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 ； 2 C 与 1 成正比； 3 C 与 2 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 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：1τ0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 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 ； 2 hfA hfB ； 3 hfA hfB ； 4 尚不能确定大小。

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(0 =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。