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工程流體力學課后習題答案(編輯修改稿)

2026-07-24 15:20 本頁面

　

【文章內容簡介】 d1Hd2M題 48圖12233測壓管水頭線【48】如圖所示，敞開水池中的水沿變截面管路排出的質量流量Qm=14kg/s，若d1=100mm，d2=75mm，d3=50mm，不計損失，求所需的水頭H，以及第二段管段中央M點的壓力，并繪制測壓管水頭線。【解】列11和33斷面的伯努利方程，則其中得列M點所在斷面22和33斷面的伯努利方程，則H=4mAv1v2A1=A2= 題 49圖總水頭線（不計損失）總水頭線（計損失）測壓管水頭線測壓管水頭線【49】：（1）若不計損失，①求斷面流速v1及v2；②繪總水頭線及測壓管水頭線；③求進口A點的壓力。（2）計入損失：第一段的水頭損失為流速水頭的4倍，第二段為3倍，①求斷面流速v1及v2；②繪制總水頭線及測壓管水頭線；③根據所繪制水頭線求各管段中間點的壓力。【解】（1）列自由液面和管子出口斷面的伯努利方程，則得又由得列A點所在斷面和管子出口斷面的伯努利方程，則得（2）列自由液面和管子出口斷面的伯努利方程，則由得、細管段中點的壓力為：粗管段中點的壓力為：27m2m真空表題 410圖【410】103W的水泵抽水，泵的效率為90％，全管路的水頭損失為1m，試求抽水量、管內流速及泵前真空表的讀數。【解】列兩自由液面的伯努利方程，則得　　　 H=30m又由得列最低自由液面和真空表所在斷面的伯努利方程，則得。【411】圖示一管路系統，欲維持其出口流速為20m/s，問水泵的功率為多少？設全管路的水頭損失為2m，泵的效率為80％，則壓力表上的讀數為若干？【解】列自由液面和出口斷面的伯努利方程，有19m1m壓力表d2=2cmd1=1cm題 411圖得又由列壓力表所在斷面和出口斷面的伯努利方程，則其中：得【412】圖示離心泵以20m3/。地下油罐油面壓力為2104Pa，洞庫油罐油面壓力為3104Pa。，兩罐液面差為40m，全管路水頭損失設為5m。求泵及電動機的額定功率（即輸入功率）應為若干？40m題 412圖【解】列兩油罐液面的伯努利方程，則得則yθRF1122題 413圖xRxRy　　　【413】輸油管線上水平90176。轉變處，設固定支座。所輸油品δ=，管徑d=300mm，通過流量Q=100 L/s，105Pa，105Pa。求支座受壓力的大小和方向。【解】選取11和22斷面及管壁圍成的空間為控制體，建立如圖所示坐標系，設彎管處管壁對流體的力為R。列x方向動量方程其中：則列y方向動量方程其中：則，方向與R方向相反。y60176。pAABpB題 414圖oxRRyRxF【414】水流經過60176。漸細彎頭AB，已知A處管徑dA=，B處管徑dB=，B處壓力pB=105Pa。設彎頭在同一水平面上摩擦力不計，求彎頭所受推力。【解】選取A和B斷面及管壁圍成的空間為控制體，建立如圖所示坐標系。列A斷面和B斷面的伯努利方程，得（因彎頭為水平放置，即z1=z2=0）其中：則列x方向動量方程　　可知，與設的方向相反。列y方向動量方程則　　　　　　題 415圖DFdyxR2211o【415】消防隊員利用消火唧筒熄滅火焰，消火唧筒出口直徑d=1cm，入口直徑D=5cm，從消火唧筒射出的流速v=20m/s。求消防隊員手握住消火唧筒所需要的力？（設唧筒水頭損失為1m）【解】選取消火唧筒的出口斷面和入口斷面與管壁圍成的空間為控制體，建立如圖所示坐標系。列11和22斷面的伯努利方程其中：得　　　　列x方向的動量方程得　　 Mv1v2D2D1題 416圖yx1122R【416】嵌入支座的一段輸水管，如圖所示，其直徑由D1==。當支座前端管內壓力p=4105Pa，流量Q=，求該管段中支座所受的軸向力。【解】取122斷面及管壁圍成的空間為控制體，建立如圖所示坐標系。列11和22斷面的伯努利方程求得其中：　　得列x方向即軸向動量方程則該管段中支座所受的軸向力【417】，沖擊一個固定的對稱葉片，葉片的轉角α=135176。，求射流對葉片的沖擊力。若葉片以12m/s的速度后退，而噴口仍固定不動，沖擊力將為多大？【解】建立如圖所示坐標系，選取如圖所示控制體αF題 417圖xyo （1）列x方向的動量方程其中則　射流對葉片的沖擊力。（2）若葉片以12m/s的速度后退，因坐標系建立在葉片上，故水流撞擊葉片前的速度為v==，代入上式得　射流對葉片的沖擊力。第五章量綱分析與相似原理【51】試用量綱分析法分析自由落體在重力影響下降落距離s的公式為s=kgt2，假設s和物體質量m、重力加速度g和時間t有關。【解】應用瑞利法（1）分析物理現象，假定（2）寫出量綱方程或（3）利用量綱和諧原理確定上式中的指數解得回代到物理方程中得【52】檢查以下各綜合數是否為無量綱數：（1）；（2）；（3）；（4）；（5）。【解】（1）展開量綱公式　　　為有量綱數；（2）展開量綱公式　　　　為有量綱數；（3）展開量綱公式　　　為有量綱數；（4）展開量綱公式　　為有量綱數；（5）展開量綱公式為無量綱數。【53】假設泵的輸出功率是液體密度ρ，重力加速度g，流量Q和揚程H的函數，試用量綱分析法建立其關系。【解】利用瑞利法，取比重γ=ρg（1）分析物理現象，假定（2）寫出量綱方程或（3）利用量綱和諧原理確定上式中的指數解得回代到物理方程中得【54】假設理想液體通過小孔的流量Q與小孔的直徑d，液體密度ρ以及壓差有關，用量綱分析法建立理想液體的流量表達式。【解】利用瑞利法（1）分析物理現象，假定（2）寫出量綱方程或（3）利用量綱和諧原理確定上式中的指數解得回代到物理方程中得【55】有一直徑為D的圓盤，沉沒在密度為ρ的液池中，圓盤正好沉于深度為H的池底，用量綱分析法建立液體作用于圓盤面上的總壓力P的表達式。【解】利用π定理（1）分析物理現象（2）選取H、g、ρ為基本量，它們的量綱公式為，其量綱指數的行列式為所以這三個基本物理量的量綱是獨立的，可以作為基本量綱。（3）寫出53=2個無量綱π項，（4）根據量綱和諧原理，可確定各π項的指數，則，（5）無量綱關系式可寫為或

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