1、习题课习题课赵存友赵存友 1.1.圆管层流过流断面上的切应力分布为：圆管层流过流断面上的切应力分布为：在过流断面上是常数；管轴处是零，且与在过流断面上是常数；管轴处是零，且与半径成正比；管壁处为零，向管轴线性增大；半径成正比；管壁处为零，向管轴线性增大；抛物线分布。抛物线分布。2 2在圆管湍流中，过流断面流速分布符合在圆管湍流中，过流断面流速分布符合 A A均匀规律；均匀规律；B B直线变化规律；抛物线规律；直线变化规律；抛物线规律；对数曲线规律对数曲线规律 3 3在圆管层流中，过流断面流速分布符合在圆管层流中，过流断面流速分布符合 均匀规律；直线变化规律；抛物线规均匀规律；直线变化规律；抛物
2、线规律；对数曲线规律。律；对数曲线规律。3 3圆管层流，实测管轴线上的流速为圆管层流，实测管轴线上的流速为m/sm/s。则断。则断面平均流速为面平均流速为 4m/s4m/s；.m/sm/s；2m/s2m/s；2.5m/s2.5m/s。8 8圆管湍流粗糙区的沿程阻力系数圆管湍流粗糙区的沿程阻力系数 与雷诺数与雷诺数e e有关；有关；与管壁相对粗糙度与管壁相对粗糙度d d有关；有关；与与ReRe和和d d有关；与有关；与ReRe和管长和管长l l有关有关 9 9理想液体在流动过程中理想液体在流动过程中,流层之间的切应力为流层之间的切应力为 零；粘性切应力零；粘性切应力1 1；惯性切应力；惯性切应力
3、2 2；1 12 2。1010实际液体在湍流状态，其流层间的切应力为实际液体在湍流状态，其流层间的切应力为 零；粘性切应力零；粘性切应力1 1；惯性切应力；惯性切应力2 2；1 12 2。1111在湍流状态下，流场固定空间点的瞬时流速为在湍流状态下，流场固定空间点的瞬时流速为 时间平均流速时间平均流速 ;脉动流速脉动流速v v；断面平均流速；断面平均流速v v；。vvv 12.并联长管、两管的直径相同，沿程阻力系并联长管、两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度数相同，长度L L2=3L L1，通过的流量为，通过的流量为q1 1q2 2；q1 11.5q2 2；q1 11.73q2 2；q1=3
4、q13、两节点连接并联管段、两节点连接并联管段1、则、则、两节点间的水头损失为两节点间的水头损失为h hfabfab=h hf1f1+h hf2f2+h hf3f3;h hfabfab=h hf1f1+h hf2f2;h hfabfab=h hf2f2+h hf3f3;h hfabfab=h hf1f1=h hf2f2=h hf3f3。14长管并联管道各并联管段的长管并联管道各并联管段的A.水头损失相等水头损失相等;B.水力坡度相等水力坡度相等;C总能量损总能量损失相等失相等;D通过流量相等。通过流量相等。例1 例2 例3 例例4 4 消防队水龙带直径消防队水龙带直径d d1 1=20mm,=
5、20mm,长长l l1 1=20m=20m。末端喷嘴直径。末端喷嘴直径d d2 2=10mm,=10mm,入口损失入口损失1 1=0.5=0.5，阀门损失，阀门损失2 2=0.5=0.5，喷嘴，喷嘴3 3=0.1=0.1（相对于喷嘴出口速度），沿程阻力系数（相对于喷嘴出口速度），沿程阻力系数=0.03=0.03，水箱表，水箱表压强压强p p0 0=4Bar,=4Bar,h h0 0=3m,=3m,h h=1m,=1m,试求出口速度试求出口速度v v2 2。解：对水箱液面解：对水箱液面和喷嘴出口列伯和喷嘴出口列伯努利方程。取地努利方程。取地面为基准面为基准 22200112012311 1220
6、42012201234112()(1)222;0()1216m/spvlvvhhggdggAvA v vpldvhhgddgv 例例5 例6 如图所示，在水平面上弯管，若已知弯管如图所示，在水平面上弯管，若已知弯管直径直径 mm，mm，压强，压强 kPa，流量，流量 m3/s，忽略摩擦，忽略摩擦，求水对弯管的作用力。求水对弯管的作用力。1600d 2300d 1140p 0.425Vq 解：解：（1）用连续性方程计算 和AvBv122144 0 4251.50.6Q.vd222244 0 4256.020.3Q.vd.m/sm/s(2)用能量方程式计算2p 2p210.1152vg221.84
7、92vgmm2212211409 810.115 1.849122.9822vvppg.()gg kPa (3)将流段做为隔离体取出，建立图示坐标系，弯管对流体的作用力的 F 分力为 ，列出两个坐标方向的动量方程式，得XYFF和2222cos45(cos450)4ypdFQ v22112221cos45(cos45)44xpdpdFQ vv将本题中的数据代入：22112221cos45(cos45)44xVFpdpdqvv=32.27KN 2222cos45cos454yVFpdq v=7.95 KN 22xyFFF33.23kN 10tan13.83yxFFFF水流对弯管的作用力大小与相等，方向与F相反。
