水力学习题评讲4课件.ppt
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- 水力学 习题 课件
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1、22121244ddQvv21221()4vdvd222Rev dv112222124/2Re22Rev dvdv dvvv12Re2Re12Re/Re4.3 4.3 水流经变断面管道,已知小管径为水流经变断面管道,已知小管径为d1,大管径为,大管径为d2,d2d1=2。试问:哪个断面的雷诺数大。试问:哪个断面的雷诺数大?两个断面雷诺数两个断面雷诺数的比值的比值 是多少是多少?解:依题意有:解:依题意有:即两断面平均流速之比:即两断面平均流速之比:设此时水的运动粘性系数为设此时水的运动粘性系数为,则:,则:所以小管径对应的断面雷诺数大,所以小管径对应的断面雷诺数大,4.4 圆管内径圆管内径d=
2、6 mm,有重油通过,密度,有重油通过,密度=870.0kg/m3,运动粘性系数为,运动粘性系数为=2.2106 m2/s,管中,管中流量流量Q=0.0210-3m3/s。试判别其流态。试判别其流态。解:雷诺数为解:雷诺数为 20001929102.2)006.0(25.0006.01002.0Re623AQdvd故管内为层流。故管内为层流。20.222flvhmdg水柱2310/4dQvcms 22400.4=dvd6464Revd4.8 为了确定某圆管内径,在管中通水,温度为为了确定某圆管内径,在管中通水,温度为15,实测,实测流量为流量为Q=10cm3/s,长,长6m,水头损失,水头损失
3、hf=0.22m水柱,试求:水柱,试求:圆管的直径圆管的直径d。解:解:(1)由(2 2)假设水流流态为层流,则:)假设水流流态为层流,则:(1)(2)(3)20.01141/vcms22240()64 0.0114160022402 9.8 100fdhcmddd0.6dcm24035.4/0.6vcm sRe35.4 0.6/0.011411859.82300vdv(3 3)其中)其中通过经验公式可算得:通过经验公式可算得:把把(3)()(2)两式及)两式及值代入(值代入(1)式有:)式有:检验流态:检验流态:故为层流,所采用的计算公式正确。故为层流,所采用的计算公式正确。题4.11图11
4、lh22313600/kg m汞3860/kg m油4.11 油的流量油的流量Q=7.7 cm3s,通过直径,通过直径d=6mm的细管,的细管,在在l=2m长的管段两端接水银差压计,差压计读数长的管段两端接水银差压计,差压计读数h=15cm,水银密度水银密度 ,油的密度,油的密度 ,试求:油的运动粘性系数。(管中油的流动为层流),试求:油的运动粘性系数。(管中油的流动为层流)解:如图所示:解:如图所示:1-1、2-2为为渐变流过水断面,依题意:渐变流过水断面,依题意:断面平均流速断面平均流速1222147.7427.23/0.6Qvvvdcm s2211 122 21 20022fpvpvhg
5、ggg129.8 136009.8 8430.152.2229.8 843ggpphmggg汞油油212642.222Re2flvhdgRe36.32Re36.32vd227.32*0.60.4498/36.32cms故故求得求得又因为又因为题4.11图11lh224RevdQd 5114 5000Re21221.29,2000Re103.1415 20 0.01511/440.3160.3160.0262Re21221.2932.832.8 2001.91Re21221.290.0262Ldmm4.15 4.15 有一水管,直径有一水管,直径d为为20cm,管壁绝对粗糙度,管壁绝对粗糙度=0
6、.2mm,已知液体的运动粘滞系数已知液体的运动粘滞系数为为0.015cm2/s。试求。试求Q为为5000cm3/s、4000cm3/s、2000cm3/s时,管道的沿程阻力系数时,管道的沿程阻力系数各为若干各为若干?解:由于解:由于0.20.40.764Lmmmm 24 2000Re8488.513.1415 20 0.01521/440.3160.3160.0329Re8488.5132.832.8 2004.26Re8488.510.0329Ldmm0.20.41.70Lmmmm 34 4000Re16977.033.1415 20 0.01531/440.3160.3160.0277Re
7、16977.0332.832.8*2002.32Re16977.03*0.0277Ldmm0.20.40.4 2.320.93Lmmmm smAQv/91.11.025.0015.0254109.11001010.01.091.1Revd31101d32104d23103d4.16 有三根直径相同的输水管,直径d=10cm,通过的流量Q=0.015m3/s,管长为l=1000 m,各管的当量粗糙度分别为1=0.1 mm,2=0.4 mm,3=3 mm,水温为20,试求:各管中的沿程水头损失。解:管内水流流速解:管内水流流速 雷诺数为雷诺数为相对粗糙度相对粗糙度 gvdlhf22mhf08.39
8、1mhf23.532mhf95.1073查莫迪图可得查莫迪图可得 由沿程水头损失公式由沿程水头损失公式 可得可得058.03021.010286.020210,0.01310/tcms44 150Re5831.820003.1415 2.5 0.0131Qd 1/440.3160.3160.0362Re5831.8fh330.15 10/Qm s30.05/Qm s4.18 4.18 一压力钢管的当量粗糙度一压力钢管的当量粗糙度=0.19 mm,水温,水温t=10,试求下列各种情况下的流态及沿程水头损失试求下列各种情况下的流态及沿程水头损失 :(1 1)管长)管长l=5m,管径,管径d=25m
9、m,流量,流量 时;时;(2 2)其他条件不变,如果管径改为)其他条件不变,如果管径改为d=75 mmd=75 mm时;时;(3 3)管径保持不变,但流量增加至)管径保持不变,但流量增加至 时。时。解:解:(1)所以流态为紊流,所以流态为紊流,32.832.8 250.739Re5831.80.0362Ldmm0.190.40.296Lmmmm 2244 15030.56/3.1415 2.5Qvcm sd2250.30560.03620.034520.0252 9.8fl vhmdg流态为紊流光滑区,流态为紊流光滑区,2244 1503.395/3.1415 7.5Qvcm sd250.03
10、40.03290.130.0752 9.8fhmm44 150Re1943.9320003.1415 7.5 0.0131Qdv6464/1943.930.0329Re(2)流态为层流,流态为层流,644 50000Re1.945 103.1415 2.5 0.0131Qdv0.190.007625d0.0372244 0.0511.32/3.1415 0.075Qvcm sd22511.320.037016.1320.0752 9.8fl vhmdg流态为紊流粗糙区,查图得流态为紊流粗糙区,查图得(3)ARx00()Abmh h00Abmhh2021xbhm题4.22图(a)iAhA断面A-
11、A(b)bhm1v4.22 4.22 某梯形断面土渠中为均匀流,已知:底宽某梯形断面土渠中为均匀流,已知:底宽b=2m,边坡,边坡系数系数m=cot=1.5,水深,水深h=1.5 m,水力坡度,水力坡度J=0.000 4,土壤,土壤的粗糙系数的粗糙系数n=0.0225,试求:,试求:(1)(1)渠中流速渠中流速v;(2)(2)渠中流量渠中流量Q。解:(解:(1 1)水力半径:)水力半径:00220()(2 1.5 1.5)1.570.86052122 1.5 1 1.5bmh hARmxbhm vCRJ0.5Rm0.0225n 0.0110.04n1.5 0.0225110.860542.96
12、70.0225yCRn42.9670.8605 0.00040.8/vC RJm s35.10/QvAms(2 2)谢才公式,断面平均流速)谢才公式,断面平均流速土壤的粗糙系数土壤的粗糙系数采用巴甫洛夫斯基公式计算谢才系数采用巴甫洛夫斯基公式计算谢才系数C C,流量流量2200000(3)22l vvHdgg进出弯阀3222465 1048.276/(10 10)Qvm sdl l弯闸30.065/Qms4.25 4.25 两水池水位恒定,已知管道直径两水池水位恒定,已知管道直径d=10cmd=10cm,管长,管长l=20ml=20m,沿,沿程阻力系数程阻力系数=0.042=0.042,局部水
13、头损失系数,局部水头损失系数 =0.8=0.8,=0.26=0.26,通,通过流量过流量 ,试求水池水面高差,试求水池水面高差H H。题4.25图H解:管道断面平均流速解:管道断面平均流速选取选取1-1、2-2两渐变流过水两渐变流过水断面分别在两水池液面上,断面分别在两水池液面上,并取并取2-2断面为基准面断面为基准面0-00-0,则写则写1-21-2的伯诺里方程有:的伯诺里方程有:0.5,0.8,0.26,1.0进出弯阀22208.3768.2760.042(0.50.8 30.26 1.0)43.890.12 9.82 9.8Hm,22(3)22l vvHdgg进出弯阀式中:式中:故,故,
14、题4.25图H 4.27 如图所示如图所示A、B、C三个水箱由两段普通钢管相连接,三个水箱由两段普通钢管相连接,经过调节,管中为恒定流动。已知:经过调节,管中为恒定流动。已知:A、C箱水面差箱水面差H=10m,l1=50m,l2=40 m,d1=250mm,d2=200mm,b=0.25,假设流动流态在阻力平方区,管壁的当量粗糙度假设流动流态在阻力平方区,管壁的当量粗糙度=0.2 mm,试求:试求:(1 1)管中流量管中流量Q;(2)图中图中h1及及h2。解:以解:以2-2断面为断面为基准面,写基准面,写0-2的的伯诺里方程,伯诺里方程,题4.27图dooAl11hd2hH2CB111220
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