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水力学练习题第四章

第四章 层流和紊流及水流阻力和水头损失1、紊流光滑区的沿程水头损失系数 仅与雷诺数有关,而与相对粗糙度无关。

2、圆管紊流的动能校正系数大于层流的动能校正系数。

3、紊流中存在各种大小不同的涡体。

4、紊流运动要素随时间不断地变化,所以紊流不能按恒定流来处理。

5、谢才公式既适用于有压流,也适用于无压流。

6、''yu x u ρτ-=只能代表 X 方向的紊流时均附加切应力。

7、临界雷诺数随管径增大而增大。

8、在紊流粗糙区中,对同一材料的管道,管径越小,则沿程水头损失系数越大。

9、圆管中运动液流的下临界雷诺数与液体的种类及管径有关。

10、管道突然扩大的局部水头损失系数 的公式是在没有任何假设的情况下导出的。

11、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。

11、不论是均匀层流或均匀紊流,其过水断面上的切应力都是按线性规律分布的。

12、公式gRJ ρτ= 即适用于管流,也适用于明渠水流。

13、在逐渐收缩的管道中,雷诺数沿程减小。

14、管壁光滑的管子一定是水力光滑管。

15、在恒定紊流中时均流速不随时间变化。

16、恒定均匀流中,沿程水头损失 hf 总是与流速的平方成正比。

17、粘性底层的厚度沿流程增大。

18、阻力平方区的沿程水头损失系数λ 与断面平均流速 v 的平方成正比。

19、当管径和流量一定时,粘度越小,越容易从层流转变为紊流。

20、紊流的脉动流速必为正值。

21、绕流阻力可分为摩擦阻力和压强阻力。

22、有一管流,属于紊流粗糙区,其粘滞底层厚度随液体温度升高而减小。

23、当管流过水断面流速符合对数规律分布时,管中水流为层流。

24、沿程水头损失系数总是随流速的增大而增大。

25、边界层内的流动也有层流与紊流之分。

26、当雷诺数 Re 很大时,在紊流核心区中,切应力中的粘滞切应力可以忽略。

27、其它条件不变,层流内摩擦力随压力的增大而 ( ) ⑴ 增大 ; ⑵ 减小 ; ⑶ 不变 ; ⑷ 不定 。

28、按普朗特动量传递理论, 紊流的断面流速分布规律符合1 对数分布 ;2 椭圆分布 ;3抛物线分布 ; 4 直线分布 。

29、其它条件不变,层流切应力随液体温度的升高而1 增大 ;2减小 ;3 不变 ;4 不定 。

30、其它条件不变,液体雷诺数随温度的增大而 1 增大 ;2减小 ;3不变 ;4不定 。

31、谢才系数 C 与沿程水头损失系数 的关系为1 C 与 成正比 ;2C 与 1 成正比; 3 C 与 2 成正比; 4C 与λ1成正比 。

32、A 、B 两根圆形输水管,管径相同,雷诺数相同,A 管为热水,B 管为冷水,则两管流量 1 qvA > qvB ;2 qvA = qvB ;3 qvA < qvB ;4 不能确定大小 。

33、圆管紊流附加切应力的最大值出现在1 管壁 ;2 管中心 ;3 管中心与管壁之间 ;4 无最大值 。

34、粘滞底层厚度 随 Re 的增大而1 增大 ;2 减小 ;3不变 ; 4不定 。

35、管道断面面积均为 A (相等),断面形状分别为圆形、方形和矩形,其中水流为恒定均匀流,水力坡度 J 相同,则三者的边壁切应力0τ的相互关系如下,如果沿程阻力系数也相等,则三管道通过的流量的相互关系如下:1 τ0圆τ0方τ0矩 ,q v 圆 q v 方q v 矩 ;2 τ0圆 < τ0方 < τ0矩 ,q v 圆 < q v 方 < q v 矩 ;3 τ0圆τ0方τ0矩 ,q v 圆 < q v 方 < q v 矩 ;4 τ0圆 < τ0方 < τ0矩 ,q v 圆 q v 方q v 矩 。

36、圆管均匀层流与圆管均匀紊流的1 断面流速分布规律相同 ;2 断面上切应力分布规律相同 ;3 断面上压强平均值相同 ; 4水力坡度相同 。

37、紊流内部结构分区的判别参数是1 管壁绝对粗糙度 ;2 管壁相对粗糙度 ;3 粘滞底层厚度与管壁绝对粗糙度之比 ;4 雷诺数 。

38、图示两管道的管长 L 、管径 d 、流量 qv 及水温均相同,但测压管 水面差 h1 >h2 ,则两管糙率 n1 与n2 的关系为1 n1 > n2;2n1 < n2 ;3 n1 = n2 ; 4无法确定 。

39、谢才系数 C 的量纲是:1 L ;2 121-TL ;3 211T L -;4 1无量纲量。

40、如图A 、B 二种截面管道,已知二管长度相同,通过流量相同,沿程水头损失系数相同,则二管道的沿 程水头损失1 hfA hfB ;2 hfA hfB ;3 hfA hfB ;4 尚不能确定大小。

41、边界层的外边界线可看成是1 一条流线 ;2 一条迹线 ;3 有旋流动与有势流动的分界线;4 层流与紊流的分界线。

42、紊流附加切应力y x u u ''-=ρτ等号右端的负号是由于_____________________________。

43、圆管沿程水头损失系数 的影响因素分别是: 层流 =f 紊流光滑区 =f紊流过渡区 =f紊流粗糙区 =f44、水流临界雷诺数可以作为判别流动形态的准则数。

圆管流的临界雷诺数Re=_________________,明槽流的临界雷诺数 Re=_________________。

45、在紊流光滑区,沿程水头损失系数与相对粗糙度无关的原因是______________________________________________________________.。

46、紊流形态可分为三个流区,其判别标准是:光滑区________________,过渡区__________________, 粗糙区 _________________________。

47、底宽与水深均为 a 的矩形断面明渠和边长为 a 的正方形管道中通过水流时,假定水力坡度 相同,试求它 们的边壁切应力之比 21 ττ;再假定沿程水头损失系数 亦相同,求它们的流量之比 q v1/q v2。

(3421=ττ; 32q q 21=νν)48、动力粘滞系数为的液体在宽度为 b 的矩形断面明渠中作层流运动。

已知液体深度为 h ,流速分别方程v=v0[1-(y/h)2] ,式中 v 0 为表面流速。

坐标 y 由液面铅直向下。

若 、b 、v 0 为已知,求:(1) 断面平均流速; (2) 渠底切应力。

((1)=v 0u 32(2) 底 =h u 20μ )49、导出直径为 d 的圆管的沿程水头损失系数 与管壁糙率 n 之间的关系式。

设水流处于阻力平方区。

(312dg n 7.12=λ)50、圆管中的流速分布为710m )r /r 1(u u -=。

式中:m u 为管中最大流速;0r 为管道半径,r 为任一液层处的半径。

试计算:(1)断面平均流速 v 与 m u 的比值; ()(2)点流速恰等于断面平均流速处的半径cd r 与0r 的比值。

()51、有一圆形断面输水隧洞,长度 L=500 m ,直径 d=5 m 。

当通过流量 qv=200 m 3/s 时,沿程水头损失 hv= m 。

求沿程水头损失系数。

()52、图示为一倾斜放置的等直径输水管道。

已知管径 d=200 mm ,A 、B 两点之间的管长 l=2 m ,高差 z= m 。

油的重度 g=8600 N/m 3。

求:(1) A 、B 两点之间的沿程水头损失h f ; () (2)A 、B 两点的测压管水头差; () (3)圆管边壁的切应力 0,并绘出圆管断面的切应力分布图。

(6N/m 2)d = 100 mm ,长度 l = 10 m ,沿程水头损失系数 λ = ,转弯的局部 水头损失系数 ξ = ,现取消两弯段,但管长和管段两端的总水头差均不变。

问流量能增加百分之几 (%)54、流速由 v1 变为 v2 的突然扩大管道,为了减小水头损失,可分为两次扩大,如图所示。

问中间段流速 v 取多大时,所产生的局部水头损失最小比一次扩大的水头损失小多少()v v (21v 21+=;2j h =]g2)v v ([21221-)55、如图管道出口段长 l = 2 m ,d = m ,通过 = 1000 kg/m 3 的流体,流量 q v = m 3/s ,已知 h = m ,求 1)管道壁面切应力 w;2) 该管段的沿程水头损失系数 。

( 44.23=w τN/m 2;03.0=λ)56、在直径 d = 32 mm 的管路中,流动着液压油,已知流量为 3 l/s ,油液运动粘度 = 30 10-2 cm 2/s ,试确定 :1) 流动状态 ; 2) 在此温度下油的临界速度。

(紊流 ;c v = m/s )57、用管径 d = 75 mm 的管道输送重油,已知 g 1 = kN/m 3,运动粘度 1 = cm 2/s ,如在管轴线 上装水银压差计的毕托管,水银液面高差 hp = 20mm ,求重油流量。

g 2 = kN/m 3(下标 1为油,下标 2 为 水银)(21.5q v = l/s )58、圆管直径 d = 15 cm ,平均流速 v = m/s ,水温 t = 18。

C , = cm 2/s ,已知沿程阻力系数 = ,试求粘滞底层厚度。

若水流速度提高至 m/s ,0 如何变化又若流速不变,管径增大到 30 cm ,0又 如何 变化(=λRe 8.32d ) (1) 0= cm 2) 0=cm 0067.0 3) 0=cm 0134.0)59、油的流量 q v = ml/s , 通过直径 d = 6 mm 的细管, 在 l = 2 m 长的管段两端装有水银压差计, 压差计读数 h = 18 cm ,已知水银 hg = kN/m 3,油的 og = kN/m 3,求油的运动粘度。

(/s cm 54.02=ν)60、水平管直径 d=100 mm ,管中装一蝶阀。

为测定蝶阀的局部水头损失系数,在蝶阀前后设有 U 形水 银压差计,如图所示,当管中通过流量 q v = 升/秒时,水银柱高差 h=500 mm , 设沿程水头损失 可以 不计,求蝶阀在该开度时的局部水头损失系数。

(09.3=ζ)61、适用时均流速分布的指数型公式 n h y v v )(max =,证明二元明渠流的动能校正系数为 nn 31)1(3++=α。

式中 maxv 为断面上时均最大流速,h 为水深,y 为从壁面到该点的距离,n 为指数。

62、证明在推导圆管突然扩大局部水头损失过程中,如果考虑壁面摩擦力(单位面积上的摩擦力为 0)和沿程损 失 ,所得结果与略去摩擦力和不计沿程损失的结果相同。

63、若沿程水头损失系数 被取值的误差为±20,问当 hf 为常数时,相应计算出的流量误差有多大 (10%)64、某灌溉系统的塑料管道,管径 d=50 mm ,管长 l=5 m 。

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