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1、工程流體力學(xué)基礎(chǔ)作業(yè)
3-25 直立圓管直徑10mm，一端裝有5mm的噴管，噴管中心到1截面的距離為3.6m，從噴管出口排入大氣的水流出口速度為18m/s，不計(jì)摩擦損失，計(jì)算截面1處的計(jì)示壓強(qiáng)。
解：mm，mm，m/s，m，kg/m3
由連續(xù)方程 m/s
由伯努利方程
Pa
3-33 消防水槍水平工作，水槍進(jìn)口直徑mm，出口直徑mm，水槍工作水量L/min，試確定水槍對(duì)消防隊(duì)員的后坐力。
解：m3/s
m2
m2
m/s
m/s
由伯努利方程
Pa
由動(dòng)量方程
噴管對(duì)水的作用力
水對(duì)噴管的作用力
2、為，方向向右。
考慮管內(nèi)靜壓對(duì)后端的作用力，合力為N，方向向左。
5-1 用管徑mm的圓管輸送石油，質(zhì)量流量kg/h，密度kg/m3，石油冬季時(shí)的運(yùn)動(dòng)黏度為m2/s；在夏季時(shí)，m2/s，試求冬、夏季石油流動(dòng)的流態(tài)。
解：速度m/s
層流
湍流
5-5 輸油管的直徑mm，長(zhǎng)m，出口端比進(jìn)口端高m，輸送油的質(zhì)量流量kg/h，油的密度kg/m3，進(jìn)口端的油壓Pa，沿程損失系數(shù)，求出口端的油壓。
解：面積m2
平均速度m/s
沿程損失m
伯努利方程
Pa
3、
5-9 內(nèi)徑為6mm的細(xì)管，連接封閉容器A及開(kāi)口容器B，容器中有液體，其密度為kg/m3，動(dòng)力黏度Pas，容器A上部空氣計(jì)示壓強(qiáng)為kPa。不計(jì)進(jìn)口及彎頭損失。試問(wèn)液體流向及流量。
解：勢(shì)能水頭m
m
故A→B
假設(shè)為層流
哈根-泊肅葉公式m3/s
檢驗(yàn)m/s
故不是層流
按湍流光滑管計(jì)算
m/s
m3/s
5-11 在管徑mm、管長(zhǎng)m的圓管中流動(dòng)著℃的水，其雷諾數(shù)。試求當(dāng)管內(nèi)壁為mm的均勻沙粒的人工粗糙管時(shí)，其沿程能量損失。
解：
故在湍流粗糙管過(guò)渡區(qū)
黏度 Pas
平均速度 m/s
沿程損失
mH2O
4、
5-28 在分支管道系統(tǒng)中，已知m，m，m，m；m，m，m，m；m，m，m，m；m2/s。水泵的特性數(shù)據(jù)為，當(dāng)流量為0、1m3/s、2m3/s、3m3/s時(shí)，對(duì)應(yīng)的壓頭為42m、40m、35m、25m，試求分支管道中的流量、、。
解：相對(duì)粗糙度，，。
擬合水泵特性曲線
水泵吸入端靜水頭
水泵壓出端靜水頭
設(shè)節(jié)點(diǎn)靜壓頭
節(jié)點(diǎn)總壓頭
各段壓頭損失
查λ
檢驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處的連續(xù)性。
試取水泵流量.5m3/s
qV1
1.5
1.56
1.59
v1
1.90986
1.
5、98625
2.02445
hs
4.814
4.799
4.871
Hp
38
37.698
37.541
hp
42.814
42.497
42.412
Re1
1.90986E6
1.98625E6
2.02445E6
λ1
0.0142
0.0142
0.0142
hf1
2.641
2.856
2.967
hj
40.173
39.641
39.445
hjT
40.359
39.842
39.654
hf2
10.359
9.842
9.
6、654
λ2
0.015
0.0143
0.0143
0.0143
v2
3.35968
Re2
1.67984E6
qV2
0.67562
0.65855
0.65223
hf3
15.359
14.842
14.654
λ3
0.019
0.0192
0.0192
0.0192
v3
3.44834
Re3
2.06901E6
qV3
0.96991
0.95344
0.94738
qV2+qV3
1.646
1.612
7、
1.600
5-29 由兩個(gè)環(huán)路組成的簡(jiǎn)單管網(wǎng)，已知m，m，m；m，m，m；m，m，m；m，m，m；m，m，m；管網(wǎng)進(jìn)口A和出口B處水的流量為1m3/s。忽略局部損失，并假定全部流動(dòng)處于湍流粗糙區(qū)，試求經(jīng)各管道的流量。
解：相對(duì)粗糙度，。
沿程損失系數(shù)，。
試取流量值，且滿足 m3/s
計(jì)算各管道損失
其中，，，，。
檢驗(yàn)每個(gè)環(huán)路是否滿足
不滿足則修正流量。
qV1
0.6
0.65
0.64
qV2
0.4
0.35
0.36
qV3
0.1
0.15
0.15
qV4
0.
8、7
0.8
0.79
qV5
0.3
0.2
0.21
hf1
11.426
13.410
13.001
hf2
15.498
11.865
12.553
hf3
0.097
0.218
0.218
hf4
15.553
20.314
19.809
hf5
39.798
17.688
19.501
6-3 空氣[γ=1.4，R=287J/(kgK)]在400K條件下以聲速流動(dòng)，試確定：①氣流速度。②對(duì)應(yīng)的滯止聲速。③對(duì)應(yīng)的最大可能速度。
解
9、：m/s
m/s
m/s
m/s
6-6 空氣管流[γ=1.4，R=287.43J/(kgK)]在管道進(jìn)口處K，Pa，m/s，cm2，在管道出口處K，Pa，m/s，試求進(jìn)出口處氣流的各種狀態(tài)參數(shù)：T0，p0，ρ0，Tcr，pcr，ρcr，λ，vmax。
解：進(jìn)口處：
m/s
kg/m3
K
Pa
kg/m3
K
Pa
kg/m3
m/s
m/s
出口處：
m/s
kg/m3
cm2
K
Pa
kg/m3
K
Pa
kg/m3
m/s
m/s
10、
6-11 空氣氣流在收縮噴管截面1上的參數(shù)為Pa，K，m/s，mm，在出口截面2上馬赫數(shù)為，試求出口的壓強(qiáng)、溫度和直徑。
解：m/s
K
Pa
mm
或 kg/m3
kg/m3
m/s
mm
9-1 空氣穩(wěn)定地流過(guò)一等截面管，在某截面處，氣流的參數(shù)Pa，K，m/s，求發(fā)生在狀態(tài)1處的正激波波后的壓強(qiáng)、溫度和速度。
解： J/(kgK)
m/s
Pa
K
m/s
9-2 氣體在管道中作絕熱流動(dòng)并產(chǎn)生一個(gè)正激波。已知在激波上游截面處， K，m/s，kPa；激波下游截面處，K。試求激波下游截面處的、、，并與上游截面處的值進(jìn)行比較。
解：設(shè)
由解得
m/s
J/(kgK)
m/s
kPa
kg/m3
9-7 一拉瓦爾噴管出口面積與喉部面積之比A1/Acr=4。空氣通過(guò)噴管并在A/Acr=2處產(chǎn)生一正激波。已知波前的滯止壓強(qiáng)kPa，試求出口處的壓強(qiáng)。
解：求激波前的馬赫數(shù)
由解得
激波前壓強(qiáng) kPa
激波后壓強(qiáng) kPa
激波后馬赫數(shù)
激波后的總壓 kPa
激波后的相當(dāng)臨界截面積
由得出口馬赫數(shù)
出口壓強(qiáng)kPa
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