水力学习题评讲3.ppt

3.36 水流从喷嘴中水平射向一相距不远的静止壁面，接触 壁面后分成两段并沿其表面流动，其水平面图如题3.36图 所示。设固壁及其表面的液流对称于喷嘴的轴线。若已知 喷嘴出口直径d＝40mm，喷射流量Q为0.0252m3/s，求： 液流偏转角θ分别等于60°，90°与180°时射流对固壁的 冲击力FR，并比较它们的大小。 解：取渐变流断面0-0，1-1， 2-2以及液流边界面所围的封 闭面为控制面，重力垂直于 射流平面，略去机械能损失， 由总流的伯诺里方程得： 总流的动量方程在x轴上的投影为： FR=FR’(方向相反) ：(固壁凸向射流) ：(固壁为垂直平面) ：(固壁凹向射流) 解：取渐变流断面1-1及2-2， 以2-2断面为基准面，写1-1 断面到2-2断面间水流的能量 方程： 3. 38 有一沿铅垂直立墙壁铺设的弯管如题3.38图所示，弯头 转角为90°，起始断面1-1与终止断面2-2间的轴线长度 L 为 3.14m，两断面中心高差ΔZ为2m，已知1-1断面中心处动水 压强pl＝117.6kN／m2，两断面之间水头损失hw＝0.1m，已知 管径d=0.2h，试求当管中通过流量Q＝0.06m3/s时，水流对弯 头的作用力。 * * 解：由 得： 又由连续性方程：Q1=Q2或v1A1=v2A2 得： 3.6如图所示自来水管直径d1=200mm，通过流量Q=0.025m3/s， 求管中的平均流速v1；该管后面接一直径d2=100mm的较细水 管，求断面平均流速v2。 3.7 在图示管路水流中，过水断面上各点流速按下列抛物线 方程轴对称分布： 式中水管半径r0为3cm， 管轴上最大流速umax为0.15m/s。试求管流流量Q 与断面平均 流速v。 解：由题意 。 3.8 题3.8图所示输送海水的管道，管径d＝0.2m，进口断面 平均流速v=1m/s，若从此管中分出流量 ，问 管中尚余流量Q2等于多少？设海水密度为1.02×103kg/m3，求 重量流量 解： 由有分流情况的连续性方程知：Q=Q1+Q2 解：以管轴线0-0为基准线，写A→B的伯方程： (1) 3.11 利用毕托管原理测量输水管中的流量（题3.11图）， 已知输水管直径d为200mm，测得水银压差计读数hp为 60mm，若此时断面平均流速v=0.84uA，式中uA是毕托管 前管轴上未受扰动之水流的A点的流速。问输水管中的流 量Q多大？ 又由水银压差计公式： 在本题中：zA=zB=0，故知： (2) 将(2)代入(1)中得： 解：过水断面分别选择1，2，3点 处；认为1点水面恒定，选择2点为 基准面：对1点和2点之间建立伯诺 里方程 v2=8.28 m/s 3.12 一个水深1.5m，水平截面积为3m×3m的水箱（题3.12图），箱底接一直径d=200mm，长为2m的竖直管，在水箱进 水量等于出水量情况下作恒定出流，试求点3的压强。略去水 流阻力，即hw=0。 P3=-1 m水柱. 由连续性方程可知 v3=v2=8.28 m/s 对3点和2点之间建立伯诺里方程 v2=8.28 m/s 3-14 有一输水管路，由两根直径不同的等径管段与一直径渐变 的管段组成，dA＝200mm，dB = 400mm，A点的相对压强 pA为 0.7个大气压，B点的相对压强pB=0.4个大气压，B点处的断面平 均流速vB=1m/s。A、B两 点高差Δz＝1m。要求判 明水流方向，并计算这两 断面间的水头损失hw。 解：设OA连线为基准面， 列A?B的伯努利方程： 假设水流由A?B，则 dA＝200mm， dB = 400mm， pA=0.7个大气压， pB=0.4个大气压， vB=1m/s。 Δz＝1m。 又由连续方程有 所以 pA=0.7个大气压， pB=0.4Pa， vB=1m/s。 Δz＝1m。 解：文丘里管常数 流量 3.15 为了测量石油管道的流量，安装一文丘里流量计（题3.15 图）。管道直径d1=20cm，文丘里管喉道直径d2＝10cm，石油 密度ρ＝850kg/m3，文丘里管流量系数μ＝0.95，水银压差计 读数hp＝15cm，问此时石油流量Q为多大？ 解：以1-1水平面为基准面， 写1-1到2-2断面的能量方程 又由连续性方程： 3.17 题图示一文丘里流量计，水银压差计读数为360mm， 若不计A、B 两点间的水头损失，试求管道中的流量。已知 管道直径d1=300mm，喉段直径d2＝150mm，渐变段AB长为 750mm。 对压差计，N-N为等压面，故有： 解：选择A3截面作为基准面， 对A0和A3截面之间建立伯诺里方程 v3=