工程流体力学课后习题答案(前四章)-袁恩熙.docx

第一章流体及其主要物理性质1-1.轻柒油在温度150C时相对密度为0.83,求它的密度和强度。解：4"C时z*1.相对密度：d=互=1.y.=9800N，/I外心所以P=0830木=().83×KXX)=83(XgM57=0.83%=0.83x9800=8134N"J1-2.甘油在温度OOC时密度为1.26gcm,求以国际单位表示的密度和重度。解：ge=mgp=.26gcm'=2fkgm'=>=g=1260×9.8=12348Nm'1-3.水的体积弹性系数为1.96X1伊WnR问双强改变多少时，它的体积相对压缩I%?解:卜=J(Pa)4=一平4dpM=0也=-VE=0.()IE=1.96×IO7=19.6pV1-4,容积4/的水，温度不变，当压强增加IoNW时容积减少100OCm1.求该水的体积压缩系数p和体积弹性系数Ee-100OX10-解：=-K=£=2.5K1.OTPaT一pIO5£=-=-=4XK)KPast2.5*KT"1-5.用2001.汽油桶装相对密度为0.70的汽油,揣装时液面上用强为1个大气压，封闭后由T温度变化升高r20,此时汽油的蒸气压为0.18大气压。若汽油的膨胀系数为006"C弹性系数为1.4000kgcm试计算由于压力及温度变化所增减的体枳？问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？解：E=Eg=14(X)0×9.8×IO1Pap=O.18a1.JV=-T+-Tdp我丛=叱皿=竺,rTT,r01.dp5pPVpi/所以，dv=衍dT+历dp=OMdT-OpVOdP从初始状态积分到最终状态得:J：=口SM*-J；,vQ即V-V0=(-70)V0-1.(P-P0)V0=0.(XX)6×20x200-×2000.18x9.8X10"14000x9.8x1()4=2.41.-2.571.01.2A1.on_24=p(V-V)=0.7×1.OooXW=13832J另解：设濯桶时每桶最多不超过V升，则V+dV；+d匕=200dV1.=,-V=0.00061×20V-1.,Vdp=-114000×().18V(1大气压=IKgZcnr)V=197.6升½=2.41.升dVp=2.52X103升G=O.I976×7(X)-138Kg=I352.4N1-6.石油相对密度0.9,粘度28cP,求运动粘度为多少11s?解:h"'=10-2p=i"i%s=10T%s1/>=().1/'小V=*=28>d0-=3.1IO-5W2s(=0.315/=3kSr)p0.9×I(XX)1-7.相对密度0.89的丁油，温度20oC时的运动粘度为40cSi,求动力粘度为多少？解：d=2=0.89V=40cSt=0.4St=0.4×107sP卡=Vp=0.4×10,×890=3.56×102Pas1-8.图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度U=InVs,板与固定边界的距离5=1，油的动力粘度U=1.M7Pas,由平板所带动的油层的运动速度是直线分布，求作用在平板单位面积上的粘性阻力为多少？解：r=-=1.1.47x?r=1.147X10,Nm2dyIxIO-31-9.如图所示活塞油缸，其直径D=12cm,活塞宜径d=11.96cm,活塞长度1.=14cm,油的=0.65P,当活塞移动速度为0.5WS时,试求拉回活塞所需的力F=?解：A=Jtd1.,=0.65P=0.065Pas,u=0.5ms,Ay=(D-d)/2尸=JUA宁=0.065×3.I4×II.96x02x4xIO2(12-11,96)x10-72=8.55N第二章流体静力学2-1.如图所示的U形管中装有水银与水，试求：(1) A、C两点的绝对压力及表压各为多少？(2) A、B两点的高度差为多少？解："a"=Yh*=03mH2=0.03at=03X9800Pa=2940PaPAK=P“+PA1.=(.10+0.3)mH>O=1.03at=10.3×98(X)Pa一10094OPaPCa=Y,<hhj+>Aft=0.1X13.6nH2O+O,3111H2O=1.66mHjO=0.166at=1.66×9800Pa=16268PaPO=p+pcft=(K>+1.66)mH2O=11.66n1H2O=1.166at=1.1.66×980OPa=1142681,aSOcmH2O=13.6hcmH2=>h=301.3.6cn=2.2cn2-2.水银压力计装置如图。求管中心A处绝对JK力及表用力？(设油品相对密度为0.9)解：/Mf-15×13.6-10+35×0.9cmH2=225.5cmIhO=0.2255at=2.2099×104PaPA=pa+PZK=(10+2.255)111H2O=1.2255at=120099Pa2-3.今有U形管，内装水和四氯化碳(CC1.),如图所示。试求四氯化碳的相对密度。解：列等压面方程：(3) 6cm112=17.8CmH2O+8.OX心=>=|.6图示水罐中气体绝对压强m=1.5XtPa,高度H=Ime当时的大气压强相当于745mm水银柱高。试求玻璃管中水银的上升高度为多少？解:绝对压强P1.=I.5X10'Pa+YH=pj-Y1.th,1h=745×101X13.6×9800-1.5×101-9800×1.=9.929×10,-1.5×10,-0.98×10,=7.449XIO1Pa=7.449×10,(13.6×9800)=0.56m油罐内装相对密度0.8的油品,下有底水,为测定油深及油面上的压力，装匿如图所示的U形管水银乐力计,测得各液面位置如图。试确定油面高度H及液面压力度.解：I3.6×O.5-0.8=6mH26-1.6=6-0.4-d*HH=（1.6-0.4>drt=1.5mR>=6-1.6mH2=4.4mH2=0.44a1.=4.312×10'Pa（表压）题2-5图H=ImAh/凡,也4=1.26×0.7/0.70+0.4=1.66(nTH1.2-6.油域内装相对密度0.70的汽油，为测定油面高度，利用连通厝原理，把U形管内装上相对密度为1.26的沙油，端接通油蹲顶部空间，端接压气管。同时.用气管的另一支引入油罐底以上0.4Om处，压气后，当液而有气逸出时，根据U形管内油面高差h=0.70m来推免油跳内的油深H为多少？2-7.为测定油品重度，用如下装置，经过I管或2管输入气体，直至罐内油面出现气泡为止。用U形管水银压力计分别量出I管通气时的h,及2管通气时的Ah2。试根据1、2两管的沉没深度H1.和Hz以及Ah1.和Ah2,推求油品重度的表达式。解IP1.加领=A-Y0Hi=M'"M=，。H1.，P1.Y“也=P1.九/jywv,0HzX（M-MJ=y1.,（1-W,）=>f1.=，吧tJH1.-H22-8.如图所示热水锅炉，=50mm,问锅炉内液而在何处？（要求作图表示不必计克）液面上蒸汽压力为多少？右（W两管的液面差应为多少？解：C-DPo=YkJn=13.6×9800×50×10%=6664Papt=YJn=Yah1.yHJuI3.6k×50×10'xoxo=4=0.68/?/=68(Wm%题2-10图2-9.图示两水管以U形层力计相连,A、B两点高差Im,U形管内装水银，若读数h=0.50m.求A、B两点的压差为多少？解：Ha-Hb=I-h=1.-O.5O=O.5OmP«+九H1.1.=PA+k"a+，"力=Po-PA="a-Hj+7砂p=y*H+1.th=980OX0.5+13.6×980OX0.5=7154«Pa=OJkit2-10.欲测输油管上A、B两点的压差，使用U形管用差计，内装水银，若读数h=360mm.油的相对密度0.78,则PA-PB=?解：PA-rrt,=Pn-匕冉+为4=外一PR=wvt-ii(-a)Pa-Pb=M-九4=3.6%M-0.78yts=(3.6-O.78)×9800360x10T=45228.96Pa=().460r2-11.为测水管上微小压差，使用倒U形管,上部充以相对密度0.92的油,若h=125mm,求PAp=?解：Pa-Y#C=pt1.TV1.yAAhPa-P=y木Ah-rs=(1.-0.92旌A/,=0.08×9800×125×10'=98Pa2-12.图示为校正压力表的压挤机，密闭室内油的容枳V=300c11,圆柱塞直径d=IOmm,柱的螺距=2mm,摇柄半径r=150mm.求获得25()大气压时所需的手摇轮的转数？(根据油的压缩性找出体积平衡关系，p=4.75XO°PJ)解:nt号=y°M4fy*M_4X4.75IOW300XI()<'X25()9.8x10t11t)i2×IO,×3.14×O.O122-13.2-14.用水银测压计测量容器中的压力,测得水银柱高差为h,如图所示。若将测压管卜移到虚线位置，左IW水银面E降z,如果容罂内压力不变，问水银柱高差h是否改变？改变多少？若容器内是空气，重度Ya=I1.82Nm*结果又如何？解：p+Y-Z=Ymh=>h'=p+z+z)Y.Ah=h'-h=p+,(z+z>-p-YzJYtt=(fc1.)AZ=Az”330.073534z所以，水银柱度差h变大。若容器中是空气丫“=11.82Wm“P=Ymhnh=P/丫也与Z无关，h不变=22.24N2摘利川装有液体并与物体一起运动的U形管量测物体的加速度，如图所示。U形管直径很小，1.=30cm,h=5cm.求物体加速度a为多少？解：自由液面方程：z,=-X其中，Xi=I5cm,xj三-15cm.ZJ1.ZSt=h=5cmz,-z2=-a(X2x)g=>a=gi,1.=9.8×0.050.3=1.63ms*2-15.盛水容器，试求其中深度H=Im处的液体压力.(1)容器以611Vs2的匀加速度垂直上升时：(2)容渊以6ms2的匀加速度垂直卜降时：(3)自由下落时：（4）容器以I5ms?的匀加速度下降时:解：如图建立直角坐标系，则在即=p（r仔力以射）中有:X=O,Y=O,Z=-ga所以，"，=-(g+a)pd:积分上式：p=-(g+a)p+C代入边界条件:Z=O时，p=0(表压)得C=O所以：P=-(g+a)P=,令一Z=H得：p=(g+)”(I)容器以6ms2的匀加速度垂直上升时：a=6m2p(g*d)pH=(9.8+6)X1.OoOX1.=I5800Pa=O.16at(2)容器以6m2的匀加速度垂直下降时：a=-6mdp=(g+a)pH=(9.8-6)×I(XX)X1=3800Pa=0.039at(3)自由下落时:a=-9.8ms2p(g*a)pH=(9.8-9.8)×10()0×1=0(4)容器以15m2的匀加速度下降时：a=-5m2p(g+a)pH(9.8-15)×I(XX)X1=-5200Pa=0.053at2-16.在一直径D=300mm,iH=500mm的圆柱形容器中注入水至高度h=300mm,然后使容器绕其垂直轴旋转。试决定能使水的自由液而到达容器上部边缘时的转数rm当转数超过m时，水开始溢出容器边缘，而抛物面的顶端将向底部接近。试求能使抛物面顶端碰到容器底时的转数112,在容器睁止后水面高度h?将为多少？解：自由液面方程：z,=阴2g注：抛物体的体积是同底同高圆柱体体积的一半1.=:空二成2=巴婪22g4g成：H-VnI=戒】耳=Vra=成'（H-A1）甯=*(ijn例=三=2叫"(一4),9.8*(500-300)x10-3.1.4×150×10-32.97S=178.34rminV91.t=11R2H/211(211n2)'RiyjgH2_v'9.8x50()×IO2成3.141.501.OT=3.323"s=199.4rnin爪=迎=250nn22附证明：抛物体的体积是同底同高园柱体体积的一半匕t=!空一22g4身2-17.木制提升式闸板,宽度B=1.5m,水深H=1.5m,闸板与导槽间的摩擦系数为0.7,求提升闸板需力多少？解：N=P1A=y：BH=；X9800×1.5s=I6537.5jVT=fN=0.7×16537.5=I1.57625N2-18.图示油锻发油装置,将直径d的圆管伸进罐内，端部切成45°角，用盖板盖住，盖板可绕管端上面的钱链旋转，借助绳系上提来开启。若油深H=5m,圆管直径d=6(X)mm,油品相对密度0.85,不计盖板重及跤链的摩擦力，求提升此盖板所需的力的大小。(提示：盖板为椭圆形，要先兑出长轴2b和短轴2a，就可算出盖板面积A=解：由题意=g,=Je=22f4A=mb=3.14XX0.6=0.4，'22P=fiA=98(X)×5×().4<y=1666ON对轴求矩：P(b+yr>-yc)=T2bsm45=T,2、d×-=Td=H=氏H=2×5=7.07msin457.07x0.4-(0.3)'(0.32)=0.0031&7.07x0.4J.yv-yt=-=)'d16660×1.×0.6+0.00318T=11868.7N=11.8687/C/V0.62-19.2511?卧式圆筒形油徽长4.15m,内径2.54m,油品相对密度0.70.油面高度在顶部以上0.20m,求端部例面积上所受的液体总压力的大小和压力中心位苴？解：.J1.nD'(2.5413.14x2.54，.1.r,1.P=",.A=取=0.7x9800×0.2+×=31()71.5N也e=0.274m.(0.2÷1.,27)4yn=y+0=1.47+0.274=1.744m2-20.100Om&半地下罐，所装油品相对密度为0.8,油面上压力0.08大气压。钢板的容许应力为（=1.I76IO8Pa,求好卜.圈钢板所需厚度？（提示：参考工程力学薄壁筒计算原=5m=0.0032解:1,QH4V4x1000V=nH=-7=T411D'×162I1=/%汨=0.08X9800+().8×9800×5=4704()N/m2PD47040x162-2x1.176x10*2-21.某处装置一安全闸门，门宽B为0.6米，门高H为1.O米。距底0.4米处装有闸门横轴，闸门可绕轴旋转。问门前水深h为若干时，闸门即可自行开放？（不计各处的摩擦力）解：法一：hhn>0.4m>1.33rn法二:Pt=pc1.At=仇I8H=9800(-O.7)×0.6×0.6=3528(-0.7)6=.&=况2.8%=9800X(力一0.2)0.6X0.4=2352仍-0.7)0.6X0.6,t-7-12-003,yc1.A,(-0.7)0.60.6(-0.7)0.6×0.4,_J12_10-042加%(-0.2)×0.6×0.43(-0.2)由题意：P/(0.3-e;)P2(O.2+e2)解得：h21.33m2-22.图示两个半圆球形壳，以螺钉相连接。卜.半球固定于地面，其h底部接以测压管，球内装满水，测压管内水面离出球顶Im.球直径2m,试求螺钉所受的总张力。解：螺钉所受的总张力等于上半球所受到的铮水压力F/="K力体=4F缶+R)-：，*；=9800×1(I+1)-×3.4×=4K)29.3V2-23.卧式油城巴径2.2m,长9.6m,油面高出顶部0.2m。密闭时，/油而蒸汽压力为368mm水银柱，油品相对密度0.72,求AA及BB断面处的拉力？解：368mmHg-5004.8nm1.1.06951.1.三0i1.-6.95n0i1.A-A断面：.6=%嗫W=Q72x98(X)XD1.H-1.；A=0.72X98009.6×2.27.15+1.1.-××2.2)=1100756321./vB-B断面：Pott=化A=九I",/"=0.72×98(M)×(1.I+7.15)x2.2×9.6=1.229437.44r2-24.在盛有汽油的容器的底上有一直径da=20mm的圆阀，该阀用绳系于直径d=100mm的圆柱形浮子上。设浮子及圆阀的总质量m=100g,汽油相对密度0.75,绳氏Z=15（）nm,问圆阀将在油面高度H为多少时开启？解：由题：Fi1G+P临界状态%=G+P%=九%P=八根,-z)=mg+</-Hd-d=+Hz4KJ12Z4×0.1×9.8O.I2×O.I511S(1.-J)d-d13.1.4×0.75×9800×(0.P-0.022)0.12-0.02'=0.0177+0.15625=0.174m即H>0.174m2-25.图示水泵吸水管内的圆球形吸入阀，管内液面离H-5m,管外液面高Hz=2m.实心钢球直径D=1.50毫米，材料相对密度8.5,安装在一个直径d=100mm的阀座上。问吸水管内AB液面上需有多大的真空度时，才能将球阀升起？（提示：先分清球阀在垂直方向上受哪些力的作用，再根据压力体去解）解：由题意：P>G,设真空度为人压力体叠加后只剁V柱（I）和V球（t）,产生的向上压力P上匕=胃次一心等囱-%一句向下的力为球冏自重GP上2G时，钝门可启动，相等为临界状态h=4.69也。S)=h=-4.59×IO4Pa)2-26.玻璃制比重计，管下端小球中装有弹丸，管外径2.0cm,小球体枳Vo=IOCm%比盎计的重量m=25g,汽油相对密度为0.70,求比重计淹没在汽油中的深度h?解：F#=Gmg=8=<10+-2.5X9.8=0.7X9.8X(10+3.14×22×h4)h=8.2cm2-27.一木排由直径250鱼米，长10米的圆木结成。用以输送100o牛顿的重物通过河道。设木头的相对衡度为0.8,过河时圆水顶面与水面平齐。间至少需要圆木多少根？_V解：至少需要网水X根仆Gff2y-1.A=IO(XX)+V.v(ry木WX=100OO40(XX)O.2×98OOx3.14×O.252×1O所以，至少I1.根。=10.4第三章流体运动学与动力学基础3-1已知流场的速度分布为u=xy-i-yyj+xyk(1) 屈几元流动？(2) 求(x,y,z)=(1,2,3)点的加速度。解：(1)属二元流动。(3) M,=xy*,it=-7>,.wr=xy3'u.u.u,u.C、，13-C1.46«c、«,=+i+(v-1.+u.-2-=O+.ryyr2.11,+.11,0=-.rv=5.33ctxy'z333u,t&，=u,.1.1.32a1.=-+wa-+m,+u.-=O+.11,*Oy(-y)+=-v'=10.67txyz333Mu.MMC2I%_2116.a.=+u1.-+uy+u.=O+x>,y-y+,11'O=-.vy=5.33C/CKCC，J3-2已知平面流动的速度分布规律为解:ByBX%=石(2+y2)代人得:=>.xdx-ydy=O=>.r2-y2潦线微分方程：片TdxdyyX3-3用直径200mm的管子输送相对密度0.7的汽油，使流速不超过1.2ms,问每小时最多输送多少吨？314解：M=f)Q=pVA=0.7×10(X)×1.2××0.22=26.376依/s=94.95/1434油管输送相对密度0.8的煤油,设计输送量为50th,限制流速不超过0.8ms,需多大管径？解：M=M=OVA=A=a-=曳4pVji4Mi4×50×10(X)36(X)八，“一a=J=J=0.166rn=16611rnpV11V3.14×0.8×1000×0.83-5一离心泵吸入管直径150三,排出管直径100mm,若限制吸入管流速不超过0.7ms,求流量及排出管流速各为多少？解:解:解：Q=¾=0.7X必二0”0.0124n3/54×0.7=1.57511/.?H环自水箱接出一个水龙头，龙头前有压力表。当龙头关闭时，压力表读数为0.8大气压；当龙头开启时，压力表读数降为0.6大气压。如果管子直径为12亳米，何此时的流量为多少？p,=0.8at=81nH2O对11、22列伯努利方程：onnn0.698000V-8+0+0=0+98002gV,=(8-6)=6.26m5Q=V2A=6.2631.4x012=7.08x10-4fs水从井A利用虹吸管引到井B中,设已知体积流量Q=100米/时，H=3米，Z=6米,不计虹吸管中的水头损失，试求虹吸管的管径d及上端管中的负压值必列1、2的伯努利方程：H.+0+0=0+0+%2g匕=J2训=2×9.8×3=7.67m/.VQY陛叵巫电。06.2V2V3.14x7.67列1、3的伯努利方程：0+0+0=(z-7,)+-+-Y2gp=-y(z-1.)+-=-98(K)×6=-58.8×10'Pa=-58.8K,0另解：列2、3的伯努利方程:Y2gV20+0+=z+2gp=-y=-9800x6=-58.8×10-Pa=-58.8K0<,=0.6«/3K为测管路轴线处的流速，装置如图所示的测速管。左管接干水管壁,班山不受流速影响的动压强：右管为90°弯管，量出受流速影响的总压强.把两管连丁1.形管水银压差计上。若h=200皂米，求管轴处的流速？头9相对密度为。85的柴油,由容器A经管路压送到容器B.容器A中液面的表压力为3.6大气压，容器B中液面的表压力为0.3大气压。两容裾液面差为20米。试求从容器A解:输送到容器B的水头损失？列A、B两液面的伯努利方程:O+±+o=2O+O+k%/湘=g咀_2。=U辿幽-2。=电8，0.85×98003-10为测量输油管内流用：，安装了圆锥式流量计。若油的相对密度为0.8,管线直径D=100亳米，喉道直径d=50亳米，水银压差计读数h=40厘米。流量系数0.9,问每小时流量为若干吨？解：QM=PQ=pa-=O-Xx1.(X)Ox0.9×%,里型X、瓯工Q3.6二。8)X9800X044N0.8x9800I5.8256*gj15.8256x3600,“，h=57th3-11为了在直径D=160mm的管线上自动掺入另一种油品，安装了如卜装置：自推管喉道处引出个小支管通入油池内。若压力表读数2.4at,喉道直径d=40mm,T管流量Q=3O1.s,油品相对密度0.9,欲掺入的油品相对密度为0.8,油池油面距喉道高度H=1.5m,如果掺入油量为原输送量的10%,B管水头损失设为0.5m油柱，试决定B管直径以多大为宜？2g解：列11、22的伯努利方程：区+五=区+互Q=V1.At=V2A2=301.s=O.G3m3/sA=亭=理普=00三6=贮=把他空.Um?44Q0.03.i.=I.493mj/sA0.020096匕=Q0.03.10t.=23.89"i/sA20.001256代入伯努利方程:=A+r1493?-23892=2.4X98000+0.9×9800×=-2062637Pa=-0.2at2×9.8列33、4-4的伯努利方程：,)V20+0+0=H+d+-_+r.2gS-Pt=Pi=J1.2.366=3.517s匕=N-%)=j2x98Q2=1.()%=AHR=苧匕=0.003疝Is,瓯,4×0.003d0=-=.=0.033WJVV3.14x3.5173-12图示水箱在水深H=3m处接一水平管线,管线由两种直径出联己知：H=3m.d1-2(hnm.d,=1.()mn.1.1=1.2=10m.hw1.=0.6nH,O.hw,1.mH2求：Q：i,<3)绘制水头线解：对00、22两液面列伯努利方程：H+0+0=0+0+-+(+m,)2g上=H-(1.+,)=3-(I+0.6)=1.4mV2=5.24msQ=AM=5.24X-1.001-=4.I12×IO4n'Is粗管段：4=勺=粤=0()61.1.IU二=0.09,“2g3-13图示输水管路d1<d2<d3若忽略管件处的局部阻力，试绘制其总水头线和测压管水头线的示意图。3-14用80KW的水泵抽水，泵的效率为90%,管径为30cm,全管路的水头损失为1m,吸水管水头损失为02川，试求抽水量、管内流速及泵前其空表的读数。解：Nst=NQ=80X0.9=72KW泵的扬程：H=Z2-z+h-2=29+hw=30mH2N”=汽HnQNa72X1(X)0ti9800碗=0.245m,Is1,4Q4x0.245V=ai23.14x0.3?A1.mf8对11、2一2两液面列伯努利方程:PV10+0+0=2+-1.+0.2Y2gp=J-2-0.2-=-9800×2.2+1I2gJI2×9.8j=-27580.45Pa=27.58KPa3-15图示一管路系统，欲维持其出口流速为20ms,何需多少功率的水泵？设全管路的水头损失为2m,泵的效率为80%,若压水管路的水头损失为1.7m,则压力表上的读数为多少？fti,八1,.20×3.14×0.01*.3«.解：Q=V,A»=1.57×10mIs4V-20-泵的扬程：H=Z2-ZMhw+工=20+2+=42.4ImIg2x9.8N4=QH=98(X)×1.57X1.oTX42.41=652.52W=.=/=8665W0.8对11、3一3两液面列伯努利方程:DV20+0+0+H=1.+-i-+-+1.,1y2g×20=5wy»=/,=9800x(42.41-1-0.31=39035"Pa=390KPaV2g支(2x9.8)另：对33、22两液面列伯努利方程：()+举=19+竺+羊+kv2y4/2gg0+-=19+0+1.7Y2g2gf202-51p=9800×+19+1.7=390360P=390KP2×9.83-16图示离心泵以20m1.h的流量将相时密度0.8的油品从地下潴送到山上洞库泄搬。地下透油面压力0.2大气压，洞库油罐油面压力0.3大气压。设泵的效率0.8,电动机的效率0.9,两罐液面差H=40m,全管路水头损失设为5m,求泵及电动机的额定功率（即输入功率）应为多少？解：对11、2一2两液面列伯努利方程：0+!-+0+/=4O+-+O+1.2p,-P1SU(0.3-0.2)×9.8×1011.H=-i-匕1.+40+5=+45=46.25«/0.898">0Na=M"=0.8X980OX×46.25=20I4.41VN*0.8NiB0.9=2518.06W=2797.84W3-17用8kW的水泵抽水，泵的效率为90%,管径300m,全管路水头损失设为3m水柱，吸入管线的水头损失设为08m水柱。求抽水量、管内潦速及泉前其空度？（提示：因潦量是未知数，能量方程将为一元三次方程，可用试算法求解）解：/Vs=Vsn7=8x0.9=7.2X,VV111I-K2-2两液面列伯努利方程得：NM=yQHH=3+%+儿Q=V2A=-V2V+117.6V2-203.84=01-0.8461+10.9429/-0.8461-10.9429z=>V,=1.692ms1.6921Q=Oo706W?=0.1195/S对11、3两液面列伯努利方程：0+0+0=I+->A.Yo2gz>=J-I-Xi-AwwJ=-9800x(1+0.8+!嗡=I9071.6¼3-18输油管上水平90°转弯处，设固定支座。所输油品相对密度为0.8,管径30011m,通过潦量1001.s,断面1处压力2.23大气压，断面2处用力2.11大气压。求支座受压力大小和方向？解：Q=1001.Zs=O.ImVs=AV1.=AV23.I4xO.324=0.07065Q0.1x473.I4×O.32=1.4154n,P1=2.23«；=2.1854XIO5PaP,=2.1Iar=2.0678×H)X方向动量方程：pi-R,=p(X()-V1)R1=piA+pQVi=2.1854XIOsXo.0X)65+0.8×1000×0.1×1.4154=15553.083,y方向动量:方程：&-%A=Pa匕-0)R,=p2A+pQV2=2X)678×105×0.07065+0.8×1(K)Ox0.1×1.4154=14722239/VR=K+R；=15553.0832+14722.2392=21415.945NR()=arctg=43.43,3-19水流经过60°渐细落头AB,已知A处管径”=0.5m,B处管径Db=O.25m,通过的潦量为01.m's,B处压力Q=1.8大气压。受推力为多少牛顿？解：.孙3.14×0.5',.=-=0.19625n44KDB3.14×0.252,、，b=生=0.049/W440.19625=0.51.ms0.10.049=2.04Ms,摩擦力不计，求弯头所/%=.&”=.765x1.O对A、B列伯努利方程：o+1.+1.=o+-%72gIfi,f2.0-0.511)P1=1.7641.5+9800X=17835O.75Pw"2x9.8P=pA=)7835(X75x0.19625=35OO1.335r=pf1.f1.=1.7640×0.049=8654.625f由动量方程：x：PA-PBcosa-R,=pQ(V1.tcosa-V)=>/?,=30623Ny：P1.tsina+Ry=pQ(VhSina-0)=RV=7671.8JVR=JR：+Rj=31569.38N3-20消防队员利用消火呷筒熄灭火焰，消火唧筒口径d=1.cm,水龙带端部门径D=5cm,从消火唧筒射出的流速V=20ms,求消防队员用手握住消火唧筒所需的力R（设唧筒水头损失为E水柱）？解：Q=V2A2=20x3/：X0.01-=I57x10315K=俱1%艰卜2。=。.8*对11、22列伯努利方程：=98(X)×-2()2-0.8-1+1=209480Pa2x9.8Pt=p1.At=2()948()×3/4：)g=335N动量方程：八6=闻匕一匕）R=100oX1.57X10-X（20-0.8）-411.1045=-38IN消防队员所需力为381N,方向向左。3-21嵌入支座的一段输水管，如图所示，其直径由D=1.5m变化为DM=I1.n,当支座前压力P=4大气压，流量Q=I8m's,试确定渐缩段中支座所承受的轴向力？T解：Q=ViA1.=V2A2,/Q4×1.8z¼=2.3m/sA,3.14×1.2-(i-(j-2.3=1.02»»/j对11、22列伯努利方程：且+£=立+反y2g72gv.i-V?.I2-2.32'P,=p.+-!×=4×9.804+9800X=389855Pa'2g2×9.8由动量方程：f>ii-pi2-K=pQ(Vi-V1.)R=p1.A,-PjAt-PQiy2-V1.)=4×98000×1_389855x3I4?1.-1()OO×1.8×(2.3-1)44=383993.825N(4-)支座所承受的轴向力为381KN,方向向右。3-23水射流以19.8ms的速度从直径d=100mm的喷口射出，冲击一固定的对称叶片，叶片的转角=135»,求射流对叶片的冲击力。解:C.19.8×3.140.12n3.Q=VA=0.15543mIs4pM-%4-R=闻M-VJR=PCM(I-CoSa)=10(M)×0.15543×1.9.8×(1.-cos1.35')=5253.645N第四章流体阻力和水头损失4I用直径100mm的管路输送相对密度0.85的柴油，在温度20C时，其运动粘度为67cS1.,欲保持层流，问平均流速不能超过多少？最大输送