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λ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、''yuxuρτ-=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ζ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gRJρτ=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λ的关系为()( 1 ) C 与λ成正比;( 2 ) C 与 1/λ成正比;( 3 ) C 与λ2 成正比;( 4 ) C 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δ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τ的相互关系如下,如果沿程阻力系数λ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;( 2 ) n1 < n2 ;( 3 ) n1 = n2 ;( 4 )无法确定。
39、谢才系数 C 的量纲是:()( 1 ) L ; ( 2 ) 121-T L ; ( 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 λ 的影响因素分别是: 层流 λ=f ( )紊流光滑区 λ=f ( )紊流过渡区 λ=f ( ) 紊流粗糙区 λ=f ( )44、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 λ 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 λ 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 μ 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 μ、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) τ底 =h u 20μ )49、导出直径为 d 的圆管的沿程水头损失系数 λ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; (0.817) (2)点流速恰等于断面平均流速处的半径cd r 与0r 的比值。
(0.757)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=7.58 m 。
求沿程水头损失系数λ。
(0.0143) 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=0.2 m 。
油的重度 ρg=8600 N/m 3。
求:(1) A 、B 两点之间的沿程水头损失h f ; (0.0245m ) (2)A 、B 两点的测压管水头差; (0.0245m )(3)圆管边壁的切应力 τ0,并绘出圆管断面的切应力分布图。
(6N/m 2)53、带有两个 90。
转弯的管道,直径 d = 100 mm ,长度 l = 10 m ,沿程水头损失系数 λ = 0.037,转弯的局部 水头损失系数 ξ = 0.29,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? (7.6%)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 =]g 2)v v ([21221-)55、如图管道出口段长 l = 2 m ,d = 0.1 m ,通过 ρ = 1000 kg/m 3的流体,流量 q v = 0.02 m 3/s ,已知 h = 1.8 m ,求 1) 管道壁面切应力 τw ;2) 该管段的沿程水头损失系数 λ 。
( 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 υ = 30 ⨯ 10-2cm 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 =1.88 m/s ) 57、用管径 d = 75 mm 的管道输送重油,已知 ρg 1 = 8.83 kN/m 3,运动粘度 ν1 = 0.9 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。
ρg 2 = 133.38 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 = 1.5 m/s ,水温 t = 18。
C ,ν = 0.01062 cm 2/s ,已知沿程阻力系数 λ = 0.03,试求粘滞底层厚度。
若水流速度提高至 3.0 m/s ,δ0 如何变化?又若流速不变,管径增大到 30 cm ,δ0又 如何 变化?(δ0 =λRe 8.32d ) (1) δ0=0.0134 cm 2)δ0=cm 0067.0 3) δ0=cm 0134.0)59、油的流量 q v = 7.7 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 ρhg = 133.38 kN/m 3,油的 ρog = 8.43 kN/m 3,求油的运动粘度。