第三章 - - 水动力学基础

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计算总流的动能修正系数α。

题3-16图 题3-17图

3-17 有一管路,由两根不同直径的管子与一渐变连接管组成(见图示)。已知dA为200mm,dB为400mm;A点的相对压强pA为0.7大气压,B点的相对压强pB为0.4大气压;B点处的断面平均流速vB为1m/s。A,B两点高差Δz为1m。要求判别流动方向,并计算这两断面间的水头损失hw。

3-18 为了测量石油管道的流量,安装一文丘里流量计(题3-18图)。管道直径d1为20cm,文丘里管喉道直径d2为10cm,石油密度ρ为850kg/m,文丘里管的流量系数μ=0.95。现测得水银差压计读数hp为15cm,问此时石油流量Q多大?

题3-18图 题3-19图

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3-19 一孔板流量计,如题3-19图所示,开孔孔径d0=6.5mm,管子直径d=152mm,相应的流量系数μ=0.61。孔板前后接一水银差压计,若水银柱高差hp=18.4cm,求管中水流量。

3-20 如题图所示,一盛水的密闭容器,液面上气体的相对压强p为0.5大气压。若在容器底部接一段管路,管长为4m,与水平面夹角30°,出口断面直径d为50mm。管路进口断面中心位于水下深度H为5m处,水出流时总的水头损失hw为2.3m,求水的流量Q。

题3-20图

3-21 一水平变截面管段接于输水管路中,管段进口直径d1为10cm,出口直径d2为5cm(题3-21图)。当进口断面平均流速v1为1.4m/s,相对压强p1为0.6大气压时,若不计两断面间的水头损失,试计算出口断面的相对压强p2。

题3-21图 题3-22图

3-22 水轮机的直锥形尾水管见图示。已知A-A断面之直径dA为0.6m,流速vA为6m/s,B-B断面之直径dB为0.9m,若由A流至B的水头损失hw=0.14

(1)当z为5m时, A-A断面的真空压强pvA; (2)当允许真空度

pvArvA2g2,试计算:

为5.1m水柱时,A-A断面的位置z等于多少?

题3-22图

题3-21图

3-23 如图所示水管通过的流量等于9l/s。若测压管水头差h为100.6cm,直径d2为5cm,试确定直径d1。假定水头损失可忽略。

题3-23图 题3-24图

3-24 水箱中的水从一扩散短管流到大气中(题3-24图)。若直径d1为100mm,该处绝对

压强p1为0.5大气压,而直径d2为150mm,求水头H。水头损失可忽略不计。

3-25 一大水箱的水通过一铅垂管与收缩管嘴流入大气(见图示)。直管直径d为10cm,收缩管嘴出口断面直径dB为5cm,若不计水头损失,求直管中A点的相对压强pA。铅垂方向尺寸如图所示。

题3-25图 题3-26图

3-26 在水平的管路中所通过的水流量Q=2.5l/s,直径d1为5cm,d2为2.5cm,相对压强p1为0.1大气压。两断面间水头损失可忽略不计。问:连接于该管收缩断面上(见图示)的水管可将水自容器内吸上多大高度h?

3-27 离心式风机借集流器A从大气中吸入空气(见图示)。在直径d为200mm的圆柱形管段接一根玻璃管,管的下端插入水槽中。若玻璃管中的水面上升H为150mm,求集流器的空气流量Q。空气的密度ρ为1.29kg/m3。

题3-27图 题3-28图

3-28 一矩形断面平底的渠道,其宽度B为2.7m,河床在某断面处抬高0.3m,抬高前的水深为1.5m,抬高后水面降低0.12m(如图示)。若水头损失hw为尾渠流速水头的一半,问流量Q等于多少?

3-29 一水平喷射水流作用在铅垂平板上(水平图如图所示),射流的流量Q=10 l/s,流速v=1m/s,求射流对该平板的作用力F。

题3-29图 题3-30图

3-30 如题3-30水平图所示,水自喷嘴射向一与其交角成60°的光滑平板上(不计摩擦阻力)。若喷嘴出口直径d为25mm,喷射流量Q为33.4 l/s,试求射流沿平板向两侧的分流流量Q1与Q2,(喷嘴轴线水平见图示)以及射流对平板的作用力F。假定水头损失可忽略不计。

3-31 将一平板放在自由射流之中,并垂直于射流的轴线,该平板截去射流量的一部分Q1,并引起射流的剩余部分偏转(见图示)。已知v为30m/s,Q为36l/s,Q1=12 l/s,试求射流对平板的作用力R以及射流偏转角θ。不计摩擦力与重力的影响。

题3-31图 题3-32图

3-32 嵌入支座内的一段输水管,其直径由d1为1.5m变化到d2为1m(见图示)。当支座前的压强p=4个大气压(相对压强),流量Q为1.8m/s时,试确定渐变段支座所受的轴向力R。不计水头损失。

3-33 水流通过变截面弯管(见图示)。若已知弯管的直径dA为25cm,dB为20cm,流量Q为0.12m/s。断面A-A的相对压强pA为1.8大气压,管轴线均在同一水平面上,求固定此弯管所需的力Fx与Fy。可不计水头损失。

题3-33图 题3-34图

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3-34 水由一容器经小孔口流出(见图示)。孔口直径d为10cm,若容器中水面高度H为

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