中國石油大學華東工程流體力學答案.pdf

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2 0 1 4 / 6 / 3 1 5 - 5 H 1 1 1 1 0 0 0 2 5 0 0 . 0 2 5 L m D m m l = = = 2 2 2 5 0 0 2 0 0 0 . 0 2 6 L m D m m l = = = 2 5 /q L s= 2 5 /Q L s= 1 3 2 2 2 2 3 1 2 2 1 4 4 25 10 0.79 6 / 3.14 0.2 4( ) 4 50 10 1.01 9 / 3.14 0.25 Q Q q Q v m s D Q q v m s D p p - - = + = = = + = = = 解 ： 求 圖 示 串 聯(lián) 管 路 按長 管計 算所 需的 水頭 H =? 5 - 5 H 1 1 1 1 0 0 0 2 5 0 0 . 0 2 5 L m D m m l = = = 2 2 2 5 0 0 2 0 0 0 . 0 2 6 L m D m m l = = = 2 5 /q L s= 2 5 /Q L s= 1 2 2 2 7 .4 ( 0 .0 3 ) 2 f f H h h m v m g = + = = 2 3 2 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 10 1.01 9 0.02 5 2 0.25 19.6 5.30 500 0.796 0.026 2 0.2 19.6 2.10 f f L v h D g m L v h D g m l l = = = = = = UnRegister ed 2 0 1 4 / 6 / 3 2 5 - 6 . Q = 1 0 0 L/ s ,確 定 Q 1 , Q 2 及 A B 間的水 頭損失 ( ) ( ) ( ) 2 1 1 1 1 2 1 2 1 2 2 2 1 2 3 2 2 2 13 3 3 2 3 2 2 1 1 1 2 3 1 2 2 3 3 2 1 1 16 2 16 2 16 2 2.5 6 1.6 6 0.8 05 1.8 05 0.1 / 0.0 55 / , 0.0 45 / 4.2 9 f f f f f f f L Q h D g Q Q L h h h h D g Q QL h D g Q Q Q Q Q Q Q Q Q m s Q m s Q m s h m l p l p l p = - = = + - = = - = = + = = = = = 解 ： 1 1 1 1000 250 0. 025 L m D mm l = = = 1 Q 2 2 2 9 0 0 3 0 0 0 . 0 2 4 L m D m m l = = = 3 3 3 3 0 0 2 5 0 0 . 0 2 5 L m D m m l = = = Q 2 Q 5 - 7 n 圖 中 一 根 管 長 L 1 =30m ， 直 徑 d 1 =50m m ， 另 一 根 管 長 L 2 =50m ， 直 徑 d 2 =100m m ， 閥 門 的 局 部 阻 力 系數(shù) ζ = 3 ， 假 設(shè)沿 程阻 力 系 數(shù) λ 1 =0.04 和 λ 2 =0.03 。 試 求流 量 在 兩 并 聯(lián) 管 路 中是 如何 分配 的 ？ 并 聯(lián) 管路 中水 頭損 失又為 多 少 ？ 1 2 Q Q Q= + 3 3 25 10 m / sQ - = 解 ： 并 聯(lián) 管 2 需 考 慮局 部水 頭損 失 ： L 1 , d 1 L 2 , d 2 Q 2 2 1 2 2 f f v h h g z= + 2 2 1 1 2 2 1 2 1 2 ( ) 2 2 L v L v d g d g l l z= + UnRegister ed 2 0 1 4 / 6 / 3 3 5 - 7 3 3 25 10 m / sQ - = L 1 , d 1 L 2 , d 2 Q 2 2 2 15 4 4 2 2 2 14 2 1 30 50 0 .04 ( 0.03 3 ) 0.0 5 0.1 0.1 24 0.1 18 0 .05 4.61 Q Q Q Q Q Q = + = = 2 21 1 2 2 1 22 2 1 1 2 2 4 4 ( ) ( ) ( ) L Q L Q d d d d l l z p p = + 3 1 2 5 1 0 / 5 .6 1Q - = 3 3 1 4 .4 6 1 0 m / sQ - = 3 3 2 2 0 .5 4 1 0 m / sQ - = 2 3 2 1 1 15 2 5 2 1 16 30 8 0.0 4 ( 4.4 6 10 ) 6.3 2 2 0.0 5 9.8 3.1 4 f L h Q m d g l p - = = = 5 - 8 . A 20m B 19m C D 5m 2 0 0 0 5 2 0 2 5 2 2 1 1 1 5 2 1 3 1 3 2 0 1 16 2 500 16 0.1 0.02 5 10.6 0.25 19.6 3.14 16 15 10.6 2 0.03 4 / 0. 066 / f C D f C D A D f A C f C D f A C h L Q h d g m z z h h L Q h d g Q m s Q Q Q m s l p l p = = = = + + = - = = - = 解 ： 分 支 管 路 , 串 聯(lián) ， 先 求 ＝ C D 管 由 A 、 B 聯(lián) 合 供 水 ， Q 0 =100L / s ,求 Q 1 ， Q 2 ， d 2 。 UnRegister ed 2 0 1 4 / 6 / 3 4 5 - 8 . A 20m B 19m C D 5m 2 2 2 2 5 2 2 2 1 6 3 .4 2 0 . 2 4 2 B D f B C f C D f B C z z h h L Q h m d g d m l p = + + = = = 5 - 9 1 2 1 2 1 1 257 , 0.86 , 6 30 , 50 , 2 , 1 ) ? ? 2) 10 305 , ? D m m s c St z z m p a t p at Q i k m D m m Q Q n= = = - = = = = = = - = 原 油 ， 求 變 徑 1 2 1 2 4 . 7 5 3 1 . 7 5 0 . 2 5 5 2 4 ( 50 2) 10 30 607 0. 86 0. 093 / 0. 024 6 4 1. 8 / , R e 769 39 10 , 607 0. 012 5 10 f f f f p p z z h h m h D Q m s L Q v D v m s D h i L g g n p n + = + + - = + = = = = = = = < = = = 解 ： 1) 設(shè) 變 徑 前 后 均 為 水 力 光 滑 區(qū) 流 態(tài) 符 合 UnRegister ed 2 0 1 4 / 6 / 3 5 5 - 9 4 4 0 . 2 5 1 . 7 5 1 4 . 7 5 4 . 7 5 1 3 1 1 4 1 0 1 0 2 ) 0 . 0 2 4 6 ( ) 6 0 7 0 . 0 9 9 6 / 7 . 1 % f h Q D D Q m s Q Q Q n = + = = - = 5 - 1 3 保 證 自 流 式 虹 吸 管 中 液體 流量 ， 只 計 沿 程 水 頭 損 失 ， 已知 ： 保 證 層 流 ， d 應(yīng) 為 多 少 ？ l / 2 處 A 斷 面 上 的 極 限 真 空 為 h V = 5 . 4 m 水 柱 ， 輸 油 管 在 貯 油 池油 面以 上 的 最 大 允 許 高 度 h max = ？ 3 3 4 2 3 1 1 0 / , 2 , 4 4 , 1 0 / , 9 0 0 /Q m s h m l m m s k g mn r - - = = = = = h 1 h 1 / 2 l , d A 1 / 2 l , d UnRegister ed 2 0 1 4 / 6 / 3 6 5 - 1 3 解 ： 1 ) 按 層 流 計 算 ， 對兩 池液 面 1 - 1 , 2 - 2 列 能量 方程 3 3 4 2 3 1 1 0 / , 2 , 4 4 , 1 0 / , 9 0 0 /Q m s h m l m m s k g mn r - - = = = = = 2 1 2 f l v h h d g l= = h 1 h 1 / 2 l , d A 1 / 2 l , d 1 4 4 . 1 5 2 Q l h d n = = 3 4 4 1 4 . 1 5 1 0 1 0 4 4 2 0 . 0 5 5 d m - - = = 1 1 2 2 2 2 1 2 4 6 4 4 R e 2 l Q h d d gp = 5 - 1 3 2 ) h V = 5 . 4 m 水 柱 ,對 1 - 1 , 3 - 3 列能 量方 程 3 3 4 2 3 1 1 0 / , 2 , 4 4 , 1 0 / , 9 0 0 /Q m s h m l m m s k g mn r - - = = = = = 2 m a x 0 2 A f p v h h gg = + + + 2 m a x 5 . 4 0 . 4 2 1 4 . 9 9 0 . 9 1 9 . 6 h m= - - = h 1 h 1 / 2 l , d A 1 / 2 l , d 1 1 2 2 3 3 2 1 m a x 2 2 A p hv h gg = - - - 3 2 2 4 4 1 0 0 . 4 2 / 3 . 1 4 0 . 0 5 5 Q v m s dp - = = = UnRegister ed 2 0 1 4 / 6 / 3 7 5 - 16 h v H 2 3 1 . 5 0 . 7 5 2 2 0 . 0 0 3 6 3 / 4 v h m H H m d Q g H m s p m = = = = = 解 ： d=0.03m ,圓 柱 形 外管 嘴 。 管 嘴內(nèi) 的真 空度 1.5m ， 求 Q 。 5 - 1 7 n 已 知 x = 4 . 8 m , y = 2 m , H = 3 m n 求 ： 孔 口 的 流 速 系 數(shù) 2 2 1 gty tvx c = = 9. 8 4. 8 7. 51 3 / 2 2 2 c g v x m s y = = = g v H c 2 )1( 2 孔 x+= 7. 51 3 0. 98 2 2 9. 8 3 c v gH f = = = 流 速 系 數(shù) H p 0 y x 解 ： UnRegister ed 2 0 1 4 / 6 / 3 8 d 1 =0.008m , d 2 =0.01m , d 3 =0.006m ,H =1.2m ， h =0.025m ,求 Q 、 h 1 、 h 2 。 3 2 1 1 2 3 2 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 3 3 3 4 3 3 2 1 1 2 0 . 9 8 , 0 . 8 2 , 0 . 8 2 2 4 2 4 2 ( ) 4 1 . 1 3 5 1 0 / 0 . 1 6 , 0 . 2 7 0 . 1 1 Q Q Q d Q g h d Q g h d Q g H h Q m s h m h m h h m m m m p m p m p m - = = = = = = = = + = = = - = 解 ： A B C d 2 d 1 d 3 h 1 h 2 H h 5 - 18 5 - 1 9 n 水 從 封 閉 水 箱 上 部直 徑 d 1 = 30m m 的 孔 口流 至下 部 ， 然后經(jīng) d 2 =20m m 的 圓 柱 行 管 嘴 排 向 大 氣 中 ， 流 動 恒 定 后 ， 水 深 h 1 =2m ， h 2 =3m ， 水 箱 上 的 壓 力 計讀 數(shù)為 4.9M P a ， 求 流 量 Q 和 下 水 箱 水 面 上 的 壓強 p 2 ， 設(shè) 為 定常流 。 已知 ： 6.0 1 =m 2 0 . 8 2m = c c UnRegister ed 2 0 1 4 / 6 / 3 9 5 - 1 9 解 ： 經(jīng)過 孔口的 流量 = 經(jīng)過 管嘴的 流量 - ++ g p m 211 1 2 1 11 2 2 4 ppd hg d Q ＝ + g p m 2 2 2 2 22 2 4 p hg d Q ＝ Pap 4 2 1034.4 = sm p hg d QQ /1011.32 4 332 2 2 2 22 - = += g p m＝ c c 5 - 2 0 n 圓 臺 形 容 器 如 圖 所示 ， 液 體經(jīng) 過容 器底 部直 徑 d 的 小孔 口 流 出 ， 求 容 器 排 空 及排 出液 體深 度的 1/ 2 時 所需 的 時間 。 1 2 0 2 0 c m , 1 0 c m , 1 0 c m , 0 . 5 c m , 0 . 6 2D D h d m= = = = = 0 2 0 0 4 T h D Q d t d h p = - 解 ： 流 出 的 體 積 = 容 器減 少 的體 積 。 設(shè) dt 時 間 液 面 下 降 dh ， 液面 直徑 為 D ， 容 器 排 空 時 間 為 T 。 2 2 4 d Q g h p m= 0 2 2 0 0 1 2 T h D T d t d h d g hm = = D 2 D 1 h 0 h d h d UnRegister ed 2 0 1 4 / 6 / 3 1 0 5 - 2 0 1 2 0 2 0 c m , 1 0 c m , 1 0 c m , 0 . 5 c m , 0 . 6 2D D h d m= = = = = D 2 D 1 h 0 h d h d 0 2 2 0 1 2 h D T d h d g hm = θ D 1 2 2 2 0 ( )D D D D h D h h - = + = + 0 2 2 2 0 ( )1 2 h D h T d h d g hm + = 0 2 1 / 2 3 / 2 5 / 2 2 2 0 2 1 4 2 [ 2 ] 3 5 2 h T D h D h h d gm = + + 5 / 2 5 / 2 5 / 2 2 1 4 2 [ 2 0 . 1 0 . 1 0 . 1 ] 1 7 2 . 0 4 s 3 5 0 . 6 2 0 . 0 0 5 1 9 . 6 T = + + = 5 - 2 0 1 2 0 2 0 c m , 1 0 c m , 1 0 c m , 0 . 5 c m , 0 . 6 2D D h d m= = = = = D 2 D 1 h 0 h d h d θ D 0 0 0 2 1 / 2 3 / 2 5 / 2 / 2 2 2 / 2 2 1 4 2 [ 2 ] 3 5 2 h h h T D h D h h d gm = + + 0 2 / 2 2 0 0 2 3 3 5 5 2 0 0 0 0 1 [ 2 ( / 2 ) 4 2 ( / 8 ) ( / 3 2 ) ] 3 5 h T D h h d D h h h h m = - + - + - 1 7 2 . 0 4 sT = 0 4 / 2 2 1 0 0 . 0 0 5 6 8 1 . 6 1 0 . 6 2 0 . 5 1 9 . 6 h T s= = UnRegister ed