工程流体力学基础作业
3-25 直立圆管直径10mm，一端装有5mm的喷管，喷管中心到1截面的距离为3.6m，从喷管出口排入大气的水流出口速度为18m/s，不计摩擦损失，计算截面1处的计示压强。
解：d1?10mm，d2?5mm，v2?18m/s，H?3.6m，??1000kg/m3
?d2由连续方程 v1?v2??d?1????4.5m/s ?222pvv由伯努利方程 0?1?1?H?0?2
?g2g2gp1?H?g???v222?v1?1.8718?105Pa
2?
3-33 消防水枪水平工作，水枪进口直径d1?15mm，出口直径d0?7mm，水枪工作水量qV?160L/min，试确定水枪对消防队员的后坐力。
解：qV?2.66667?10?3m3/s
A1?A0??4d1?1.767146?10?4m2
2?4d0?0.3848451?10?4m2
2v1?qV?15.0902m/s A1qV?69.2919m/s A022v0?vpv由伯努利方程 0?1?1?0?0?0
?g2g2gp1???v220?v1?2.286830?106Pa
222?由动量方程 F?p1A1?p0A0??v0A0??v1A1
F??v0A0?p0A0??v1A1?p1A1喷管对水的作用力 ?184.77827?444.35666
22??259.57839N水对喷管的作用力为F??259.57839N，方向向右。
考虑管内静压对后端的作用力，合力为F??p1A1??144.53786N，方向
向左。
5-1 用管径d?200mm的圆管输送石油，质量流量qm?90000kg/h，密度
??900kg/m3，石油冬季时的运动黏度为?1?6?10?4m2/s；在夏季时，
?2?4?10?5m2/s，试求冬、夏季石油流动的流态。
qm解：速度v??4?0.884194m/s
d2?Re1?vd?1vd?294.73 层流
Re2??2?4420.97 湍流
5-5 输油管的直径d?150mm，长L?5000m，出口端比进口端高h?10m，输送油的质量流量qm?15489kg/h，油的密度??859.4kg/m3，进口端的油压
pei?49?104Pa，沿程损失系数??0.03，求出口端的油压peo。
解：面积A??4d2?0.01767146m2
平均速度v?qm?A?0.283304m/s h?Lv2沿程损失f?d2g?4.092188m 伯努利方程
pei?g?h?peo?g?hf peo?pei??h?hf??g?3.7123?105Pa
5-9 内径为6mm的细管，连接封闭容器A及开口容器B，容器中有液体，其密度为??997kg/m3，动力黏度??0.0008Pa·s，容器A上部空气计示压强为pA?34.5kPa。不计进口及弯头损失。试问液体流向及流量qV。
pA?1?4.528607m ?g解：势能水头hA?m hB?1.4?1.4sin45??2.3899495故A→B 假设为层流
?d4?p?d4?hA?hB??g哈根-泊肃叶公式qV???5.938598?10?4m3/s
128?l128?l4qV?21.0035m/s 2?d检验v?Re??vd?157053.6?2320 故不是层流 ?按湍流光滑管计算
??0.3164 Re0.250.3164lv20.3164lv2hA?hB?? 0.250.25d2g??vd?d2gRe???????v?1.75?d??hA?hB??????2g???0.31640.25d?2.5887843m/s l