流体力学第三章课后习题答案

流体力学第三章课后习题答案

一元流体动力学基础

980.7kN/h1.直径为150mm的给水管道，输水量为，试求断面平均流速。

Q,,vA，，kN/h,kg/s,Q,,vA解:由流量公式注意:

Qv,,Av,1.57m/s 得:

32.断面为300mm×400mm的矩形风道,风量为2700m/h,求平均流速.如风道出口处断面收缩

为150mm×400mm,求该断面的平均流速

Qv,Q,vAA解:由流量公式得:

vA,vAv,12.5m/s11222由连续性方程知得:

3.水从水箱流经直径d=10cm,d=5cm,d=2.5cm的管道流入大气中. 当出口流速10m/ 时,求123

dd12(1)容积流量及质量流量;(2)及管段的流速

3Q,vA,0.0049m/s33解:(1)由

,Q,4.9kg/s质量流量

(2)由连续性方程:

vA,vA,vA,vA11332233

v,0.625m/s,v,2.5m/s12得:

294210kg/h0.91.4m/s4.设计输水量为的给水管道，流速限制在?之间。试确定管道直

50mm径，根据所选直径求流速。直径应是的倍数。

Q,,vAd,0.3430.275mv,0.91.4m/s 将?代入得? 解:

50mmd,0.3m?直径是的倍数，所以取

Q,,vAv,1.18m代入得

35.圆形风道，流量是10000m /h,，流速不超过20 m/s。试设计直径，根据所定直径求流速。

直径规定为50 mm的倍数。

Q,vAv,20m/sd,420.5mmd,450mm解: 将代入得: 取

Q,vAv,17.5m/s代入得:

6.在直径为d圆形风道断面上，用下法选定五个点，以测局部风速。设想用和管轴同心但不同半径的圆周，将全部断面分为中间是圆，其他是圆环的五个面积相等的部分。测点即位于等分此部分面积的圆周上，这样测得的流速代表相应断面的平均流速。(1)试计算各测

u～u～u～u～u,12345点到管心的距离，表为直径的倍数。(2)若各点流速为，空气密度为，

G求质量流量。

rr51解:(1)由题设得测点到管心的距离依次为……

dSr,21,r,121010233S,d2r,d,r,,2S2210104? ? f

579r,dr,dr,d345210210210同理

1,2G,Sv,du，,,,,,,,,，u(),,1545(2)

37.某蒸汽管干管的始端蒸汽流速为25 m/s，密度为2.62 kg/ m.干管前段直径为50 mm，

3接出直径40 mm支管后，干管后段直径改为45 mm。如果支管末端密度降为2.30 kg/m，

3干管后段末端密度降为2.24 kg/m，但两管质量流量相同，求两管终端流速。

Q,Q干支

1,,vA,,,,vA,,,,vA,干始干终支2解:由题意可得

v,18m/s,干终,v,22.2m/s支,得:

8.空气流速由超音速过渡到亚超音速时，要经过冲击波。如果在冲击波前，风道中流速为

3,,v,v,660 m/s，密度为1 kg/m。冲击波后速度降至250 m/s。求冲击波后的密度。

,Q,,Q1122解: 又面积相等

,v311,,2.64kg/m,2v2

ddAB9.管道由不同直径的两管前后相连接组成，小管直径=0.2 m ，大管直径=0.4 m。水

ppvABB在管中流动时，A点压强=70kpa，B点压强=40kpa。B点流速=1 m/s。试判断水在

管中流动方向。并计算水流经过两断面间的水头损失。

A,B解:设水流方向

vA,vAAABB由连续性方程知:

v,4m/sA得:

由能量方程知:

22pvpvAABB0Zh，，,，，，212,g2g,g2g

h,2.824m,012得:

A,B?水流方向

10.油沿管线流动,A断面流速为2 m/s,不记损失,求开口C管中的液面高度。vA,vA1122解:由连续性方程知:

v,4.5m/s2得:

由能量方程得:

22pvpv1122，，,，，1.20,g2g,g2g

p1,1.5m,g其中:

p2,1.86mg,代入数据解得:

11.水沿管线下流,若压力计的读数相同,求需要的小管直径d0，不计损失。

vA,vA1100解:由连续性方程:

22vv01

2g2g由能量方程得+3=

A,d,0.12m00得面积

u12.用水银比压计量测管中水流,过流断面中点流速。如图，测得A点的比压计读数

3,h,hu=60mm汞柱。(1)求该点的流速，(2)若管中流体密度为0.8g/cm的油,不变,该点

流速为若干,不计损失。

,'g 解:设水银容重为

’,,h，，2,,g,u1)==3.85m/s (1

‘,,，，2,,h2g,u22(2)==4.31m/s

d13.水由图中喷嘴流出,管嘴出口=75 mm，不考

2kN/m虑损失，计算H值以m计，p值计。

v,2gH3解:

vA,vA,vA112233由连续性方程得:

22PvPv1122，，,，Z,g2g,g2g由1—2断面列能量方程:

P，,g(Z，Z，0.175),P，,g，0.175，,gZ11222汞水水由断面压强公式: 2v3,H2gH,11.8m列水箱水面至喷口处方程: 得:

22vPv322，,,g2g2gP,79kPa列压力表至喷口处方程: 得

14.计算管线流量,管出口d=50mm,求出A,B,C,D各点的压强,不计水头损失2v,2g,h,2g，4d解:对出口D，