流速减小到多大时变为层流?解：200C 时，水的运动粘性系数ν=1.007×10-6m 2/s 水力直径为(0.520.60.5)0.4/20.23m 0.50.722A R χ+⨯+⨯===+⨯ 4-620.1m/s 0.23m Re 2.24101.00710m /sR uR ν⨯===⨯⨯，42.24102000⨯>，湍流 水流为层流时Re 500uR ν≤=(明渠流)，故 63Re 500 1.00710 2.210m/s 0.23u R ν--⨯⨯≤==⨯ 5—4 由若干水管组装成的冷凝器，利用水流经过水管不断散热而起到冷凝作用。
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5.8 明渠水流模型实验，长度比尺为 4，模型流量应为原型流量的： （ c） （ a） 1/2；（ b） 1/4；（ c） 1/8；（ d） 1/32。
5.9 压力输水管模型实验，长度比尺为 8，模型水管的流量应为原型输水管流量的： （ a） 1/2；（ b） 1/4；（ c） 1/8；（ d） 1/16。
（ b）
5.6 进行水力模型实验，要实现有压管流的动力相似，应选的相似准则是： （ a）雷诺准则； （b）弗劳德准则； （ c）欧拉准则； （ d）其他。
（ a）
5.7 雷诺数的物理意义表示： （c） （ a）粘滞力与重力之比； （b）重力与惯性力之比； （ c）惯性力与粘滞力之比； （d）压
力与粘滞力之比。
（c）
5.10 假设自由落体的下落距离 s 与落体的质量 m、重力加速度 g 及下落时间 t 有关，试用 瑞利法导出自由落体下落距离的关系式。
解： ∵ s Km g t
s
L； m
M； g
T
2
L；
t
T
∴有量纲关系： L M T 2 L T
可得：
0 ； 1； 2
∴ s Kgt 2
答：自由落体下落距离的关系式为 s Kgt 2 。 5.11 水泵的轴功率 N 与泵轴的转矩 M 、角速度 有关，试用瑞利法导出轴功率表达式。 解： 令 N KM
量纲： q
L2T
1
；
g
LT
2
；
H
L；
ML 3
故有 L2T 1 L T 2 M L 3 L
2
3
1
12
2
3
0
2
3
∴ q k gH H m 2gH 2
3
答：流量 q 的关系式为 q k gH H m 2gH 2 。
5.15 已知文丘里流量计喉管流速 v 与流量计压强差 p 、主管直径 d1 、喉管直径 d2 、以
及流体的密度 和运动黏度 有关，试用 定理证明流速关系式为 v
证明： v f p, d1, d2, ,
选择基本量 p, d2 ,
则： 1
v
p d1
1
1
2
p Re, d2 d1
2
p d2
2
2
2
d1
3
p d3
3
3
2
解得： LT 1 M 1 L 1T 2 1 L 1 M L1 3 1
1
1
1 31
1 21
量纲： N
MLT
2 LT
1
；
M
ML2T
2
；
T1
∴ ML 2T 3 M L2 T 2 T
可得：
1，
1
∴ N KM 答：轴功率表达式为 N KM 。
5.12 水中的声速 a 与体积模量 K 和密度 有关，试用瑞利法导出声速的表达式。
解： a K 量纲： a LT 1 ； K ML 1T 2 ；
ML 3
∴有 LT 1 M L T 2 M L 3
0
1
1
L2T 1
M 2L
T L M L 2
22
2
2 32
1
1
∴2
，
2
2
1， 2
2
L M L T 3 3
3 3 33
23
∴ 3 0 ， 3 1， 3 0
1
1
2 10
1
1
2
M L T 2 2
2 2 32
22
∴1
2, 3
v
p
, d1 p d2 d2
5.16 球形固体颗粒在流体中的自由降落速度 u f 与颗粒的直径 d 、密度 s 以及流体的密度 、动 力黏 度 、 重力加 速度 g 有关 ，试用 定 理证明 自由沉降 速 度关系 式
MT
2
；
I
L4 ； E
ML 1T 2
∴有 L
LM T 2 ML3T 2
可得：
EI
答：最大挠度的关系式为 ymax
kl 4q EI 。
5.14 薄壁堰溢流， 假设单宽流量 q 与堰上水头 H 、水的密度 试用瑞利法求流量 q 的关系式。
及重力加速度 g 有关，
H
解： q k g H
1
1 1, 1 1, 1 0
2
2
2 1, 2 0, 2 0
3
1
3
,3
,3 1
2
2
∴ 1 f 2, 3
即v
Hg f
d H
,3 1 H 2g 2
d
2gH f1
, H vH
d 2 gH f1 ,Re H
u f f s , u f d gd
证明： ∵ u f f d , s, , , g
取基本量为 d , g,
则： 1
uf d 1g 1
；
1
2
s
d 2g 2
；
2
3
d g 3
3
3
量纲关系：
LT 1
L 1 L 1T 2 1M L1 3 1
1
1 1 1 31 1 21
01
1 12
1 12 10
ML 3
L 2 L 2 T 2 2 M L2 3 2
1
3
1
12
2
1
0
2
∴a
K
其中 为无量纲系数。
答：声速的表达式为 a
K
。
5.13 受均布载荷的简支梁最大挠度 ymax 与梁的长度 l ，均布载荷的集度 q 和梁的刚度 EI 有
关，与刚度成反比，试用瑞利法导出最大挠度的关系式。
解：
ym a x k l
q EI
k 为系数。
量纲： ymax
L； l
L； q
v
p
v2
5.3 速度 v ，长度 l，时间 t 的无量纲集合是： （d）
v
t
l
l
（ a）
lt
；（ b）
vl
；（c）
vt 2
；（ d）
vt
。
5.4 压强差 p ，密度 ，长度 l，流量 Q 的无量纲集合是： （ d）
（ a）
Q
2
；（ b）
l 2 ；（ c） plQ ；（ d）
pl
pQ
Q。 p l2
5.5 进行水力模型实验，要实现明渠水流的动力相似，应选的相似准则是： （ a）雷诺准则； （b）弗劳德准则； （ c）欧拉准则； （ d）其他。
1
ML 1T 1
L 3 L 3 T 2 3 M L3 3 3
1
20 20 21
3 32
1
3
2 31
1 3 3 33 ∴ 1 f 2, 3
即 uf
dg f
s, 3 1 d 2g 2
dg f s , uf d
dg f s ,Re f
5.17 圆形空口出流的流速 v 与作用水头 H 、空口直径 d 、水的密度 和动力黏度 、 重力加速度 g 有关，试用 定理推导空口流量公式。
H
d
解： ∵ v f H , d , , , g
取基本量为 H , g,
v
d
则： 1
H 1g 1
；
1
2
H
g 2
2
；
2
3
H
g 3
3
3
∴有量纲关系：
1
LT
L 1 L 1T 2 1 M L1 3 1
1
L
L 2 L 2 T 2 2 M L2 3 2
1
ML 1T 1
L 3 L 3T 2 3 M L3 3 3
第五章习题答案
选择题 （单选题）
5.1 速度 v ，长度 l，重力加速度 g 的无量纲集合是： （b）
（ a） lv ；（ b） v ；（ c）
l
v2
；（ d） 。
g
gl
gv
gl
5.2 速度 v ，密度 ，压强 p 的无量纲集合是： （ d）
（ a） p ；（ b） v ；（c） pv2 ；（ d） p 。