(整理完)流体力学网上作业题20150626(6)

54、实际流体圆管层流的切应力分布是中间最大、管壁边缘为零的线性分布。? ? 55、从层流过渡到湍流和从湍流过渡到层流的临界雷诺数是相同的。 （ ） 56、尼古拉兹曲线是利用人工粗糙管得到的实验数据绘制的 （ ） 57、凡是满管流流动，任何断面上的压强均大于大气的压强。（ ） 四、 简答题

1、根据尼古拉兹实验，简单叙述沿程水头损失系数λ在不同流态的变化规律。 2、湍流的瞬时速度、时均速度、脉动速度、断面平均速度有何联系和区别？ 3、如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？ 4、压差阻力产生的原因？ 5、分析局部水头损失产生的原因。

6、试从水头损失的角度，分析“均匀流总水头线和测压管水头线是相互平行的直线”的原因。

7、试从受力分析的角度，验证均匀流沿程水头损失与壁面切应力的关系为

8、有一圆形水管，其直径d为100mm，管中水流的平均流速v为1.0m/s，水温为100℃，试判别管中水流的型态。

9、粘性流体在圆管中作层流运动，已知管径d=0.12m，流量qV=0.01m3/s，求管轴线上的流速及断面平均流速。

10、为什么谢才公式只适用于阻力平方区？ 11、简述边界层分离的原因。

五、计算题

1、水面高差为H=20 m的两个水池用输水管连接，此管道由两段组成，如图示，管径均是d=0.15 m，已知两管段的长度和沿程损失因数分别是：l1=1000 m, λ1=0.025, l2=2000 m, λ2=0.030，管道依次由于突然缩小、折管、闸阀、突然扩大等引起的局部水头损失因数为：ζ1=0.5，ζ2=0.2，ζ3=5.8，ζ4=1.0，求管道的体

积流量qv？（10分）

2、有一条油管，长l=3 m，直径d=0.02 m，油的运动粘度v=35×10-6 m2/s，流量qv=2.5×10-4 m3/s，求此管段的沿程水头损失。

3、如图所示，水从水箱A流入水箱B，管路长l为25m，管径d为25mm，沿程阻力系数λ为0.03，管路中有两个90°弯管??d??a??1?及一个闸板式阀门??0.5?，当两水箱的水位差H为1.0m时，试求管内

?d????26

通过的流量为若干？已知局部损失因素如下：90°弯管ξ=0.2942，阀门ξ=2.06，管道入口入ξ=0.5，管道出口ξ=1.0。

4、如图所示为离心式水泵抽水装置。已知流量Q=20 L/s，几何给水高度Hg=18m。吸水管长度l1，=8m，管径d1=150mm；压水管长度l2=20m，管径d2=100mm。沿程摩阻系数?=0.042，局部水头损失系数为：进口?e=5.0，弯头?b=0.17。水泵的安装高度Hs=5.45m，水泵进口的允许真空度[hv]=7mH2O。试校核水泵进口的真空度hv；

5、图示两水池 A.，B 水位差z?3m，其间连接一铸铁管，长度l?60m，管径d?200mm，沿程阻力系数??0.026。弯头局部阻力系数?弯?0.132，阀门局部阻力系数?阀?2.06。求此管中的流量Q。

6、有一长度为L的有压管道，管径d=0.1m，作用水头H=3m，在L/2处装一测压管，已知测压管水面高于管轴1m，不计行进流速，求管道中通过的流量（已知水池进入管道处的局部水头损失因数为0.5）。

L/2 H 1m L

7、管道直径 d = 10 mm，通过流量 Q = 20 cm3/s，运动粘度ν= 0.0101 cm2/s。问管中水流流态属层流还

是紊流？若将直径改为 d = 30 mm，水温、流量不变，问管中水流属何种流态？ 8、图示水箱一侧有一向上开口的短管，箱内水位恒定，水通过管嘴向上喷射。若管嘴出口至水箱水面的高度h=5 m，管嘴局部水头损失系数ζ=0.2，取动能校正系数α=1。求管嘴的出流速度v及此射流达到的高度

27

z。

1

3

2

9、从水箱接一橡胶管道及喷嘴(如图)。橡胶管直径D=7.5cm，喷嘴出口直径d=2.0cm。水头H =5.5 m。由水箱至喷嘴的水头损失hw = 0.5m。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p = 4.9N?cm2。如用手握

住喷嘴，需要多大的水平力R，行近流速v0=0，取动能校正系数和动量校正系数均为1。

10、有一梯形渠道，底宽 b =10 m，水深 h = 3 m，边坡为 1:1，糙率 n = 0.014，底坡i=0.001。如流动在紊流粗糙区 ，求流量Q。

11、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底宽b＝1.5m，槽长L＝120m。进口处槽底高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z2＝52.04m，当槽中均匀流水深h0=1.7m时，试求渡槽底坡i和通过的流量Q。 12、某矩形断面渠道，粗糙系数n=0.025，通过流量Q=5.0m3／s，底宽b=4m，水深h=2m，问此渠道底坡应为多少?

13、有一条油管，长l=3 m，直径d=0.02 m，油的运动粘度v=35×10-6 m2/s，流量qv=2.5×10-4 m3/s，求此管段的沿程水头损失。

14、沿直径 d = 200 mm，长 l = 3000 m 的无缝钢管（? = 0.2 mm）输送密度 ? = 900 kg/m3 的石油。已知流量 q = 27.8?10-3 m3/s，石油的运动粘度在冬天 ?W = 1.092 ?10-4 m2/s ，在夏天 ?s = 0.355 ?10-4 m2/s。试求沿程水头损失 hf 。

15、有一浆砌块石的矩形断面渠道，宽b = 6m，当Q = 14.0m3/s时，渠中均匀水深h = 2m，糙率n = 0.025，试求500m长渠道中的沿程水头损失。

16、如下图所示：水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成的管道，已知d1?200mm，d2?100mm，两管短长均为L=50m，H?10m，沿程阻力系数??0.01,?A?0.3,?B?0.2,求：管道中水的流量、流速.

17、有一梯形渠道，底宽 b =10 m，水深 h = 3 m，边坡为 1:1，粗糙率 n = 0.014，底坡i=0.001。如流

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动在湍流粗糙区 ，求通过的流量Q。

318、如右图所示，已知dA?150mm，dB?75mm，a?2.4m，水的流量Q?0.02ms，

pA?pB?1172Nm2。

2vA(1)如果A、B之间的水头损失表示为?，试求?值。

2g(2)求出水银差压计中的读数h。

第六章 孔口、管嘴和有压管道流动

一、名词解释

1、短管： 2、长管： 3、孔口出流： 4、管嘴出流： 5、压力管路： 6、作用水头： 二、选择题

1、相同直径、相同作用水头下，管嘴出流的流量（ ）薄壁小孔口出流流量。 A、大于 B、 小于 C、等于 D、不确定

2、如图所示，安装高度不同、其他条件完全相同的三根长管道的流量关系为( ) A．Q1=Q2=Q3 B．Ql＜Q2＜Q3 C．Ql＞Q2＞Q3 D．Ql＜Q2=Q3

3、对于并联长管道，每根管道的（ ）相等。

A．流量 B. 切应力 C. 沿程水头损失 D. 水力坡度 4、管流的负压区是指测压管水头线（ ）

A．在基准面以下的部分 B. 在下游自由水面以下的部分 C． 在管轴线以下的部分 D. 在基准面以上的部分

4、长管的总水头线与测压管水头线 （ ）

A、相重合； B、相平行，呈直线； C、相平行，呈阶梯状； D、以上答案都不对。 5、管路水力计算中的所谓长管是指( )

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A.长度很长的管路 B.总能量损失很大的管路

C.局部损失与沿程损失相比较可以忽略的管路 D.局部损失与沿程损失均不能忽略的管路 6、孔口在淹没出流时的作用水头为（ ）。

A、上下游水头差； B、出口中心与上游水面的高差； C、出口中心发育下游水面的高差；D、出口断面测压管水头。

7、一般说来，在小孔自由出流中，至距孔口断面__(__) 处水股收缩完毕，流线趋于平行，改断面叫做收缩断面，(孔口直径为D) A、0.8D； B、0.5D；

C、0.25D； D、0.33D。

8、小孔口淹没出流的流量，在上下游水位差不变的条件下，与出口淹没深度H2的关系为：（ ） A、H2越大则Q越大；B、H2越大则Q越小；C、Q与H2成抛物线关系；

D、Q与H2无关。

9、在孔口外接一管嘴，管嘴的出流量比同样断面积的孔口出流量大，其主要原因是（ ）。 A、管嘴阻力增加；

B、管嘴收缩系数增大；

C、管嘴收缩断面处产生了真空；D、孔口收缩断面处产生了真空。

10、由于真空区段的存在，虹吸管顶部高出（ ）的高度Zs理论上不能大于最大真空度，即10m水柱。 A、下游水面；B、上游水面；C、地面；D、管子出水口。

11、在并联管道上，因为流量不同，所以虽然各单位重量液体（ ）相同，但通过各管的水流所损失机械能总量却不相同。 A、表面张力；

B、粘滞力；C、测压管水头线；D、水头损失。

12、在并联管路问题中：（ ）

A、流经每一短管路的水头损失相加得总水头损失；B、流经所有管路的流量相同； C、流经各管路的水头损失相同； D、当总流量已知时，可直接解得各管的流量。 13、串联管路作为长管计算，忽略局部水头损失与流速水头则（ ） A、测压管水头线与管轴线重合；B、测压管水头线与总水头线重合； C、测压管水头线是一条水平线；D、测压管水头线位于总水头线上方。 14、各并管水头损失相等，只表明：（ ）

A、各支管的水流单位时间内的总计械能损失相等；B、各支管道上单位重量液体机械能损失相等； C、各支管的水流单位时间内总位能损失相等；D、各支管道上单位重量液体动能损失相等。

15、变水头孔口出流的液体放空时间等于等截面容器在恒定的初始水头作用下放空同样液体所需时间的（ ）

A、2倍 B、1/2 C、1倍 D、4倍 16、虹吸管的最大真空值出现在（ ）。

A．入口处；B．出口处；C．最高处；D．最高处的最末端 17、薄壁孔口与管嘴（厚壁孔口）的区别在于（ ）。

A．有无收缩断面；B．自由出流还是淹没出流；C．作用水头的大小；D．是否有真空压强存在。 三、判断题

1、在作用水头相同的条件下，孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。 ( )

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2、串联管路的总水头等于各管段水头损失之和。（ ）

3、串联长管道各管段的水头损失可能相等，也可能不相等。 （ ） 4、长管指的是管线的距离较长。 ( )

5、对于并联长管道，每根管道的沿程水头损失相等。 （ ）

6、管道连接处没有流体流入和流出的情况下，串联管路各管段的流量相等 （ ） 四、简答题

1、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。 2、管嘴出流产生真空的原因和条件是什么？ 3、管网水力计算遵循的原则是什么？ 4、简述串联管路的水力特性。 五、计算题

1、图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积 A=0.64 m2，长 l=50 m，两个 30。折角、进口和出口的局部水头 损失系数分别为ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水头损失系数λ=0.024，上下游水位差 H=3m。求通过的流量Q。

2、如下图所示，一水箱侧面开孔并接有一直径为50mm的短管，形成管嘴出流，已知作用水头H=5m，管嘴出流流量系数u=0.82，试问：①管嘴出流流量Q；②靠近水箱一侧管嘴内壁形成真空的原因是什么？③合适的管嘴长度是多少？

Q 3、 一简单管道，如图4-3所示。长为800m，管径为0.1m，水头为20m，管道中间有二个弯头，每

个弯头的局部水头损失系数为0.3，已知沿程阻力系数λ＝0.025，试求通过管道的流量。

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