第四章流体在圆管中的流动.doc

第四章 课后作业 4-2 如图4-2所示，水从水箱沿高，直径的铅垂管道流出到大气中。管道的进口损失可忽略不计，沿程损失系数为。试建立管道起始断面处的压力与箱内水位之间的关系式，并求当箱内的水位为多少时此断面的压力等于大气压力。 解：设水箱出流速度为V，以2-2断面为基准，列0-0和2-2断面及1-1和2-2断面的伯努利方程： （ （a） (b) (b)式整理，得： （，整理，得：，即有：）,有： ，则有：，若使流量不随管长变化，则需，即：，整理，有：，有： 4-11 在如图所示的管道系统中，己知、、、、、、、、。其中。沿程、人口、转弯和扩大损失系数分别为、、、、。试求出口流速。 解：设管中的速度为，中的速度为，由连续性方程，有：，则有： (1) 以管轴线为基准，列自由水平面及管路出口的伯努利方程: （2） 将(1)代人(2),有： 解得： 4-19 有如图4-19所示的两根并联管道，一根长，直径，另一根上有一的截门，其长度为，直径。如损失系数,。试确定当流量时二管中的流量的分配情况。计算并联管道中的总能量损失为多少？ 题4-19图 解：（1）由并联管路特性，有： 代人已知条件，有： ，整理，得：，即 （2） 将(1)代人(2),有： ，代入已知条件，得：，代人（，求得： （2）并联管路的总能量损失为： 4-23 有两个其水位差的贮水池，中间有如图所示的管道系统相联。各段管道的尺寸如下：，，沿程损失系数为，。插板阀门的损失系数。试确定此系统中的流量。当插板截门关闭时，问管道系统中的流量将如何变化? 题4-23图 解：(a)以下位贮水池自由液面为基准，列贮水池自由液面的伯努利方程： ，代人已知条件，有 （，代人已知条件， （，解得：，代人已知条件，有： （ （，代人 （，代人（ 则： (b)若插板关闭： 以下位贮水池自由液面为基准，列贮水池自由液面的伯努利方程： ，代人已知条件，有 由连续方程，有: ，代人上式，解得： ，解得： 4-32 如图4-32所示，管路直径，，，，喷嘴直径为，弯头，喷嘴，，试求喷水高度。 题4-32图 解：以喷水口断面为基准，列自由液面及喷水口断面伯努利方程： （1） 由连续方程：，有： （2） 将（2）代入（1），有： 代人已知条件，有：，解得：； 4-33 如图4-33所示管路，从水深的水箱中排水至大气，已知，，，，，，，各管路，阀门的损失系数，突然缩小的损失系数，试求流量。 题4-33图 解：由连续方程： ，有：， 以管路轴线为基准，列自由液面及出水口断面的伯努利方程： 代入已知条件，有： (2) 将(1)代人（2），有： ，解得：，求得：