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水动力学
3、
某水平管路直径d1=7.5cm,末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图),喷嘴出口直径d2=2.0cm。
用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p=49kNm2,管路内流速v1=0.706m/s。
求水流对喷嘴的水平作用力F(可取动量校正系数为1)
解:
列喷嘴进口断面11和喷嘴出口断面22的连续方程:
得喷嘴流量和出口流速为:
R
对于喷嘴建立x方向的动量方程
N
水流对喷嘴冲击力:
F与R,等值反向。
五、如题图所示,一盛水的密闭容器,液面恒定,其上相对压强P0为
.如在容器底部接一段管路,管长为4m,与水平夹角
,出口断面直径
。
管路进口断面中心位于水下深度
处,水出流时总的水头损失为
,取
,求出水流量。
(15分)
解:
取B点所在的液面为基准面,有能量方程
六、水沿管线垂直下流,若压力计读数相同,不计摩擦损失,试求小管径d2.(15分)
解:
取截面与基准面如图:
列1—2截面间的伯努力方程
据
已知:
Q=0.001m3/s,D=0.01m
Hw吸=1m,hw排=25m
求:
H=?
pB=?
N泵=?
解:
取1-1、2-2断面列伯努利方程:
取1-1、B断面列伯努利方程:
七、在水管的一端接上一个喷嘴,喷嘴直径d1=50mm,喷嘴出口d2=25mm,喷嘴与支管之间靠法兰用四个螺栓连接。
喷嘴进口处的表压强为19.65KPa,流量Q=0.005m3/s,求每个螺栓受到的拉力。
(喷嘴出口处为大气压强)(20分)
解:
选喷咀与喷咀间流体为隔离体
R=
=
所以每个柱受到的拉力为
例5:
动量方程
已知:
一个水平放置的90º弯管输送水
d1=150mm,d2=75mm
p1=2.06×105Pa,Q=0.02m3/s
求:
水流对弯管的作用力大小和方向(不计水头损失)
分析:
1-1:
p1(√),V1(可求),z1(√)
2-2:
p2(?
),V2(可求),z2(√)
解:
取1-1、2-2两断面列伯努利方程
所以,
对选取的控制体列动量方程:
x方向:
y方向:
所以,
所以,水流对弯管壁的作用力为F的反作用力F`,大小相等,方向相反。
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