工程流体力学禹华谦习题答案第4章课件-新版.doc

第四章管路,孔口和管嘴的水力计算

4-1（自编）根据造成液体能量损失的流道几何边界的差异，可以将液体机械能的损失分为

哪两大类? 各自的定义是什麽? 发生在哪里?

答: 可分为沿程损失和局部损失两大类。沿程损失指均匀分布在流程中单位重量液体的机械

能损失，一般发生在工程中常用的等截面管道和渠道中。局部损失指单位重量液体在流道几

何形状发生急剧变化的局部区域中损失的机械能，如在管道的入口、弯头和装阀门处。

4-2 粘性流体的两种流动状态是什么？其各自的定义是什么？

答：粘性流体的流动分为层流及紊乱两种状态。层流状态指的是粘性流体的所有流体质点处

于作定向有规则的运动状态，紊流状态指的是粘性流体的所有流体质点处于作不定向无规则

的混杂的运动状态。

4-3 流态的判断标准是什么？

解：流态的判断标准是雷诺数Re。由于实际有扰动存在，故一般以下临界雷诺数Re c作为层紊流流态的判断标准，即Re<2320, 管中流态为层流，Re>2320，管中流态为紊流.。

6 2

4-4 某管道直径d=50mm，通过温度为10℃的中等燃料油，其运动粘度 5.06 10 m s 。试求：保持层流状态的最大流量Q 。

解：由Re v d

有v =

R e

d

=（2320×5.06× 6

10 ）/0.05=0.235m/s，故有Q=A v= ×0.05

4 3

×0.05×0.235/4= m s

4.6 10 。

-6 m2/s 的水，求管中保持4-5(自编) 一等径圆管内径d=100mm，流通运动粘度ν=1.306 ×10

层流流态的最大流量Q 。

解：由

6

vd Re 1.306 10 2320

Re ，有v 0.03 m / s

d 0.1

此即圆管中能保持层流状态的最大平均速度，对应的最大流量Q 为

2 4 3

Q vA 0. 03 0.1 / 4 2. 36 10 m / s

4-6 利用毛细管测定油液粘度，已知毛细管直径d=4.0mm，长度L=0.5m ，流量Q=1.0cm 3/s 时，测压管落差h=15cm。管中作层流动，求油液的运动粘度。

1

h

d

Q

L

2 3 2

解：管内平均流速为v Q /( d / 4) 1/(100 ) /( 0 .004 / 4) 0. 07958 m / s

园管沿程损失h f 为0.15m.

2

l v

园管沿程损失h f 可以用达西公式表示：h

, 对层流, 64 / Re , 有

f

d 2g

Re

64 l v

2 gdh

2

f

, 但

vd

Re , 从而

2 2

gd h f

64 l v

, 代入已知量, 可得到

1 .85 10 5 2

m / s

4-7 管径d=5cm ，管长L=6m 的水平管中有比重为0.9 油液流动，水银差压计读数为h=14.2cm ，三分钟内流出的油液重量为5000 牛顿。管中作层流流动，求油液的运动粘度ν。(

水银=133280N/m 3 )

L

d

h

解: 管内平均流速为

2 2

v Q /( d / 4) 5000 /(9800 0.9) / 180 /( 0. 05 / 4) 1.604 m / s

园管沿程损失h f 为h( 水银/

油1) =0.142(13.6/0.9-1)=2.004m

2

l v

园管沿程损失h f 可以用达西公式表示：h f , 对层流, 64 / Re , 有

d 2g

2

64 l v 2 gdh 2

f

, 但

vd

Re , 从而

2 2

gd

h

f

64 l v

Re

, 代入已知量, 可得到

1 .597 10 4 2

m / s

4-8 比重为0.85，动力粘度为×g Pa?s的润滑油，在d=3cm 的管道中流动。每米长管道

4 的

压强降落为g Pa

0 .15 10 ，g 为重力加速度。管中作层流流动，求雷诺数。

解: 润滑油的运动粘度 4

/ 1. 1529 10 , 园管损失为 1.765m, 园管沿程损失h f 可

以用达西公式表示：h

f l

d

2

v

2g

, 对层流, 64 / Re , 有

Re

64 l v

2 g dh

2

f

, 但

vd

Re ,

2

2 gd h

f

从而平均速度v , 代入已知量(这里l 1m) , 可得到v 4.21875 m / s , 从而

64 l

Re 1097 .73

4-9（新书后题4-8) 水从直径d，长L 的铅垂管路流入大气中，水箱中液面高度为h，管路局部阻力可忽略沿程阻力系数为λ。

（1）求管路起始断面 A 处压强。

（2）h 等于多少时，可使 A 点的压强等于大气压。

解：（1）设A 断面上的压强为p A ，对液面及 A 断面列伯努力方程：