工程流体力学第六章自测题答案

第6章 一元不稳定流

6-1．

最大水击压强。

处的水击？并求阀门前断面击是直接水击还是间接试判断管中所产生的水，间为，若完全关闭阀门的时流，阀门关闭前管流为稳定。，水的弹性系数钢管的弹性系数，管壁厚，直径长一水电站的引水钢管，s s m Q cm N E cm N E cm e cm D m L 1/14.3/1006.2/1006.21,1007003025270=×=×==== s m E E e D E c /10151

1001006.21006.2110001006.21/759

0=××+×=+=ρ流中的传播速度

解：水击压强波在该管 所以：

。

所以水击属于直接水击s s c L 138.1101570022>=×= Pa cV p s m A Q V 60001006.4410151000/4:×=××==Δ==

ρ压力为

于是所产生的最大水击正常流速为阀门未关闭前管中水的

6-2．一单作用柱塞泵，柱塞直径D=141mm ，转速n=60rpm ，吸水管长l1=4m,压水管长l2=30m,管路直径均为 d=100mm,吸水高度H1=3,压水高度

H2=27m

求：工作室中的相对压强。

（1）在吸水行程的起点。

（2）在压水行程的终点。

解：设w 为曲柄运动的角速度，则柱塞往复运动的直线加速度为αωcos 2rc ，于

是相应地在管路中产生的流体运动加速度为22(cos d

D r αω。在吸水行程起点和压水行程终点，1cos =α,管路中的速度及水头损失均为零，管路中的速度为： 2222/85.7)100

141(1.0)60602()(s m D d r dt d =×××==πων 根据一元非恒定流体动能量方程，工作室相对压强为：

（1）在吸水行程起点，

)(02.685.78

.94311水柱m gdt dv l H p x =×−−=−−= （2）在压水行程终点，

)(97.285.78

.9302722水柱m dt dv l H p x =×−=−= 6-3．水箱的正方形断面边长 a=800mm ，底部开有直径d=30mm 的孔口，流量系数u=0.16，水箱开始是空的，从上面注入固定不变的流量

q=2L/S

求：恒定工作状况的水深H 值，并计算水深从0升至H 低0.1时所需要的时间？ 解：恒定工况水深H 可由下式计算：

gH A q 2μ=Q

m g A q H 10.18

.92)03.0()16.0(1016422426

222=×××××==∴−πμ设水深从0升至比H 低0.1米处所需要的时间为T ，水箱横断面面积为：

F 由连续条件得：

)(1484)1.111.11.11(8.92)03.0(4

16.08.022)

(2)2(2210s Ln h H dh g

A F T h H g A Fdh

dt Fdh

dt gh A q =−×−−×××××=−=∴−==−∫πμμμ