武大水力學(xué)習(xí)題層流絮流及水流阻力及水頭損失

第四章層流和紊流及水流阻力和水頭損失1、紊流光滑區(qū)的沿程水頭損失系數(shù) 僅與雷諾數(shù)有關(guān)，而與相對粗糙度無關(guān)。23、紊流中存在各種大小不同的渦體。4、紊流運動要素隨時間不斷地變化，所以紊流不能按恒定流來處理。5、謝才公式既適用于有壓流，也適用于無壓流。6、

” ”只能代表X方向的紊流時均附加切應(yīng)力。u ux y7、臨界雷諾數(shù)隨管徑增大而增大。8、在紊流粗糙區(qū)中，對同一材料的管道，管徑越小，則沿程水頭損失系數(shù)越大。9、圓管中運動液流的下臨界雷諾數(shù)與液體的種類及管徑有關(guān)?！?0、管道突然擴大的局部水頭損失系數(shù) 的公式是在沒有任何假設(shè)的狀況下導(dǎo)出的。11、液體的粘性是引起液流水頭損失的根源。11、不管是均勻?qū)恿骰蚓鶆蛭闪?，其過水?dāng)嗝嫔系那袘?yīng)力都是按線性規(guī)律分布的。12、公式gRJ 即適用于管流，也適用于明渠水流。13、在漸漸收縮的管道中，雷諾數(shù)沿程減小。14、管壁光滑的管子肯定是水力光滑管。15、在恒定紊流中時均流速不隨時間變化。16、恒定均勻流中，沿程水頭損失hf 總是與流速的平方成正比。17、粘性底層的厚度沿流程增大。18、阻力平方區(qū)的沿程水頭損失系數(shù) 與斷面平均流速v的平方成正比?！?9、當(dāng)管徑和流量肯定時，粘度越小，越簡潔從層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鳌?0、紊流的脈動流速必為正值。21、繞流阻力可分為摩擦阻力和壓強阻力。22、有一管流，屬于紊流粗糙區(qū)，其粘滯底層厚度隨液體溫度上升而減小。23、當(dāng)管流過水?dāng)嗝媪魉俜蠈?shù)規(guī)律分布時，管中水流為層流。24、沿程水頭損失系數(shù)總是隨流速的增大而增大。25、邊界層內(nèi)的流淌也有層流與紊流之分。26、當(dāng)雷諾數(shù)Re很大時，在紊流核心區(qū)中，切應(yīng)力中的粘滯切應(yīng)力可以無視。27、其它條件不變，層流內(nèi)摩擦力隨壓力的增大而〔〕⑴增大；⑵減小；⑶不變；⑷不定。<28、按普朗特動量傳遞理論，紊流的斷面流速分布規(guī)律符合1對數(shù)分布；2橢圓分布；3拋物線分布；4直線分布。29、其它條件不變，層流切應(yīng)力隨液體溫度的上升而1 增大 ； 2 減小； 3 不變； 4 不定 。30、其它條件不變，液體雷諾數(shù)隨溫度的增大而1 增大 ； 2 減小 ； 3 不變 ； 4 不定 。31、謝才系數(shù)C與沿程水頭損失系數(shù)

的關(guān)系為1 C與 成正比；

2 C與1 成正比；

3 C與 2成正比； 41C與 成正比1ABAB管為冷水，則兩管流量1 qvA > qvB; 2 qvA ＝qvB; 3 qvA< qvB ； 4 不能確定大小 。>33、圓管紊流附加切應(yīng)力的最大值消滅在1 管壁 ； 2 管中心 ； 3 管中心與管壁之間 ； 4無最大值 。34、粘滯底層厚度1 增大 ；

隨Re的增大而2 減小 ；3 不變； 4 不定 。35、管道斷面面積均為A(相等)，斷面外形分別為圓形、方形和矩形，其中水流為恒定均勻流，水力坡度J一樣，則三者的邊壁切應(yīng)力過的流量的相互關(guān)系如下：

的相互關(guān)系如下，假設(shè)沿程阻力系數(shù)也相等，則三管道通00 0 0 v1 圓 方 矩 ，q0 0 0 v

q方 q矩 ；v v v 2 0圓<0方<0矩 ，q圓< q方v v v v v 3 0圓 0方 0矩 ，q圓< q方< qv v v v 4 0圓<0方<0矩 ，q圓 q方 q矩 。v v @36、圓管均勻?qū)恿髋c圓管均勻紊流的1 斷面流速分布規(guī)律一樣 ；3 斷面上壓強平均值一樣 ；

2 斷面上切應(yīng)力分布規(guī)律一樣；4 水力坡度一樣 。37、紊流內(nèi)部構(gòu)造分區(qū)的判別參數(shù)是1 管壁確定粗糙度 ； 2 管壁相對粗糙度 ；3 粘滯底層厚度與管壁確定粗糙度之比 ； 4 雷諾數(shù)。38、圖示兩管道的管長L、管徑d、流量qv及水溫均一樣，但測壓管水面差h1>h2 ,則兩管糙率n1與n2的關(guān)系為1 n1>n2； 2139、謝才系數(shù)C的量綱是：1

n1<n2；

3 n1=n2 ； 4 無法確定 。11 L ； 2 L2T1 1

3 T2

4 1 無量綱量。，40、如圖A、B二種截面管道，二管長度一樣，通過流量一樣，沿程水頭損失系數(shù)一樣，則二管道的沿程水頭損失1 hfA hfB；小。

2 hfA hfB； 3 hfA hfB ； 4 尚不能確定大41、邊界層的外邊界限可看成是1 一條流線；流與紊流的分界限。

2 一條跡線； 3 有旋流淌與有勢流淌的分界限； 4 層42、紊流附加切應(yīng)力uu

等號右端的負號是由于 。x y43、圓管沿程水頭損失系數(shù)層流 ＝f

的影響因素分別是：

紊流光滑區(qū) ＝f紊流過渡區(qū) ＝f 紊流粗糙區(qū) ＝f44水流臨界雷諾數(shù)可以作為判別流淌形態(tài)的準(zhǔn)則數(shù)圓管流的臨界雷諾數(shù)Re= ，明槽流的臨界雷諾數(shù)Re= 。.45、在紊流光滑區(qū)，沿程水頭損失系數(shù) 與相對粗糙度無關(guān)的緣由是 。46、紊流形態(tài)可分為三個流區(qū)，其判別標(biāo)準(zhǔn)是：光滑區(qū) ，過渡區(qū) ，粗糙區(qū) 。47a的矩形斷面明渠和邊長為a同，試求它們的邊壁切應(yīng)力之比1q／q／q

;再假定沿程水頭損失系數(shù)2

亦一樣，求它們的流量之比1〔 4；1 32

q21 〕2q 32048、動力粘滯系數(shù)為 的液體在寬度為b的矩形斷面明渠中作層流運動。液體深度為h，00流速分別方程v=v0[1-(y/h)2]，式中v 為外表流速。坐標(biāo)y由液面鉛直向下。假設(shè)知，求：(1)斷面平均流速；0

、b、v 為已(2)渠底切應(yīng)力。 〔(1)v=2u3 0

(2)

底=2u0 〕h49、導(dǎo)出直徑為d的圓管的沿程水頭損失系數(shù)〔12.7n2g〕d13

與管壁糙率n之間的關(guān)系式。設(shè)水流處于阻力平50、圓管中的流速分布為uum

0

17um

r0

為管道半徑，r為任一液層處的半徑。試計算：(1)斷面平均流速v與um

的比值； 〔〕-點流速恰等于斷面平均流速處的半徑rcd

與r的比值。 〔〕051、有一圓形斷面輸水隧洞，長度L=500m，直徑d=5m。當(dāng)通過流量qv=200m3/s時，沿程水頭損失hv=m。求沿程水頭損失系數(shù)。 〔〕52、圖示為一傾斜放置的等直徑輸水管道。管徑d=200mm，A、B兩點之間的管長l=2m，高差 z=m。油的重度 g=8600N/m3。f求：(1)A、B兩點之間的沿程水頭損失h ； 〔〕fA、B兩點的測壓管水頭差； 〔〕0圓管邊壁的切應(yīng)力 ，并繪出圓管斷面的切應(yīng)力分布圖。 〔6N/m2〕0:53、帶有兩個90轉(zhuǎn)彎的管道，直徑d=100mm，長度l=10m，沿程水頭損失系數(shù)λ=，轉(zhuǎn)彎的局部水頭損失系數(shù)ξ=，現(xiàn)取消兩彎段，但管長和管段兩端的總水頭差均不變問流量能增加百分之幾 〔%〕54、流速由v1變?yōu)関2的突然擴大管道，為了減小水頭損失，可分為兩次擴大，如下圖。問中間段流速v〔v

1(v2

v)；2h =1[(v1v2)2]〕j2 2 2gv55、如圖管道出口段長l=2m，d= m，通過 =1000kg/m3的流體，流量q= m3/s，hv= m1)管道壁面切應(yīng)力0.03〕

；2)該管段的沿程水頭損失系數(shù) 。 〔 23.44N/m2；w w56、在直徑d=32mm的管路中，流淌著液壓油，流量為3l/s，油液運動粘度 =30 10-2cm2/s，試確定：1)流淌狀態(tài); 2)在此溫度下油的臨界速度。 〔紊流；vc

=m/s〕1257、用管徑d=75mm的管道輸送重油， g= kN/m3，運動粘度 1= cm2/s，如在管軸12線上裝水銀壓差計的畢托管，水銀液面高差hp=20mm，求重油流量。油，下標(biāo)2為水銀)

g= kN/m3(下標(biāo)1為〔q 5.21 l/s〕v$58、圓管直徑d=15cm，平均流速v= m/s，水溫t=18C，= cm2/s，沿程阻力系數(shù)=m/s，030cm，(又如何變化(0

0 Re

) 〔1) 0=cm 2) 3) 0=0.0134cm〕v59油的流量q= ml/s，通過直徑d=6mm的細管，在l=2m長的管段兩端裝有水銀壓差計，v壓差計讀數(shù)h=18cm，水銀〔0.54cm2/s〕

hg= kN/m3，油的 og= kN/m3，求油的運動粘度。v60、水平管直徑d=100mm，管中裝一蝶閥。為測定蝶閥的局部水頭損失系數(shù) ，在蝶閥前后設(shè)有U形水銀壓差計，如下圖，當(dāng)管中通過流量q=升/秒時，水銀柱高差h=500mm，設(shè)沿程水頭損失可以不計，求蝶閥在該開度時的局部水頭損失系數(shù)。 〔3.09〕v61vv

y

(1n3。( (

h 13n式中v

max

為斷面上時均最大流速，h為水深，y為從壁面到該點的距離，n為指數(shù)。062證明在推導(dǎo)圓管突然擴大局部水頭損失過程中假設(shè)考慮壁面摩擦力(單位面積上的摩擦力為 )0和沿程損失，所得結(jié)果與略去摩擦力和不計沿程損失的結(jié)果一樣。63、假設(shè)沿程水頭損失系數(shù) 被取值的誤差為20 ，問當(dāng)hf為常數(shù)時，相應(yīng)計算出的流量誤差有多大 〔10%〕—64d=50mm，管長l=5m。已測得20秒內(nèi)出口出水量為200升，管道首末測壓管水頭差為m，求管道糙率n和相應(yīng)的沿程水頭損失系數(shù) ?！?.00849；n0.005〕65圖示管道出口段長l=10m，直徑d=，通過密度 =1000kg/m3的流體流量qv=m3/sh=wm，hm=m，Hg= ，求：1)管道壁面切應(yīng)力w〔25.97N/m2；〕

；2)

該管段的沿程水頭損失系數(shù) 。66、某管道的直徑d100mm，通過流量Q0.004m3/s200C；該管通過一樣流量的重燃油，其運動粘度1.5104m2/s，試推斷以上兩種狀況的流態(tài)。b7cm，斷面的邊坡系數(shù)為1〔如圖示。當(dāng)水深h4cm，斷面平均流速5.0cm/s200C，試判別水流流態(tài)。假設(shè)水溫順?biāo)疃急３植蛔?，問斷面平均流速減到多少時水流方為層流 〔V

〕=smax=s11hb;68、有一送風(fēng)系統(tǒng)，輸送空氣的管道直徑d400mm，管內(nèi)的斷面平均流速12m/s，空氣溫度為C100C。試推斷空氣在管內(nèi)的流淌形態(tài)。假設(shè)輸氣管的直徑改為100mm，求管道內(nèi)維持紊流時的最小〔v=s〕C69h的寬矩形明槽中，水流維持恒定均勻紊流，利用紊流普適流速分布律公式〔4-2-23〕推導(dǎo)寬矩形明槽斷面平均流速的表達式u斷面平均流速。

max

vu

/，并計算水面以下何處的時均點流速等于其70、用高靈敏度的測速設(shè)備測得水流中A點的縱向和垂向的瞬時速度ux

和u，見下表，表中數(shù)據(jù)是y每隔測得的結(jié)果。斷面平均流速為，試計算該點的〕時均流速u和u〔〕縱向和垂向的相對x y〕紊動附加切應(yīng)力”yx

。假設(shè)A點的流速梯度duydy0.26/s，求A點的混合長度l。渦粘度〔即紊動動力粘性系數(shù)〕及渦運動粘度〔即紊動運動粘性系數(shù)〕，水溫為200C，試將、與相比較，兩者差異到底有多大測次12345|uxuy〔〕0〔2；〔4；測次12345|uxuyuy。測次6789 10ux；…A點瞬時流速測定值〔單位：m/s〕1、有一供試驗用的圓管，直徑為，今進展沿程水頭損失試驗，量測段管長為，試問1〕當(dāng)流量Q00002m3/s時，水流所處的流態(tài)，并計算該量測段的沿程水頭損失2〕當(dāng)水流處于由C〔1〕72d300mm的管道長l5km9.66kN/m3G2373kN/h〔h為小時，試計算油溫從t1

100C〔運動粘度1

25cm2/s〕變到t2

400C〔2

1.5cm2/s〕時，管道的損失功率的變化。并說明你做完此題后得到的啟發(fā)。〔h=438m,N=289KW,h=,N=〕f1 1 f2 273、半徑r0

150mm的輸水管在水溫t150C下進展試驗，所得數(shù)據(jù)為斷面平均流速v3.0m/s及沿程水頭損失系數(shù)0.015。求〔1〕r0.5r0

和r0處的切應(yīng)力2假設(shè)流速分布曲線在r.r處0的時均流速梯度為，該點的粘性切應(yīng)力和紊流附加切應(yīng)力〕設(shè)混合長度l承受沙特克維奇公式ly1yr0

，試求r0.5r0

處的混合長度和卡門常數(shù)?！?1)=,τ=0(r=0時)；(2)τ=×10-3Pa,τ=；(3)l=,κ=〕1 274、假設(shè)要一次測得圓管層流的斷面平均流速，試問比托管應(yīng)放在距離管軸多遠處 〔r=〕75、有三個管道，其斷面外形分別為如圖示的圓形、正方形和矩形，它們的過水?dāng)嗝娣e相等，水力〕三者邊壁上的平均切應(yīng)力之比〕當(dāng)沿程水頭損失系數(shù)相等時，三者的流量之比?！病场病矦76、推求圓管和寬矩形明槽在層流流速分布條件下的動量修正系數(shù)”。 〔α’ =,α’ =〕圓管 寬矩形77、假設(shè)圓管紊流光滑區(qū)的流速分布聽從指數(shù)規(guī)律，即有uu yrmax

n。求證動能修正系數(shù)和動量n n2 nn23232修正系數(shù)”分別為： 3 和 ,并推求混合長度l的數(shù)學(xué)表達式.”43n1

3n2

42n1

(n1)3、推求指數(shù)流速分布條件下的寬矩形明槽的,”及混合長度l的表達式. 〔α=(n1)2

3n1

,α’= 2n1〕4-12所供給的數(shù)據(jù),計算從左水箱到右水箱的連接收的全部水頭損失的數(shù)據(jù),繪制水頭線圖.、有甲乙兩輸水,甲管直徑為200mm,當(dāng)量粗糙度為,流量為m3s;乙管直徑為40mm,當(dāng)量粗糙度為,流量為m3s,水溫為150C,試判別兩根管中水流處于何種流區(qū)。假設(shè)處于水力光滑區(qū)請用布拉休斯公式計算;Jain公式計算.最終計算兩管的水力坡度J?！布坠?光滑區(qū)J=；乙管:紊流過度區(qū),λ=,J=〕、有三根直徑一樣的輸水管,直徑d100mm,通過的流量均為Q0.015m3/s,管長均為l1000m,各管的當(dāng)量粗糙度分別為1

0.1mm,2

0.4mm,3

3mm,200C,用查穆迪圖的方法求各管中的沿程水頭損失h,水力坡度J,摩阻流速u和各管中的損失功率. 〔hf1=,J1=,u*1=s,N1=；ff2 2 *2 2 f3 3 *3 3h=,J=,u =s,N=； h=,J=,u =s,Nf2 2 *2 2 f3 3 *3 382、試依據(jù)圓管層流中的64Re公式，水力光滑管中0.3164Re0.25公式及完全粗糙區(qū)的

0.25分析沿程水頭損失hf

與斷面平均流速之間的關(guān)系。83、有一梯形斷面的渠道，：底寬b10m，均勻流水深h3m，邊坡系數(shù)1：1，渠道的粗糙系數(shù)〔即糙率〕n0.02，通過的流量Q39m3/s，試求在每公里渠道長度上的水頭損失及摩阻流速和沿程水頭損失系數(shù)。〔每千米長渠上損失沿程水頭,u*=s,λ=〕84、如圖示有兩個水池。其底部以一水管連通。在恒定的水面差H的作用下，水從左水池流入右水池水管直徑d500mm當(dāng)量粗糙度0.6mm管總長l100m直角進口閘閥的相對開度為5900緩彎管的轉(zhuǎn)變半徑R2d，水溫為200C，管中流量為0.5m3/s。求兩水池水面的高差H?？梢哉J為出水池〔即右水池〕的過水?dāng)嗝婷娣e遠大于水管的過水?dāng)嗝婷娣e。 〔〕85、設(shè)計一給水管道，其直徑d已定，今就其長度l爭論Ⅰ和Ⅱ兩種方案，第Ⅱ方案比第Ⅰ方案短25%。假設(shè)