流体力学第七章习题答案

第七章习题答案选择题（单选题）7.1比较在正常工作条件下，作用水头H，直径d相等时，小孔口的流量Q和圆柱形外管嘴的流量nQ：（b）（a）QnQ；（b）QnQ；（c）Q=nQ；（d）不定。7.2圆柱形外管嘴的正常工作条件是：（b）（a）l=（3~4）d，0H9m；（b）l=（3~4）d，0H9m；（c）l（3~4）d，0H9m；（d）l（3~4）d，0H9m。7.3图示两根完全相同的长管道，只是安装高度不同，两管的流量关系是：（c）H12（a）1Q2Q；（b）1Q2Q；（c）1Q=2Q；（d）不定。7.4并联管道1、2，两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度2l=31l，通过的流量为：（c）12Q1Q2（a）1Q=2Q；（b）1Q=1.52Q；（c）1Q=1.732Q；（d）1Q=32Q。7.5并联管道1、2、3、A、B之间的水头损失是：（d）AB123（a）fABh=1fh+2fh+3fh；（b）fABh=1fh+2fh；（c）fABh=2fh+3fh；（d）fABh=1fh=2fh=3fh。7.6长管并联管道各并联管段的：（c）（a）水头损失相等；（b）水里坡度相等；（c）总能量损失相等；（d）通过的流量相等。7.7并联管道阀门为K全开时各段流量为1Q、2Q、3Q，现关小阀门K，其他条件不变，流量的变化为：（c）Q1Q2Q3K（a）1Q、2Q、3Q都减小；（b）1Q减小，2Q不变，3Q减小；（c）1Q减小，2Q增加，3Q减小；（d）1Q不变，2Q增加，3Q减小。7.8有一薄壁圆形孔口，直径d为10mm，水头H为2m。现测得射流收缩断面的直径cd为8mm，在32.8s时间内，经孔口流出的水量为0.013m，试求孔口的收缩系数，流量系数，流速系数及孔口局部损失系数。解：2280.6410cAA∵2VQAgHT∴20.0132.80.62229.80720.014VTAgH0.620.970.642cvgH∵222222cccccvvvHggg∴2222110.062ccccHgHvvg答：孔口的收缩系数0.64，流量系数0.62，流速系数0.97，孔口局部损失系数0.06。7.9薄壁孔口出流，直径d=2cm，水箱水位恒定H=2m，试求：（1）孔口流量cd；（2）此孔口外接圆柱形管嘴的流量nQ；（3）管嘴收缩断面的真空高度。H解：220.620.02221.224QAgHg（l/s）220.820.02221.614nnQAgHg（l/s）以收缩断面c-c到出口断面n-n列伯努利方程：222222cncccnnnvvpvpvggggg22212acVccnncnppHvvvvgg2cncncnvvvvvvg21cnnvvvg211nvg23241.611010.640.020.649.8071.506（m）答：（1）孔口流量1.22cdL/s；（2）此孔口外接圆柱形管嘴的流量1.61nQL/s；（3）管嘴收缩断面的真空高度为1.506m。7.10水箱用隔板分为A、B两室，隔板上开一孔口，其直径1d=4cm，在B室底部装有圆柱形外管嘴，其直径2d=3cm。已知H=3m，3h=0.5m，试求：（1）1h，2h；（2）流出水箱的流量Q。d1d2Qh1h2h3H解：要保持H不变，则补充水量应与流出水量保持相等，即孔口出流量、管嘴出口流量均为Q。1122nnAghAgHh∴2221210.820.030.5480.620.04nnAhHhA可解得：10.5480.54831.061.5481.548hH（m）21331.060.51.44hHhh（m）20.040.6429.8071.063.674Q（l/s）答：（1）11.06hm，21.44hm；（2）流出水箱的流量3.67QL/s。7.11有一平底空船，其船底面积为82m，船舷高h为0.5m，船自重G为9.8kN，现船底破一直径10cm的圆孔，水自圆孔漏入船中，试问经过多少时间后船将沉没。hΩQ解：设船底到水面的水深为0Ht，船中水深为h，下沉过程是平稳的，则有：0HtgGhg0GHthg从孔口流入的流量为022GQtAgHthA，为常数。∴当船沉没时：GhQtTg∴33329.81080.59.810810008393.6229.8100.620.14hTAG（s）答：经过393.6s后船将沉没。7.12游泳池长25m，宽10m，水深1.5m，池底设有直径10cm的放水孔直通排水地沟，试求放净池水所需的时间。解：设池内水深为h时，为水流量为2QAgh∴dVQdt0dVAdhQdt∴002AAdtdhdhQAgh000000222HHAAdhThAghAg0022225101.520.620.129.8074AHAg7.89（h）设水池中的水量为V，则水量减少量为dVQdt∴02dVAghdtAdh答：放净池水所需的时间为7.89h。7.13油槽车的油槽长度为l，直径为D，油槽底部设有卸油孔，孔口面积为A，流量系数为，试求该车充满油后所需卸空时间。lD解：2aθ设当油箱中漏深为h时，瞬时泄油量为Qdt。∴02dVAdhQdtAghdt其中02Aal，22222DDahsin2aD；∴sin2Da2cos2DhD当2Dh时∴2sinddhD，sin2Ddhd当2cos2DhD当2Dh时sin2Ddhd∴0sin2222DAldtdhdhAghAgh202sinsin22lDlDTdhdhAghAgh202sinsinsinsin222lDDDddAghh222202sinsin22lDddAghh其中0122010sin2sin211cos1cos2dduuduDDD112002sin2sin211cos1cos2dduuduDDD积分可得：3224223322lDlDTDAgAg答：该车充满油后所需卸空时间为3223lDTAg。7.14虹吸管将A池中的水输入B池，已知长度1l=3m，2l=5m，直径d=75mm，两池水面高差H=2m，最大超高h=1.8m，沿程摩阻系数=0.02，局部损失系数：进口a=0.5，转弯b=0.2，出口c=1，试求流量及管道最大超高断面的真空度。ABHhCl1l2解：以下游水面为基准面，从上池水面到下池水面列伯努利方程：22222350.71.00.0222220.0752vlvvvvHgdggggbc进∴29.80723.203.83v（m/s）23.200.07514.144QvA（L/s）从C过流断面到下池水面列伯努利方程：2222222CCCCCpvlvvzggdgg取1C∵Cvv∴251.82.010.021.00.0752aCCVpppvHggg253.203.80.023.100.07529.807m答：流量14.14QL/s，管道最大超高断面的真空度为3.10m。7.15风动工具的送风系统由空气压缩机、贮气筒、管道等组成，已知管道总长l=100mm，直径d=75mm，沿程摩阻系数=0.045，各项局部水头损失系数之和=4.4，压缩空气密度=7.863/mkg，风动工具要求风压650kPa，风量0.088sm/3，试求贮气筒的工作压强。空压机贮气筒接风动工具解：从贮气筒到风动工具入口列伯努利方程，忽略高差，则有：22122222ppvvlgggdg∴212210041.04.40.04520.075Qppd2327.8640.088650101.04.46020.07533650101001.97910752.0（kPa）答：贮气筒的工作压强为752.0kPa。7.16水从密闭容器A，沿直径d=25mm，长l=10m的管道流入容器B，已知容器A水面的相对压强1p=2at，水面高1H=1m，2H=5m，沿程摩阻系数=0.025，局部损失系数：阀门v=4.0，弯头b=0.3，试求流量。H1H2Ap1B解：以地面为基准面，从A池面到B池面列伯努利方程：222111222123222vbpvpvlvHHggggdg进出取120vv；20p；0.5进；1.0出，则有121122100.51.04.030.30.0250.025pgHHgv122120516.4g4.37（m/s）24.370.0252.154QvA（l/s）答：流量2.15Ql/s。7.17水车由一直径d=150mm，长l=80m的管道供水，该管道中有两个闸阀和4个90°弯头（=0.03，闸阀全开a=0.12，弯头b=0.48）。已知水车的有效容积V为253m，水塔具有水头h=18m，试求水车充满水所需的最短时间。H解：以管出水口为基准面，列伯努利方程：224222lvvHdgg进弯阀2800.51.040.4820.120.030.152vg∴24.2419.66gHv（m/s）24.240.1574.894QvA（l/s）∵VQT∴325333.8474.8910VTQ（s）5.56（min）答：水车充满水所需的最短时间为5.56min。7.18自密闭容器经两段串联管道输水，已知压力表读值Mp=1at，水头H=2m，管长1l=10m，2l=20m，直径1d=100mm，2d=200mm，沿程摩阻系数1=2=0.03，试求流量并绘总水头线和测压管水头线。Hl1d1pMl2d2解：以管中心线为基准面，从容器水面到出口断面列伯努利方程：22222122221122121222222MvvpvvlvlvHggggdgdg进∵1122vAvA，21221vdvd，21.0可求得：1222424221221211112221.01pgHvddldlddddd进124429.80721010200.521.090.0320.030.10.21.847（m/s）22111.857.3877dvd（m/s）2221.850.258.034QvA（L/s）x00101030H（m）1210.62.260.6960.174pH（m）127.820