第四章習(xí)題答案 等直徑水管A-A為過流斷面B-B

第四章習(xí)題答案選擇題（單選題）4.1等直徑水管，A-A為過流斷面，B-B為水平面，1、2、3、4為面上各點(diǎn)，各點(diǎn)的流動(dòng)參數(shù)有以下關(guān)系：（c）（a）=；（b）=；（c）+=+；（d）+=+。4.2伯努利方程中+表示：（a）（a）單位重量流體具有的機(jī)械能；（b）單位質(zhì)量流體具有的機(jī)械能；（c）單位體積流體具有的機(jī)械能；（d）通過過流斷面流體的總機(jī)械能。4.3水平放置的漸擴(kuò)管，如忽略水頭損失，斷面形心點(diǎn)的壓強(qiáng)，有以下關(guān)系：（c）（a）>；（b）=；（c）<；（d）不定。4.4黏性流體總水頭線沿程的變化是：（a）（a）沿程下降；（b）沿程上升；（c）保持水平；（d）前三種情況都有可能。4.5黏性流體測壓管水頭線的沿程變化是：（d）（a）沿程下降；（b）沿程上升；（c）保持水平；（d）前三種情況都有可能。4.6平面流動(dòng)具有流函數(shù)的條件是：（d）無黏性流體；（b）無旋流動(dòng)；（c）具有速度勢；（d）滿足連續(xù)性。4.7一變直徑的管段，直徑=0.2m，=0.4m，高差=1.5m，今測得=30，=40， 處斷面平均流速=1.5.。試判斷水在管中的流動(dòng)方向。解： 以過A的水平面為基準(zhǔn)面，則A、B點(diǎn)單位重量斷面平均總機(jī)械能為：（m）（m）水流從B點(diǎn)向A點(diǎn)流動(dòng)。答：水流從B點(diǎn)向A點(diǎn)流動(dòng)。4.8利用皮托管原理，測量水管中的點(diǎn)速度。如讀值=60mm，求該點(diǎn)流速。解： （m/s）答：該點(diǎn)流速m/s。4.9水管直徑50mm，末端閥門關(guān)閉時(shí)，壓力表讀值為21。閥門打開后讀值降至5.5，如不計(jì)水頭損失，求通過的流量。解：（1）水箱水位 （m）（2）閥門開啟后，從水箱液面到儀表處列伯努利方程，可得：（m/s）（m3/s）答：通過的流量m3/s。4.10水在變直徑豎管中流動(dòng)，已知粗管直徑=300mm，流速=6。為使兩斷面的壓力表讀值相同，試求細(xì)管直徑（水頭損失不計(jì)）。解： 以過下壓力表處的水平面為基準(zhǔn)面，列伯努利方程如下：，m，取，當(dāng)時(shí)，有：（m/s）由連續(xù)性方程 （mm）答：細(xì)管直徑為mm。4.11為了測量石油管道的流量，安裝文丘里流量計(jì)，管道直徑=200mm，流量計(jì)喉管直徑=100mm，石油密度=850，流量計(jì)流量系數(shù)=0.95?，F(xiàn)測得水銀壓差計(jì)讀書=150mm，問此時(shí)管中流量是多少。解： 其中：；（m）（m3/s）（l/s）答：此時(shí)管中流量l/s。4.12水箱中的水從一擴(kuò)散短管流到大氣中，直徑=100mm，該處絕對壓強(qiáng)=0.5大氣壓，直徑=150mm，試求水頭，水頭損失忽略不計(jì)。解：（1）以出水管軸線為基準(zhǔn)面，列管徑與處的伯努利方程，可得：取，kPa （m/s）（2）從液面到短管出口列能量（伯努利）方程。（m）答：水頭m。4.13離心式通風(fēng)機(jī)用集流器從大氣中吸入空氣，直徑=200mm處接一根細(xì)玻璃管，已知管中的水上升=150mm，求進(jìn)氣流量（空氣的密度=1.29）。解： 以集流器軸線的水平面為基準(zhǔn)面，從距進(jìn)口一定距離的水平處列到測管處的伯努利方程，可得： 不計(jì)損失，取 其中 ，則 （m/s）（m3/s）答：進(jìn)氣流量m3/s。4.14一吹風(fēng)裝置，進(jìn)排風(fēng)口都直通大氣，風(fēng)扇前、后斷面直徑=1m，排風(fēng)口直徑=0.5m，已知排風(fēng)口風(fēng)速=40，空氣的密度=1.29，不計(jì)壓強(qiáng)損失，試求風(fēng)扇前、后斷面的壓強(qiáng)和。解： 以過軸線的水平面為基準(zhǔn)面，以及截面列伯努利方程：其中，（m/s），（Pa）從大氣到斷面，列伯努利方程：其中 ，（相對壓強(qiáng)），（Pa）答：風(fēng)扇前、后斷面的壓強(qiáng)Pa，Pa。4.15兩端開口的等直徑形管，管內(nèi)液柱長度為，使液面離開平衡位置而造成液柱振蕩，水頭損失忽略不計(jì)，求液柱的振蕩方程=。解： 取0-0斷面為基準(zhǔn)面，由非恒定流的伯努利方程：，令 ，則答：液柱的振蕩方程。4.16水力采煤用水槍在高壓下噴射強(qiáng)力水柱沖擊煤層，噴嘴出口直徑=30mm，出口水流速度=54，求水流對煤層的沖擊力。解： 取控制體如圖，受力如圖。（kN）水流對煤層的作用力與構(gòu)成作用力與反作用力，大小為kN，方向向右。答：水流對煤層的沖擊力kN，方向向右。4.17水由噴嘴射出，已知流量=0.4，主管直徑=0.4，噴口直徑=0.1m，水頭損失不計(jì)，求水流作用在噴嘴上的力。解：（1）取過軸線的水平面為基準(zhǔn)面，列螺栓斷面與出口斷面的伯努利方程：（kPa）（m/s）（m/s）（2）取控制體如圖所示，列動(dòng)量方程。（kN）答：水流作用在噴嘴上的力為kN。4.18閘下出流，平板閘門寬=2m，閘前水深=4m，閘后水深=0.5m，出流量=8，不計(jì)摩擦阻力，試求水流對閘門的作用力，并與按靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律計(jì)算的結(jié)果相比較。解：（1）由連續(xù)方程 （m/s）（m/s）（2）由動(dòng)量方程，取控制體如圖。（kN）（kN）答：水流對閘門的作用力kN，按靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律計(jì)算的結(jié)果kN。4.19矩形斷面的平底渠道，其寬度為2.7m，渠底在某斷面處抬高0.5m，該斷面上游的水深為2m，下游水面降低0.15m，如忽略邊壁和渠底阻力，試求：（1）渠道的流量；（2）水流對底坎的沖力。解：（1）以上游渠底為基準(zhǔn)面，列上、下游過水?dāng)嗝娴哪芰Ψ匠蹋浩渲校?，m，m，m，m （m3/s）（m/s）（m/s）（2）取控制體如圖，列動(dòng)量方程. （kN）答：（1）渠道的流量m3/s；（2）水流對底坎的沖力kN。4.20下列不可壓縮流體、平面流動(dòng)的速度場分別為： （1）=； =（2）=； =（3）=； = 試判斷是否滿足流函數(shù)和流速勢的存在條件，并求、。解：（1），滿足連續(xù)方程，流速數(shù)存在。又，有旋，故不存在。，流速數(shù) （2），流動(dòng)不存在。（3），故流速數(shù)存在。又，有旋，故存在勢函數(shù)。流函數(shù)與勢函數(shù)滿足：解得：又可解得：，4.21 已知平面流動(dòng)的速度為直線分布，若=4m，=80，試求：（1）流函數(shù)；（2）流動(dòng)是否為有勢流動(dòng)。解： 已知 ，當(dāng) m，m/s。 （s-1），由連續(xù)性條件：，當(dāng)時(shí)，。（s-1）流動(dòng)有旋。答：（1）流函數(shù)；（2）流動(dòng)有旋。4.22 已知平面無旋流動(dòng)的速度為速度勢，試求流函數(shù)和速度場。解： ；答：流函數(shù)；速度場，。4.23 已知平面無旋流動(dòng)的流函數(shù)，試求速度勢和速度場。解： ，答：；，。4.24 已知平面無旋流動(dòng)的速度勢，試求速度場。解： 4.25 無窮遠(yuǎn)處有一速度為的均勻直線來流，坐標(biāo)原點(diǎn)處有一強(qiáng)度為的匯流，試求兩個(gè)流動(dòng)疊加后的流函數(shù)，駐點(diǎn)位置以及流體流入和流過匯流的分界線方程。解：無窮遠(yuǎn)均勻直線流的速度勢為：在方向的流速為，方向?yàn)榱恪?，在原點(diǎn)的匯流為：， 零流線方程：駐點(diǎn)位置：過的流線方程為即 答：流函數(shù)，駐點(diǎn)位置，流體流入和流過匯流的分界線方程