第三章液流型态及水头损失习题.pptVIP

第三章习题解答 3-3 一矩形渠道，底宽为200cm，水深为15cm，若水流流速为0.5m/s，水温为20℃，试判断其流动型态。 解： 当t＝ 20℃时， ?＝0.0101 cm2/s 故渠道流态为紊流 3-5 某二元明渠均匀流的流速分布规律为，如图所示。 （1）断面平均流速v与表面流速u0的比值是多少？ （2）求流速分布曲线上与断面平均流速相等的点的位置，即ym=？ 3－5解： （1）单位宽度明渠通过得流量为 断面得平均流速 （2） 当ux＝v时，即 3-7试求前题圆管中，通过的流量为5000 cm3/s， 20000cm3/s，200000cm3/s时，液流型态各为层流还是紊流？若为紊流应属于光滑区、过渡粗糙区还是粗糙区，其沿程阻力系数各为若干？若管段长度为100m，问沿程水头损失各为若干？ 解： （1）当 故水流为紊流 判别紊流属于何区 （2）当 且 属于过渡粗糙区 故采用柯列布鲁克－怀特公式求λ （3）当 属于粗糙区，故采用尼库拉兹公式 求出的λ值与假设相符合 通过上述计算说明同一个管径的水管中流过不同的流量Q，其管壁可以是光滑区，或过渡粗糙区，也可以是粗糙区。 若l＝100m，求hf （1） （2） （3） 3-8 为了测定AB管段的沿程阻力系数λ值，可采用如图所示的装置。已知AB段的管长l为10m，管径d为50mm。今测得实验数据： （1）A、B两测压管的水头差为0.80m， （2）经90秒钟流入量水箱的水体积为0.247m3。试求该管段的沿程阻力系数λ值。 3－8 解：流量 3-10 为测定90°弯管的局部水头损失系数ζ值，可采用如图所示的装置。已知AB段管长l为l0m，管径d为50mm，该管段的沿程阻力系数λ为0.03，今测得实验数据： （1）A、B两测压管的水头差为0.629m （2）经2分钟流入量水箱的水量为0.329m3。试求弯管的局部水头损失系数ζ值。 3－10 解：流量 3-11 如图所示，水从水箱A流入水箱B，管路长l为25m，管径d为25mm，沿程阻力系数λ为0.03，管路中有两个90°弯管(d/p)=1及一个闸板式阀门(a/d)=0.5 ，当两水箱的水位差H为1.0m时，试求管内通过的流量为若干？ 3-11 解：以B水箱的水面为基准面，列1－1，2－2断面的能量方程 3.12 水平突然扩大管路，如图所示，已知：直径d1=5cm，直径d2＝10cm，管中流量Q＝20l/s，试求：U形水银比压计中的压差读数Δh。 3.13 一直径沿程不变的输水管道，连接两水池，如图所示，已知管道直径d＝0.3m，全管长l＝90m，沿程阻力系数＝0.03，进口局部水头损失系数1＝0.5，折弯局部水头损失系数2=0.3，出口水头损失系数3＝1.0，出口在下游水面以下深度h2=2.3m，在距出口30m处设有一“U”型水银测压计，其液面h＝0.5m，较低的水银液面距管轴1.5m，试确定：(1) 通过的流量Q以及两水池水面差Z；(2) 定性绘出总水头线及测压管水头线。 * 解： 以N—N 为等压面， 求得2－2 断面的压强为 以下游水池水面基准面写断面1-1，3-3能量方程 以管轴中心线为基准面，写2-2，3-3 断面的能量方程 (4) 水头线绘制 （自由出流） 2 总水头线 测压管水头线 v 0 H H 0 基准面 v 0 2g （淹没出流） (4) 水头线绘制 测 压 管 水 头 线 总 水 头 线 v2/2g Z v0=0 v2=0 测压管水头线和总水头线的绘制步骤： 水力学 a.根据各管的流量 ，计算相应的流速 ， 沿程水头损失 和局部水头损失 b.自管道进口到出口，计算每一管段两端的总水头值，并绘出总水头线。 c.自总水头线铅直向下量取管道各个断面的流速水头值，即得测压管水头线。 （3）绘制总水头线和测压管水头线的原则 水力学 a.绘制总水头线和测压管水头线时， 沿管长均匀分布； 发生在局部的管段上，则在该断面上有两个总水头，一个是局部损失前的，一个是局部损失后的。 b.在绘制总水头线时，应注意进口的边界条件 图5-3 管道的进口边界 水力学 3）在等直径管段中，测压管水头线与总水头线是平行的。 4）在绘制总水头线时，应注意出口的边界条件 图5-4 管道出口的边界