本文格式為Word版，下載可任意編輯——李玉柱流體力學課后題答案第六章第六章孔口、管嘴出流與有壓管流

6-1在水箱側壁上有一直徑d?50mm的小孔口，如下圖。在水頭H的作用下，收縮斷面流速為VC?6.86m/s，經(jīng)過孔口的水頭損失hw?0.165m，假使流量系數(shù)??0.61，試求流速系數(shù)?和水股直徑dc。

Vc2?hw?2.51m解：根據(jù)伯努利方程：H?2g流速系數(shù)??VcVc??0.967V2gHd?39.71mmQ??A2gH?AVcc，c6-2圖示一船閘閘室，閘室橫斷面面積A?800m2，有一高h?2m、寬

b?4m的矩形放水孔。該孔用一個速度v?0.05m/s勻速上升的閘門開啟。假設初始水頭H1?5m，孔口流量系數(shù)??0.65，孔口出流時下游水位保持不變。試求（1）閘門開啟完畢時閘室中水位降低值y；（2）閘室水位與下游平齊所需要的總時間T。

解：（1）閘門完全開啟所用的時間：t?h?40sv此段時間內孔口的面積可用孔的平均面積來表示：A?4m2

由于T?2A(H1?H2)?40s

?A2g所以：H2?3.796m，y?H1?H2?1.204m

（2）閘門完全開啟后，防水孔的面積：A??bh?8m2液面降到與下游液面平齊所需要的時間

由于T??2AH2?135.41s

?A2gH2所以T?t?T??175.41s

6-3貯液箱中水深保持為h?1.8m，液面上的壓強p0?70kPa（相對壓強），箱底開一孔，孔直徑d?50mm。流量系數(shù)??0.61，求此底孔排出的液流流量。

p0V2?h?解：根據(jù)伯努利方程：?g2g46-4用隔板將矩形水池中的水體分成左右兩部分，如下圖，右半部分水面保持恒定，隔板上有直徑d1?0.1m的圓形孔口，位于右半部液面下H1?4.8m處。在左半部分的側面與前一孔口一致的高度處開有直徑d2?0.125m的圓形孔口，當水池兩半部分的水面穩(wěn)定后，試求左半部水面高度計孔口出流流量。

解：當水池兩半部分的水面穩(wěn)定時：Q1?Q2

Q??d2V??15.9L/s

Q1??A12g(H1?h),Q2??A22gh,??0.62?h?1.395m,Q?0.0398m3/s

6-5圖示水平圓柱狀內插式管嘴，入口銳緣狀，直徑d?40mm，管嘴中心線離液面的距離h?1.5m，設管嘴較短，水流在管嘴內作自由出流如圖示，各容器壁面上的壓強可按靜壓規(guī)律分布。（1）若按理想流體不計損失，求收縮系數(shù)?的理論值；（2）對于實際流體，容器固壁面各處的流速都接近零，各固壁面對孔口出流幾乎無任何影響，收縮斷面各點的流速相等。若局部損失系數(shù)??0.04，試求收縮系數(shù)?和流量Q。

解：(1)??0.50

(2)??0.52，Q?3.47Ls

6-6若題6-5中的管嘴內的水流收縮、擴散后呈滿管出流，管嘴的出流流量

可增加多少？

解：管嘴的出流流量可增加43%。

6-7圖示管嘴開口向上，由保持恒定水頭的大水箱供水，液流通過此管嘴向

上噴出成噴泉。若水流流過此管嘴的水頭損失為實際出流流速水頭的

20%，并假定水箱中液面比管嘴出口高出z0?5m，試求管嘴的出流流速以及水流可以到達的高度z2。

V23V2?hw?解：z0?2gg?V?9.038m/s

V2h??4.166m

2g6-8在混凝土重力壩壩體內設置一泄水管如下圖，管長l?4m，管軸處的水頭H?6m，現(xiàn)需通過流量Q?10m3/s，若流量系數(shù)??0.82，試確定所需管徑d，并求管中收縮斷面處的真空度。

解：真空度：PV?0.75H?4.5m流量Q??A2gH,所以：d?1.191m選取d?1.20m真空度為4.5m

6-9為測定某閥門的局部損失系數(shù)?，在閥門上、下游裝設三根測壓管，如下圖，已知水管直徑d?50mm，長度l12?1m，l23?2m，實測高程?1?1.50m，

?2?1.25m，?3?0.4m，流速V?3m/s。求閥門的?值。解：對第一根測壓管和其次根測驗管處列伯努利方程：

l12V2?1??2??1

d2g??1?0.028

對其次根測壓管和第三根測驗管處列伯努利方程：

l23V2V2?2??3??1??

d2g2g???0.762

6-10兩水池用虹吸管相連接（如圖示），上、下游水池的水位差H?2m,虹

吸管各段的長度l1?3m，l2?5m,l3?4m，直徑d?200mm，管頂比上游水位高出h?1m，沿程損失系數(shù)??0.026，底閥?1?10，彎頭?2?1.5，出口?3?1.0。求（1）通過虹吸管的流量；（2）管中壓強最低點的位置及其真空度。

解：（1）對上、下游過流斷面列伯努利方程：

l1?l2?l3)V2H?hw?(???1?2?2??3)

d2g?V?1.59m/s

?Q??4（2）壓強最低點位于第2彎頭下游側

l1?l2V2?P2?(???1?2?2)?hd2g?2.933mH2Od2V?0.05m3/s

6-11一跨越河道的鋼筋混凝土倒虹吸管如圖示。已知，通過流量Q?3m3/s，上、下游水位差z?3m，倒虹吸管全長l?50m，其中經(jīng)過兩個??30的折角拐彎，每個拐彎的局部損失系數(shù)?1?0.2，沿程損失系數(shù)??0.024?，F(xiàn)已選定倒虹吸管采用正方形斷面，試求其變長b。

lV2解：對上、下游過流斷面列伯努利方程：z?hw?(??2?1)

d2g4A4b2??b由于Q?bV，d?P4b2l(Q/b2)2所以z?(??2?1)

b2g整理后，得未知量b的5次方程：b5?0.06b?0.18?0

6-12某管道自油塔輸油到大氣中，已知管道全長l?5000m，管徑

，沿程損失系數(shù)??0.032，局部損失系數(shù)可忽略不計，為了保證輸d?200mm油量Q?0.022m3/s，所需油塔自由面與管道出口斷面間的高差為多少？

lV2解：h??

d2g4?h?20.02m

6-13設簡單