流体力学龙天渝课后答案 孔口管嘴管路流动

4
d=200mm�上游水面至管顶高度 h=1m。已知 λ�0.026,进口网 ζ=10�弯头 ζ=1.5�每个弯头�� 出口 ζ�1.0 �求� �1�虹吸管中的流量� �2�管中压强最低点的位置及其最大负压值。 解��1�方法一�
� d 2 2 gH
Q=
4
=0.
�
c
�
2� b
�
�
0
�
� �L1
�
1 :
S2
1 :
S3
1 �
S4
d
5 2
:
L2
dቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5 3
:
L3
d
5 4
� 2185 :1743 : 3375
L4
Q2 � Q3 � Q4 � QA
S 2 � 3 4 6.8 s 2 m 5
Q2
�
2185
QA
2185 � 1743 � 3375
� 0.18 m 3
s
S 1� 5
�
8� � 2g
(
L1
d
5 1
解�并联管路 Q � 1 �如果要得到各支管流量相等必须各支管 S 相等 S
∴应设计成 S1=S2=S3 19. 有两长度尺寸相同的支管并联�如果在支管 2 中加一个调节阀�阻力系数为 ζ�� 则 Q1 和 Q 2 哪个大些�阻力 h f 1 和 h f 2 哪个大些�
解��1�S1 Q12
=S2
Q
�3�A 箱水面压力为 2000Pa� H 1 =3m 时�而 B 水箱水面
压力为 0� H 2 =2m 时�求通过孔口的流量。 解��1�属孔口自由出流 Q � �A 2 gH 0 � H 0 � H1
得� Q � 0.037 m 3 / s
�2�属孔口淹没出流� Q � �A 2 gH 0 � H 0 � H1 � H 2
解�Q1:Q2= S 2 :
S1 �Q�
1� S
S1
= 8�L1 d1
�
2
d
4 1
g
=3104.8 s2 /m5
S
2
=
8�L2 � 2d
d2
4 2
g
� 1862.9s 2
/ m5
解得� Q1 : Q2 � 0.774
Q2 � 45 � 10 �3 m 3 / s Q1 � 35 � 10 �3 m 3 / s
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�
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�阻抗反映管路上沿程阻力和局部阻力情况。S H 用在液体管路�S P 用在气体管路。在紊
流粗糙区时� S 与管中流量无关�因为 � 此时与 v 以及流体状态无关��仅决定于管道的尺 寸和构造。
13.供热系统的凝结水箱回水系统如图。试写出水泵应具有的作用水头表达式。
解� H
�
p
, 2
�
p1,
� SQ 2 (如果冷却措施是开
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。
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�。
=118.69s2 /m5
SH2
� 8�� � =�
L2 d2
��3 ��
�
2
d
4 1
g
4
� � 1��
�
=2106.1s2 /m5
�2� H � h � � S H1 + S H 2 � Q 2 � 23.56 m �其中 h � 17 � 3 � 20m �
�3�略 17.图为一水平安置的通风机�吸入管 d1=200m�l1=10m�λ=0.02。压出管为直径不同的两段 管段串联组成�d2=200mm� l2=50m�λ =0.02�l3=50m , λ=0.02。空气密度为 ρ=1.2kg/m3� 风量为 Q=0.15m3/s�不计局部阻力。试计算� �1�风机应产生的总压强为多少� �2�如风机与管道铅直安装�但管路情况不变�风机的总压有无变化� �3�如果流量提高到 0.16m3/s�风机总压变化多少� �4�绘出全压线与静压线图。
孔口管嘴管路流动 1.图中穿孔板上各孔眼的大小形状相同�问每个孔口的出流量是否相同� 解�由 Q � �A 2 gH 0 与深度无关�所以每个孔口的出流量相同
2.有一水箱水面保持恒定�5m��箱壁上开一孔口�孔口直径 d=10mm。�1�如果箱壁厚度 δ=3mm�求通过孔口的流速和流量。�2�如果箱壁厚度 δ=40mm�求通过孔口的流速和流量。 解��1�视作薄壁小孔口�� � 0.97 � � � 0.62 v � � 2 gh � 9.6m / s 得� Q � �vA � 4.82 � 10 �4 m 3 / s �2�视作管嘴�� � � � 0.82 v � � 2 gh � 8.12 m / s 得� Q � �vA � 6.38 � 10 �4 m 3 / s 3.一隔板将水箱分为 A、B 两格�隔板上有直径为 d1=40mm 的薄壁孔口�如题 5-3 图�B 箱底部有一直径为 d2=30mm 的圆柱形管嘴�管嘴长 l=0.1m�A 箱水深 H1=3m 恒定不 变。 �1�分析出流恒定性条件�H2 不变的条件�。 �2�在恒定出流时�B 箱中水深 H2 等于多少� �3�水箱流量 Q1 为何值� 解��1�当 Q1=Q2 时 出流恒定 �2�因为 Q1=Q2� �1 A1 2 g (H 1 � H 2 ) � � 2 A2 2 g (H 2 � 0.1) 查表得 �1 � 0.6 � � 2 � 0.82 �解得� H 2 � 1.85m �3�解得 Q1 � 3.58×10-3 m3/s 4.证明容器壁上装一段短管�如图所示��经过短管出 流时的流量系数 μ 与流速系数为
�g
式则需加上 h)
14.某供热系统�原流量为 0.005m3/s,总水头损 失 h=5mH 2O,现在要把流量增加到 0.0085m3/s, 试问水泵应供给多大压头。
解� H 1 � SQ12 即 5 � S � 0.005 2
∴ S � 2 �105 s 2 / m 5
H 2 � SQ 2 � 2 �105 � 0.0085 2 � 14.45m 15.两水池用虹吸管连通�上下游水位差 H=2m�管长 L��3m�L2�5m�L3�4m�直径
流量分配有何变化�
解�这样 Q1 更小� Q 2 更大�所以应将管段 1 的
管径改为 25mm �管段 2 的管径改为 20mm �两 管流量可接近。 24.已知某枝状管网的 Q1、Q2、Q3�若在支管 2 的末端再加一段管子�如图中所示。问 Q1 和 Q2、 Q3 各有何变化� 解�由于总阻抗加大�H � SQ 2 �使总流量 Q1 减小
解� �P � H �� � � �g � H � 0.37 � 2.744 N / m 2
Q= �内�A
2�p =12.96kg/s �内
�方法二��分别令上下部窗口外渐变流断面 2 和断面 1�根据气体能量方程�得
p1 � g (� a
� � )( z 2
� z1 ) �
� v1 2 2
�
p2
�
H1 � S1Q 2 � S 2Q 2 � 3.72m
21.如上题�若使 Q1 � Q2 如何改变第二支路�
解� d 2 减小或加调节阀等增加阻力的措施。
22.如图所示管路�设其中的流量 QA=0.6m3/s�λ=0.02�不计局部损失�其它已知条件如图� 求 A、D 两点间的水头损失。
解� Q2 : Q3 : Q4 �
2
得� Q � 0.0216 m 3 / s
�3� Q � �A
2 gH 0
�H0
�
H1
� H2
�
2000 9807
得� Q � 0.0236 m 3 / s
9.室内空气温度为 30℃�室外空气温度为 20℃�在厂房上下部各开有 8m2 的窗口�两窗口 的中心高程差为 7m�窗口流量系数 μ=0.64�气流在自然压头作用下流动�求车间自然通风 换气量�质量流量�。
L2 d
�
L3 �
05m3/S 方法二�