管流水力损失习题
水力学答案完整版
第一章 绪论答案1-1．20℃的水2.5m 3，当温度升至80℃时，其体积增加多少？ [解] 温度变化前后质量守恒，即2211V V ρρ= 又20℃时，水的密度31/23.998m kg =ρ 80℃时，水的密度32/83.971m kg =ρ 321125679.2m V V ==∴ρρ 则增加的体积为3120679.0m V V V =-=∆ 1-2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度ν增加15%，重度γ减少10%，问此时动力粘度μ增加多少（百分数）？ [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+==原原原μρν035.1035.1==035.0035.1=-=-原原原原原μμμμμμ此时动力粘度μ增加了3.5%。
1-3．有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02y hy g u -=，式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度，h 为水深。
试求m h 5.0=时渠底（y =0）处的切应力。
[解] μρ/)(002.0y h g dy du -=)(002.0y h g dydu -==∴ρμτ 当h =0.5m ，y =0时)05.0(807.91000002.0-⨯⨯=τPa 807.9=1-4．一底面积为45×50cm 2，高为1cm 的木块，质量为5kg ，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s ，油层厚1cm ，斜坡角22.620 （见图示），求油的粘度。
[解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时，等速下滑y u AT mg d d sin μθ== 001.0145.05.062.22sin 8.95sin ⨯⨯⨯⨯==δθμu A mg =s Pa 08376.0⋅ 1-5．已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律y ud d μτ=，定性绘出切应力沿y[解]1-6．为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。
水力学习题——精选推荐
⽔⼒学习题⽔⼒学课程复习题⼀、名词解释（100个）连续介质理想液体粘滞性等压⾯⽜顿内摩擦定律⽔头测压管压⼒中⼼绝对压强相对压强真空度压⼒体运动要素真空压强分布图恒定流渐变流欧拉法迹线拉格朗⽇法流线流管元流总流断⾯平均流速过⽔断⾯流量⼀维流均匀流连续性⽅程急变流能量⽅程动量⽅程⽔⼒坡度沿程⽔头损失收缩断⾯⽔头损失层流紊流局部⽔头损失雷诺数湿周⽔⼒半径粘性底层动能修正系数摩阻流速长管短管简单管道动量修正系数串联管道并联管道明渠⽆压流⽔⼒光滑管边坡系数允许流速急流缓流紊流粗糙管临界流正常⽔深相对波速佛如德数沿程阻⼒系数断⾯⽐能临界⽔深陡坡缓坡相对粗糙度⽔跃⽔跃函数⽔跌共轭⽔深棱柱形渠道控制断⾯堰流闸孔出流薄壁堰⽔⼒最佳断⾯实⽤堰宽顶堰淹没系数流量系数实⽤经济断⾯⽆压涵洞底流消能⾯流消能挑流消能远趋式⽔跃临界⽔跃淹没⽔跃渗流模型达西定律侧收缩系数普通井承压井完全井井群流⽹⼆、填空题（ 52 题）1、⽔静⼒学基本⽅程 C g p z =+ρ的适⽤条件是：（1），（2），（3）。
2、当_______平⾯放置时，压⼒中⼼与⾯积形⼼重合。
3、⽜顿内摩擦定律τ=µdu/dy 适⽤于流体的流动。
4、当液体中某点的绝对压强，就称该点存在真空，真空度的⼤⼩ P k = 。
5、流线是⼀条光滑的曲线，除奇点外流线不能 _ ____，在__ ___ 中流线与迹线重合。
6、当液流为时，流线与迹线相重合。
7、流线是某⼀瞬时在流速场中所作的⼀条线，位于这条线上的每个质点在该瞬时的都与此线。
8、孔⼝和管嘴出流的流速公式均为02gH ?υ=，对孔⼝⽽⾔υ是___ ___断⾯的流速，对管嘴⽽⾔υ为___ ______断⾯的流速。
9、必托管共开有两孔，⼀孔以便测动⽔压强，另⼀孔测静⽔压强。
10、利⽤必托管测流速，已知两根测压管的⽔⾯差值为1⽶，该必托管校正系数为1，则被测点流速为。
11、⾮均匀渐变流过⽔断⾯压强分布规律符合分布规律。
水力学4章习题课
V32 V12 V22 ∑ hm = ζ 1 2 g + (ζ 2 + ζ 3 ) 2 g + ζ 4 2 g
1.4152 2.0372 3.1832 = 0.1× + (0.15 + 0.1)× + 2.0 × = 1.097mH2O 2 × 9.81 2 × 9.81 2 × 9.81
hw1-3=1.053+1.097=2.15mH2O
例2：有一串联铸铁管路，d1=150mm d2=125mm d3=100mm L1=25m L2=10m，沿程阻力系数：λ1=0.030 λ2=0.032 局部阻力系数：ζ1=0.1 ζ2=0.15 ζ3=0.1 ζ4=2.0 问：① 通过Q=25升/秒时，需要H为多少？ ② 若水头H不变，但不计损失，则流量将变成多少？ H 解：① 对1~1、3~3列能量方程，设V1=0 1
Re1 =
V1 R1
ν
Q 1× 1 1× 1 4 = Q =
ν
4ν
圆管
Re 2 =
V2 R2
ν
1 ×1 1 π ×12 4 = 4
Q
ν
=
Q
πν
Re 2
＞
Re1
圆管的λ大
例7：当图示中 l = 75cm, d = 2.5cm, v = 3.0m / s, λ = 0.020, ξ进口 = 0.5 时，求水银差压计的水银面高度差 hp 。
γJ 2 2 再令式 U = ( r0 r ) 中 r = 0 有， 4 4U max γJ 2 U max = r0 J = 4 γ r02
4νρU max 4ν U max = = 2 γ r0 gr02
= 4 × 0.2 × 56.62 = 0.00082 2 980 × 7.5
各建筑给排水的水力计算及习题
各建筑给排水的水力计算及习题消防水池有效容量计算公式（一）：V=Vn+Vw-Vg式中：V---消防水池有效容量（m3）Vn---室内消防水池用水量（m3）Vw---室外消防用水量（m3）Vg---室外给水管网供水量（m3）公式（二）：Vn=Qy﹒ty+Qp﹒tp+Qm﹒tm式中：Qy---室内消防栓系统的用水流量（m3/s），按高层民用建筑设计规范GB50045-95的表7.2.2Qp---自动喷水系统的用水流量（m3/s）Qm---防水卷帘水幕保护系统用水流量,Lm---被保护的防火卷帘总长度(m)Ty---火灾延续时间(s), 按高层民用建筑设计规范GB50045-95的表7.2.2取用，一类Tp和tm---分别为自动喷水系统及水幕保护系统喷水时间(s)，公式（三）：Vw=Qw﹒ty式中：Qw---室外消防栓系统的用水流量（m3/s），按高层民用建筑设计规范GB50045-95取公式（四）：Vg=（3.14d2/4﹒vs＋n﹒Qg）﹒ty式中：d---室外给水环形管网管道内径（m）vs---室外给水环形管网水流速（m/s），当管网最低压力不低于0.1MP时可取值为：n---利用市政公共消防栓具数Qg---市政公共消防栓流量（m3/s）§3—5排水管道系统的水力计算一、排水定额：两种：每人每日消耗水量卫生器具为标准排水当量：为便于计算，以污水盆的排水流量0.33升/秒作为当量，将其他卫生器具与其比值1个排水当量=1.65给水当量二、排水设计流量：1、最大时排水量：QdTQh?KQPQP?用途：确定局部处理构筑物与污水提升泵使用2、设计秒流量：（1）当量计算法：qu?0.12?NP?qmax适用：住宅、集体宿舍、旅馆、医院、幼儿园、办公楼、学校注意点：qu??qi，取?qi（2）百分数计算法：qu??qpn0b适用：工业企业，公共浴室、洗衣房、公共食堂、实验室、影剧院、体育馆等公共建筑注意点：qu?一个大便器的排水流量取一个大便趋的排水流量三、排水管道系统的水力计算1、排水横管水力计算：（1）横管水流特点：水流运动：非稳定流、非均匀流卫生器具排放时：历时短、瞬间流量大、高流速特点：冲击流——水跌——跌后段——逐渐衰减段可以冲刷管段内沉积物及时带走。
水力学(水动力学基础)-试卷2
水力学（水动力学基础）-试卷2(总分：70.00，做题时间：90分钟)一、计算题(总题数：35，分数：70.00)1.有一水平放置的管道(图3—56)。
管径d 1=10cm，d 2=5cm。
管中流量Q=10L／s。
断面1处测管高度H=2m。
不计管道收缩段的水头损失。
取动能校正系数均为1。
求水流作用于收缩段管壁上的力。
（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：2.如图3—57所示，有一倾斜放置的管道，管径由d 1 =10cm，突然扩大至d 2 =20cm。
试验时测得测压管1和测压管2中的水位差为0．3m。
求管道流量Q[取动能校正系数为1，突然扩大局部水头损失系数ξ=(A2／A 1一1) 2，A1、A 2分别为小管和大管的断面面积，ξ为对应于大管的流速]。
（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：3.从水箱下部引一管道，管道水平段上有一收缩段。
从收缩段引出的玻璃管插入容器A的水中(图3—58)。
已知管径d 1 =4cm，收缩段直径d 2 =3cm。
水箱至收缩段的水头损失h ω1 =3v 2／2g，收缩段至管道出口的水头损失h ω2 =v 2／2g(v为管道流速)。
当水流通过管道流出时，玻璃管中水柱高h=0．35m，求作用水头H(取动校正系数为1)。
（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：4.图3—59所示为铅直放置的一文丘里管。
工程流体力学经典习题答案
第一章 流体及其主要物理性质1-1.轻柴油在温度15ºC 时相对密度为0.83，求它的密度和重度。
解：4ºC 时所以，33/8134980083.083.0/830100083.083.0mN m kg =⨯===⨯==水水γγρρ1-2.甘油在温度0ºC时密度为1.26g/cm 3，求以国际单位表示的密度和重度。
333/123488.91260/1260/26.1m N g m kg cm g =⨯==⇒==ργρ 1-3.水的体积弹性系数为1.96×109N/m 2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？MPa Pa E E VVVV p p6.191096.101.07=⨯==∆=∆=∆β 1-4.容积4m 3的水，温度不变，当压强增加105N/m 2时容积减少1000cm 3，求该水的体积压缩系数βp 和体积弹性系数E 。
解：1956105.2104101000---⨯=⨯--=∆∆-=Pa p V V pβ Pa E p89104105.211⨯=⨯==-β 1-5. 用200L 汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液面上压强为1个大气压，封闭后由于温度变化升高了20ºC ，此时汽油的蒸气压为0.18大气压。
若汽油的膨胀系数为0.0006ºC －1，弹性系数为14000kg/cm 2。
试计算由于压力及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？解：E ＝E ’·g ＝14000×9.8×104PaΔp ＝0.18atdp pV dT T V dV ∂∂+∂∂=00V T V T V V T T ββ=∂∂⇒∂∂=00V pVp V V p p ββ-=∂∂⇒∂∂-= 所以，dp V dT V dp pVdT T V dV p T 00ββ-=∂∂+∂∂=从初始状态积分到最终状态得：LL L V p p EV T T V V dpV dT V dV T p pp T TT VV 4.21057.24.2200108.914000108.918.020*******.0)(1)(34400000000≈⨯-=⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯=---=--=-⎰⎰⎰βββ即()kg V V M 32.13810004.220010007.0=-⨯⨯=∆-=ρ另解：设灌桶时每桶最多不超过V 升，则200=++p t dV dV VV dt V dV t t 2000061.0⨯=⋅⋅=βV dp V dV p p 18.0140001⨯-=⋅⋅-=β（1大气压＝1Kg/cm 2）V ＝197.6升 dV t ＝2.41升 dV p ＝2.52×10-3升G ＝0.1976×700＝138Kg ＝1352.4N 1-6.石油相对密度0.9，粘度28cP ，求运动粘度为多少m 2/s?解：s Pa P s Pa s mPa P cP ⋅=⋅=⋅==--1.0110110132()cSt St s m 3131.0/101.310009.01028253==⨯=⨯⨯==--ρμν1-7.相对密度0.89的石油，温度20ºC 时的运动粘度为40cSt ，求动力粘度为多少？解：89.0==水ρρd ν＝40cSt ＝0.4St ＝0.4×10-4m 2/sμ＝νρ＝0.4×10-4×890＝3.56×10-2Pa ·s 1-8.图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1m/s ，板与固定边界的距离δ=1，油的动力粘度μ＝1.147Pa ·s ，由平板所带动的油层的运动速度呈直线分布，求作用在平板单位面积上的粘性阻力为多少？解：233/10147.11011147.1m N dy du ⨯=⨯⨯==-μτ 1-9.如图所示活塞油缸，其直径D ＝12cm ，活塞直径d ＝11.96cm ，活塞长度L ＝14cm ，油的μ＝0.65P ，当活塞移动速度为0.5m/s 时，试求拉回活塞所需的力F=？解：A ＝πdL , μ＝0.65P ＝0.065 Pa ·s , Δu ＝0.5m/s , Δy=(D-d)/2()N dy du AF 55.821096.11125.010141096.1114.3065.0222=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯==---μ第二章 流体静力学2-1. 如图所示的U 形管中装有水银与水，试求：（1）A 、C 两点的绝对压力及表压各为多少？ （2）A 、B 两点的高度差为多少？解：① p A 表＝γh 水＝0.3mH 2O ＝0.03at ＝0.3×9800Pa＝2940Pa p A 绝＝p a + p A 表＝（10+0.3）mH 2O ＝1.03at ＝10.3×9800Pa＝100940Pap C 表＝γhg h hg + p A 表＝0.1×13.6mH 2O+0.3mH 2O ＝1.66mH 2O ＝0.166at＝ 1.66×9800Pa ＝16268Pap C 绝＝p a + p C 表＝（10+1.66）mH 2O ＝11.66 mH 2O ＝1.166at ＝11.66×9800Pa＝114268Pa② 30cmH 2O ＝13.6h cmH 2O ⇒h ＝30/13.6cm=2.2cm题2-2 题2-32-2.水银压力计装置如图。
水力学基础：4水头损失课堂练习题
9.当管道尺寸及粗糙度一定时，随着流量的 不断加大，液流最终必达到（ ） Ａ．层流 Ｂ．紊流光滑区 Ｃ．紊流过渡粗糙区 Ｄ．紊流阻力平方区
10.尼古拉兹试验主要是研究（ ） Ａ．层流与紊流流态 Ｂ．沿程阻力系数的变化规律 Ｃ．渐变流与急变流流态 Ｄ．动水压强分布规律
液体运动产生水头损失的根本原因是液体具有 性。
➢沿程阻力系数λ的变化规律 ➢沿程水头损失通用计算公式、谢齐公式、局部水
头损失的通用计算公式等公式的应用
1.局部水头损失主要发生在（ ） Ａ．顺直管道中 Ｂ．顺直河段中 Ｃ．均匀流中 Ｄ．边界有变化的地方
2.能直观演示出水流的层流与紊流流态的试 验是（ ） A．普朗特试验 Ｂ．牛顿试验 Ｃ．尼古拉兹试验 Ｄ．雷诺试验
3.圆管水流的下临界雷诺数为（ ） A．200 Ｂ．2000 Ｃ．4000 Ｄ．10000
4.沿程水头损失与断面平均流速一次方成正 比的水流为（ ）
A. 层流 B. 紊流光滑区 C. 紊流过渡区 D. 紊流粗糙区
5.紊流断面上的流速分布（ ） Ａ．为抛物线型 Ｂ．比层流均匀 Ｃ．没有层流均匀 Ｄ．极不规则
按水流运动的固体边界情况，将水头损失分为沿程水
头损失和
损失两类。
水头损失可分为沿程水头损失和局部水头损失。均匀
流时，只有
水头损失。
单位流程上的水头损失称为
。
紊流时，水流各点的流速、压强等运动要素随时间出现
时大时小的波动现象，称为
现象。
可以用
数来判别水流是层流还是紊流。
紊流粗糙区的沿程水头损失与断面平均流速的
3.如图所示的有压涵管，其管长L=10m，管径 d=1.0m，上、下游水位差H=0.2m，涵管沿程阻 力系数λ=0.02，进口的局部阻力系数ζ1=0.5，出 口的局部阻力系数ζ2=1.0m，各系数均对应于涵管 中的水流断面平均流速V，上、下游河渠中的流速
给排水管网流量计算例题
4．沿线流量：
管段 0～ 1 1～ 2 2～ 3 1～ 4 4～ 8 4～ 5 5～ 6 6～ 7 合计 管段长度（m） 300 150 250 450 650 230 190 205 2425 沿线流量（L/s） 300×0.0358＝10.74 150×0.0358＝5.37 250×0.0358＝8.95 450×0.0358＝16.11 650×0.0358＝23.27 230×0.0358＝8.23 190×0.0358＝6.80 205×0.0358＝7.34 86.81
流量（L/s 流速（ 管径（mm 水头损失（m ） m/s） ） ） 0.75 400 1.27 水塔～0 93.75 88.38 0.70 400 0.56 0～ 1 60.63 0.86 300 1.75 1～ 4 11.63 0.66 100 3.95 4～ 8 Σh＝7.53 管段
7．支管水力计算：
3
水塔 2
水泵
600
0
300 1
450 4
5
650
6
8 7 205
8．确定水塔高度
Ht Ho h ( Zt Zo) 16.00 7.53 (5.00 5.00) 23.53 (m)
水泵扬程：需要根据水塔的水深、吸水井最低水位 标高、水泵吸水管路和压水管水头损失计算确定。
200l/s (1)
800 700 400
60l/s
600
50l/s
管径（mm) 计算流量（ l/s) 100 <5.8 150
60l/s
850 界限流量表
200 17.5~31
(3)
300 48.5~71 350 71~111
(4)
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第六章 管内流动的水力损失
1．有一直径d=200mm 供油管道，输送质量流量q m =90.04t/h 的石油，石油的密度ρ=900.4kg/m 3，冬季石油的运动粘度γ=1.092cm 2/s ，管道全长L=2000m,求管道的沿程阻力损失是多少？ 2．
2．如图为一水平放置的突然扩大管路，直径由d 1=50mm 扩大到d 2=100mm 。
在扩大前后断面上接出的差压计中，上部为水，下部为密度3
1060.1⨯=ρkg/m 3
的四氯化碳。
当管路中水的流量为q v =16m 3/h 时，差压计的读数为173=∆h mm 。
试求突然扩大处的局部阻力系数，并与理论计算值相比较(不计沿程阻力损失)。
3．输送空气的管道(温度t =20℃)的旧钢管道，取其绝对粗糙度1=εmm ，管道长l =400m ，管径d =250mm ，管道两端的静压强差9806
=∆f p Pa ，求该管道通过的空气流量v q ？(已知t =20℃的空气，其密度
2
.1=ρ kg/m 3，运动粘度
4
10
15.0-⨯=ν)m 2/s 。
4．某串联水管如图, 已知d 1=150mm, L 1=25m, λ1=0.037 ; d 2=125mm, L 2=10m,
λ
2
=0.039; d 3=100mm, 各局部阻力系数分别为ζ1=0.5, ζ
2
=0.15, ζ3=2, ζ
4
=0.1
(均对局部装置后的流速而言), 流量q v =90 m 3/h, 求流动所需的水头H? 0 0 H
ζ1 ζ
2
ζ3 ζ
4
d 1 d 2 d 3 3
L 1 L 2
5．有两个储水池, 中间联接管道系统如图。
各管段尺寸L 1=L 2=L 3=L 4=100m, d 1=d 2=d 3=d 4=100mm, 沿程阻力系数λλλλ1234====0.02, 第三管段有一阀门, 其阻力系数ζ1=3, 其它局部损失不考虑, 系统中水的流量为q v =0.0025 m 3/s, 求此时两储水池水面的高度差H ？
H
d 2,L 2
d 1,L 1 d 4,L 4 d 3,L 3
6．如图，一装设在标高2∇=4m 平台上的离心泵，从1∇=2m 的吸水池中吸水，将水送往3∇=14m 的水箱中。
水箱液面上的相对压力p 3=118kPa 。
已知当地的大气压力p a =0.1MPa ，安装在泵出口的压力表读数为245kPa ，吸入管路长L 1=6m ，管径d 1=100mm ，沿程阻力系数025
.01
=λ，局部阻力系数7.0
1
=ς。
泵压出管路
长L 2=60m ，管径d 2=80mm ，沿程阻力系数028
.02=λ，局部阻力系数.0
82
=ς。
其余局部阻力损失不计，泵内的流量损失不计，试求该离心泵的扬程及输水流量。