发布时间 : 星期一 文章工程流体力学课后习题更新完毕开始阅读ee30395aad02de80d4d84080
第四章 流体阻力和水头损失
4-1 用直径100mm的管路输送相对密度0.85的柴油，在温度20C时，其运动粘度为6.7cSt，欲
保持层流，问平均流速不能超过多少？最大输送量为多少t/h？
4-3 用管路输送相对密度0.9，粘度45cP的原油，维持平均流速不超过1m/s，若保持在层流状
态下输送，则管径最大不应超过多少？
4-4 相对密度0.88的柴油，沿内径100mm的管路输送，流量1.66L/s。求临界状态时柴油应有
的粘度为多少？
4-5 研究轴承润滑的问题中，有关的物理参数为：轴的正应力p，摩擦力R，轴径D，轴承长l，
轴与轴承间的间隙Δ，润滑剂粘度μ，转数n。试用因次分析方法确定它们之间的无因次关系式。
4-6 研究流体绕流与流向垂直放置的横卧圆柱体所受的阻力T时，涉及的物理参数为：流体
的流速U、流体的粘度μ、密度ρ、圆柱直径D、圆柱长度l、圆柱表面粗糙度Δ和表面阻力T。试用因次分析方法中的π定理确定各物理量间的无因次关系式。并证明T=CDAρU2 (其中：A=Dl，称迎流面积)，写出阻力系数CD的函数表达式。
4-7 假定气体中的声速C依赖于密度ρ、压强p和粘度μ。试用雷利量纲分析方法求声速C
的表达式。
4-8 蓖麻油相对密度为0.969，动力粘度为484mPas，流经直径为75mm的管道时，平均流速
为5m/s。今用空气进行模拟试验，气体管道直径为50mm，空气的运动粘度为0.15cm2/s，气流速度为多少，才能保持动力相似？
4-9 油船吃水面积为400m2，航速5m/s，船长50m。在水中进行模型实验时，模型吃水面积
为1m2。忽略表面张力及粘性力的影响，只考虑重力的影响，与保持原型及模型中的弗汝德数相等，试求模型长度及模型航速大小。
4-10 充分发展了的粘性流体层流，沿平板下流时，厚度δ为常数，且
?p?0，重力加速度g。求证其流速分布关系式为： ?x?g2??y?1?y?u??????????????2???
2?? ??4-11 管径400mm，测得层流状态下管轴心处最大流速为4m/s，求断面平均流速。此平均流速
相当于半径为多少处的实际流速？
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4-12 求证半径为a的圆管中粘性液体层流状态时，管中摩阻应力极大值为??液体粘度，V为平均流速）
4?V。（μ为a4-13 用长度5km，直径300mm的钢管，输送相对密度0.9的重油，重量流量200t/h。求油温从
t1＝10°C（ν1＝25St）变到t2＝40°C（ν2＝1.5St）时，水头损失降低的百分数。
1nu?r?4-15 管内紊流时的流速分布规律可写为指数形式 ??1??，其中um为最大流速，
um?R?R为管道半径，u和r为任一点所对应的流速和半径。求平均流速与最大流速之比。 4-17 相对密度0.8的石油以流量50L/s沿直径为150mm的管线流动，石油的运动粘度为10cSt，
试求每公里管线上的压降（设地形平坦，不计高程差）。 若管线全程长10km，终点比起点高20m，终点压强为1大气压，则起点应具备的压头为多少?
4-18 相对密度0.86的柴油，运动粘度0.3St，沿直径250mm的管路输送，全长20km，起点压
强17.6大气压，终点压强1大气压，不计高差，求流量。[提示：因流量未知，需采用试算法。可先假定水力摩阻系数λ＝0.03，求出流速后，再验算流态。]
4-19 为测量水力摩阻系数λ，在直径305mm，长50km的输油管线上进行现场试验。输送的油
品为相对密度0.82的煤油，每昼夜输送量5500t，管线终点标高为27m，起点标高为52m，油泵保持在15大气压，终点压强为2大气压。油的运动粘度为2.5cSt。试根据实验结果计算水力摩阻系数λ值。并与按经验公式计算的结果进行对比。（设管子绝对粗糙度Δ＝0.15mm）
4-23 自地下罐经离心泵向油库输油流程如图。管线直径200mm，吸入段总长20m，地下罐液
面至泵中心高差4m。油品相对密度0.75，运动粘度4cSt。
（1）若设计输送量为108t/h，那么吸入段的总水头损失应为多少米油柱？（包括沿程水头
损失和局部水头损失） （2）泵前真空表读数应为多少？
（3）如果泵出口压强为7.25大气压（表压），泵的效率为80%，则泵的额定功率（轴功率）
应为多少？
1-带保险活门出口；2－弯头（R＝3d）；3－闸阀； 4－透明油品过滤器；5－真空表；6－压力表
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第五章 压力管路的水力计算
5-1 直径257mm的长管线，总长50km，起点高程45m，终点高程84m，输送相对密度0.88
的原油，运动粘度0.276St，设计输量为200t/h，求水力坡降和总压降。
5-2 沿直径200mm，长3km的无缝钢管（Δ＝0.2mm）输送相对密度0.9的原油。若输量为
90t/h，其平均运动粘度在冬季为1.09St，夏季为0.42St。试求沿程损失各为多少米油柱？ 5-3 在直径257mm管线中输送相对密度0.8的煤油，其运动粘度为1.2cSt。管长50km，地形
平缓，不计高差，设计水力坡降为5‰，终点压强1.5at，管线绝对粗糙度Δ＝0.15mm。试决定泵压及排量（t/d）。
5-4 长输管线，设计水力坡降9.5‰，输送相对密度0.9、运动粘度1.125St的油品，设计输
送量为40t/h。试求应用多大管径？
5-5 原油沿直径305mm，长80km的管线输送，由于一年内温度的升降，油的粘度由0.2P变
为0.4P，而相对密度由0.893变为0.900。设不计高差，沿输油管内压降保持50at，输送过程全部在水力光滑区内。试计算流量增减的百分数。
5-6 图示一串联管路，管径、管长、沿程水力摩阻系数和流量分别标于图中，试按长管计算
所需的水头H为多少？
5-7 图示一输水管路，总流量Q＝100L/s，各段管径、
长度及程水力摩阻系数分别标于图中，试确定流量Q1、Q2及AB间的水头损失为多少？
5-8 图示一管路系统，CD管中的水由A、B两水池联合供应。已知L1＝500m，L0＝500m，
L2＝300m，d1＝0.2m，d0＝0.25m，λ1＝0.029，λ2＝0.026，λ0＝0.025，Q0＝100L/s。求Q1、Q2及d2
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5-16 用实验方法测得从直径d＝10mm的圆孔出流时，流出V?10L容积的水所需时间为
32.8s，作用水头为2m，收缩断面直径dc＝8mm。试确定收缩系数、流速系数、流量系数和局部阻力系数的大小。
5-17 在d1＝20mm的圆孔形外管嘴上，加接一个直径d2＝30mm、长80mm的管嘴，使液体
充满管口泄出。试比较加接第二管嘴前后流量的变化。
5-18 水从固定液面的水箱，通过直径d＝0.03m的圆柱形外管嘴流出。已知管嘴内的真空度为1.5m水柱，求管嘴出流的流量。
5-19 储水槽顶部通大气，如图所示。在水槽的铅直侧壁上有面积相同的两个圆形小孔口A及
B，位于距底部不同高度上。孔口A为薄壁孔口，孔口B为圆边孔口，其水面高H0＝10m。 问：1）通过A、B两孔口流量相同时，H1与H2应成何种关系？
2）如果由于锈蚀，使槽壁形成一个直径d＝0.0015m的小孔C，C距槽底H3＝5m。
求一昼夜内通过C的漏水量。
5-20 水沿T管流入容器A，流经线型管嘴流入容器B，再经圆柱形管嘴流入容器C，最后经
底部圆柱形管嘴流到大气中。已知d1＝0.008m，d2＝0.010m，d3＝0.006m。当H＝1.2m， h＝0.025m时，求经过此系统的流量和水位差h1与h2。
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