第一章 流体力这基础1. 解：已知d 1 = 0.02m ，d 2 = 0.012，Δp = 800Pa ，ρ = 940kg/m 3 列出伯努利方程根据题意：z 1 = z 2，Δp = p 1 – p 2，由此得：2-2122u u p=∆ρ (1) 再与连续性方程联立解得：u 2 = 1.398 m/s ，由此求得：)/(1058.134s m Q -⨯=2.解：已知s m Q /10233-⨯=，d = 0.027m ，s Pa ⋅⨯=-31012.2μ，ρ = 1030kg/m 3。
根据流量求出流速s m u /49.3=441011058.4Re ⨯>⨯=∴ 此管内流动为紊流。
3.解：已知：s m Q /105.134-⨯=，d = 0.01m ，s Pa ⋅⨯=-31040μ，ρ = 940kg/m 3，l= 27m 。
列出伯努利方程：∑+++=++f L u p z u p z 2g 2g 22222111ρρ根据已知条件得：z 1 = z 2，u 1 = u 2。
由此得：∑=∆f L pρ根据流量求出流速，再判断流动状态∴ 此管内流动为层流。
计算1426.0=λ根据范宁公式：∑⋅=22u d l L f λ计算kg J L f /23.702=∑由此得： ∑=⨯=∆kPa Lp f6600ρ4. 解：已知：u = 6 m/s ，d = 0.033m ，l = 100m 。
s Pa ⋅⨯=-31012μ，ρ = 1000kg/m 3∑+++=++f L u p z u p z 2g 2g 22222111ρρ根据已知条件得：z 1 = z 2，u 1 = u 2。
由此得：∑=∆f L pρ判断流动状态∴ 此管内流动为紊流。
管内壁为水力光滑管，所以可认为粗糙度Δ = 0。
查摩擦因数图，求得：λ = 0.027。
代入范宁公式，得：kg J Lf/73.1472=∑由此得： ∑=⨯=⨯=∆kPa Lp f73.1472100073.1472ρ5. 解：根据范宁公式：∑⋅=22u d l L f λ已知液体作层流流动，∴ Re 64=λ，d d 21=' 计算流速和Re 变化的倍数∑∑='f f L L 166. 解：根据范宁公式：∑⋅=22u d l L f λ已知：Q Q 2='，得：u d Qd Q u 242422=='='ππ Re 22e R =⨯⨯='='μρμρud u d已知流体处于紊流区，圆管为光滑管，根据布拉休斯公式，可得：841.0Re)2(3164.0)e (R 3164.025.025.0=='=λ()∑∑=⨯⨯='⋅'='f fL u d l u d l L 36.322841.0222λλ7. 解：已知Δz = z 2 - z 1 = 5.5m ，Q = 40m 3/h ，d = 0.106m ，Σ L f = 4.5J/kg ，p 1 (表压)= 0，u 1 = 0。
∑+++=++f L u p z u p z 2g 2g 22222111ρρ计算s m u /26.12=代入数据，得：5.4226.110005.581.9022+++⨯=p求得：p 2 = -59.2kPa ，即真空度为59.2kPa 。
8. 解：已知：ρ = 1200kg/m 3，∑=kg J Lfs/10，∑=kg J L fD /30，Δz = z 2 - z 1 = 20m ，Q = 30m 3/h ，p 1 = p 2 = 0，u 1 = u 2 = 0，η = 0.65。
∑+++=+++f e L u p z w u p z 2g 2g 22222111ρρ根据已知条件，代入数据得：kg J w e /236=kW N N e63.3==η9. 解：已知：Q = 10 m 3/h ，d = 0.051m ，l = 100m ，Δz = z 2 - z 1 = 20m ，Δ = 0.25mm ，ρ = 100kg/m 3，s Pa ⋅⨯=-3101μ，η = 0.70。
∑+++=+++f e L u p z w u p z 2g 2g 22222111ρρ根据题意可知：p 1 = p 2 = 0，u 1 = u 2 = 0，由此得：∑+∆=f e L z w g管内流体流速：s m u /36.1=计算Re 值∴ 此管内流动为紊流。
相对粗糙度0049.05125.0==∆d ，由⎪⎭⎫ ⎝⎛∆d ，Re 查图得：λ =0.0315。
∑∑⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=22u d l L e f 出口入口ξξλ )/(18.266kg J w e =10. 解：已知：ρ = 1060kg/m 3，s Pa ⋅⨯=-3101.1μ，p 2 = -40kPa ，Q = 18 m 3/h ，d = 0.051m ，Σl e = 50m ，Δz = z 2 - z 1 = 20m ，Δ = 0.02mm ，η = 0.65。
∑+++=+++f e L u p z w u p z 2g 2g 22222111ρρ根据题意可知：p 1 = 0，u 1 = 0，由此得：∑+++∆=f e L u p z w 2g 222ρs m u /45.22=计算雷诺数∴ 此管内流动为紊流。
相对粗糙度00039.05102.0==∆d ，由⎪⎭⎫ ⎝⎛∆d ，Re 查图得：λ =0.019。
kg J u d l L e f /41.5722=⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∑∑入口ξλ )/(68.218kg J w e =kW N N e78.1==η11. 解：已知ρ = 1240kg/m 3，s Pa ⋅⨯=-3107μ，Q = 6 m 3/h ，d = 0.0254m ，l = 50m ，Δz = z 2 - z∑+++=+++f e L u p z w u p z 2g 2g 22222111ρρkWN N e06.1==η根据题意可知：p 1 = p 2 = 0，u 1 = 0，由此得：∑++∆=f e L u z w 2g 22s m u /29.32=计算Re 值∴ 此管内流动为紊流。
相对粗糙度00078.04.2502.0==∆d ，由⎪⎭⎫ ⎝⎛∆d ，Re 查图得：λ = 0.03。
kg J u d l L f /51.39422=⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∑∑ξλ 注意包括入口阻力 )/(52.419kg J w e =m g w H e 81.428.952.419===12. 解：已知ρ = 998.2kg/m 3，s Pa ⋅⨯=-51042.100μ，Q = 20 m 3/h ，d = 0.05m ，l = 24m ，Δz = z 2 - z∑+++=+++f e L u p z w u p z 2g 2g 22222111ρρ根据题意可知：p 1 = p 2 = 0，u 1 = 0，由此得：∑++∆=f e L u z w 2g 22s m u /83.22=10000141245Re >=∴ 此管内流动为紊流。
相对粗糙度0024.05012.0==∆d ，由⎪⎭⎫ ⎝⎛∆d ，Re 查图得：λ = 0.029。
kg J u d l L f /35.16722=⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∑∑ξλ(包括入口阻力) )/(55.210kg J w e =m g w H e 5.218.955.210===根据流量和扬程选择合适的离心泵，可选的型号有：IS65-50-160和IS65-40-315。
14. 解：已知Q = 60 m 3/h ，d = 0.075m ，H sp = 5.6m ，Σh f = 0.5m ，工作点压力为9.81×104Pa 。
(1)s m u s /77.3=根据题意计算允许安装高度mh gu H Z fs sp sp 37.4 22=--=∑ 为安全起见，实际安装高度应比允许安装高度再降0.5m ，即Z ≤ Z sp - 0.5 = 3.87m而当前Z = 5m ，所以该泵不能满足要求。
(2)工作点大气压9.02×104Pa ，水温为40℃时，饱和蒸汽压为7.3766kPamH H H H v a sp sp3.4 24.08.92.99210003766.78.92.9981002.9106.5 24.0104=+⨯⨯-⨯⨯+-=+'-+-='mh gu H Z fs sp sp07.3 5.08.9277.33.4 222=-⨯-=--'=∑在此条件下泵的允许安装高度为3.07m 。