13 利用图所示的虹吸管将水由I 池引II池。已知管d，虹吸管总长l=20m ，B点以前的
管段长l1=8m ，虹吸管的最B离上游水面的高度h=4m ，两水面水位高度差 H=5m。设沿程损失系数??0.04 ，虹吸管进口局部损失系数?i?0.8 ，出口局部损失系数?e?1 ，每个弯头的局部损失系数?b?0.9 。假设大气压强pa=105pa ，水温 t=20℃，时的饱和蒸汽压强pv=2420 pa ，管内流量为多少？吸水高度h不能超过多少？
14 如图所示，在两水槽间连一管路ABC ，此管路的内径为d，长为l ；在两水槽水面差为H时，通过管路的流量为Q；由图(b) 可见，若在管路的中央B处(I/2处)分成两个管，此两管的内径也是d ，在两水槽水面差仍为H 时，其流量为Q’ 。设摩擦阻力系数λ为常数，局部阻力系数可忽略不计，求(a) 、(b) 两种情形的流量比。 判断题:
A B W2 A H B a) C C b) 1 在水力光滑管中，粗糙度对沿程阻力损失没有影响。( ). 2 管内流动时紊流任一截面处速度分布比层流更趋均匀。( ).
3 速度大即为紊流,粘度大即为层流( ).
4 紊流流动中,时均参数代表了紊流的主流,而脉动速度小得多,没有任何研究价值. ( ). 5 紊流运动粘度εm 与流体运动粘度υ都是流体的物性参数,与Re和紊流程度有关. ( ). 问答题：
1 尼古拉兹实验曲线分为哪几个区域？各区域名称及各自特点（用函数表达式表示）？其
中哪个区为自模化区？为什么？作为模型中的流动是否进入自模化区的标志是什么？ 2 圆管内充分发展的层流状态其速度分布?vx与Vxmax间的关系?λ表达式? 3 圆管内紊流流动结构及其速度分布?vx与Vxmax间的关系?λ表达式?
第六章 粘性流体管内流动
计算题：
1 解： （1）先求出通过烟囱的燃气流速为
V2?M4?8000?3600A?13600???0.72?0.7
.?8.25ms对炉膛1-1及烟囱出口2-2列伯努利方程式
VppVVlV2??2 （1） 1?1?H?2?2??2g?1g?1g2gD2g2g由烟囱外静止大气可得静压强关系式为 p1a?p2a??gH
p2a为烟囱出口处的大气压强，并有 p2a?p2?p1a??gH
2222p1a为炉膛水平面的大气压，有 p1a?p1??wgh1 将以上各值代入（1）式得
?wgh1?gH(???1)?2?1V22??A1?2?H???A???1??D??? ????2??0.7?8.242?1.45?0.028H? 98.1?9.81(1.2?0.7)H?2所以H=31.4m
2（2） 当H=26m时，并将V2?4M?1?D代入（1）式得
.2???A2?8MH??? ?wgh1??gH??1gH?24???1??D??? A?1?D????1??2.M? 所以
.?D242?1g??Wh1?????1?H???A?2?H2???A???1??D??? ????1???1.65kgs?5940kgh2 解： 首先应求出管中的平均流速，即
1R1R?y?V??udA??umax??2?rdyA0A0?R?R1?y??u?2??R?y?dymax?A?0R??R2?umax?Ryn?yn?1dy （1） n?0ARnn??2u?nmaxR?2??Ryn?1yn?2????n?1n?2?0?k2umax?n?1??n?2?动能修正系数
1??AV3?R0u3dA1?AV3?R03?y?umax??2??R?y?dy?R?3n32umax?33n?2VR?R3n?2R3n?2????3n?13n?2??（2）
33?n?1??n?2??4?3n?1??3n?2? 动量修正系数为
1??AV2?R0u2dA1?AV2?R0u2max?y???2??R?y?dy?R?2n22umax?22n?2VR???R2n?2R2n?2????2n?12n?2??2?n?1??n?2??4?2n?1? （3）
22?n?1??n?2??2?2n?1??2n?2?当n=1/7时，由（1）、（2）及（3）式得
V?0.817umax??1.057??1.020
3 解： 由于管长较短，故不计沿程阻力。对1-1及2-2截面列实际流体的伯努利方程为
p1???1V122g?p2???2V222g?hr
p1?p2???2V22??1V122g?hr（1）
因为是层流，所以α1=α2=2
再对1-1及2-2截面形成的管段为控制体列出水平方向的动量方程；因层流，故取两截面的动量修正系数β1=β2=β=4/3
p1A1?F?p2A2???2V22A2??1V12A1
式中 F―环形面积?A2?A1? 上的作用力，可近似取为F?p1?A2?A1? 将F?p1?A2?A1?代入上式可得
??p1A1?p1?A2?A1??p2A2???Q?V2?V1??p1?p2?A2???Q?V2?V1?
p1?p2???V2?V2?V1?（2）
代（2）入（1）得
?V2?V2?V1?g???V22?V12?2g?hr
将α及β值代入得局部阻力
4V2?V2?V1?V22?V12hr??3gg4V22?4V1V2?3V22?3V12?3g3V?4V1V2?V3g?3V1?V2??V1?V2??3g?2122（3）
上式即为圆管层流突然扩大的局部阻力理论公式，再应用连续性方程 V1A1?V2A2
（3）式可改写为一般局部阻力的表达式
??A2?V22V222?A23?1? hr?????A?1??2g??22g（4） 3?A?1??1?A1??A1?V12V122????3?1???1或 hr??（5） ????3?A2??A2?2g2g式中 ?2???A2?2?A2????3?1?1??A? 3?A?1??1?A1??A1?2?????1? ?1??3? ??3?A2??A2??4 解： 石油在管中的平均流速为 v?qv0.0278??0.885m， 2s??d2*0.244在冬季
Re?vd?w?0.885*0.2?1622?2320
1.092*10?4石油的流动状态为层流，因此
6464??0.0395Re1622 22lv30000.885hf???0.0395**?23.7md2g0.22*9.8??