水力學(xué)(聞德蓀)習題答案第六章

1、選擇題（單選題）1.水在垂直管內(nèi)由上向下流動，測壓管水頭差h，兩斷面間沿程水頭損失，則：（a）（a）hf=h；（b）hf=h+l；（c）hf=lh；（d）hf=l。2.圓管流動過流斷面上切應(yīng)力分布為：（b）（a）在過流斷面上是常數(shù)；（b）管軸處是零，且與半徑成正比；（c）管壁處是零，向管軸線性增大；（d）按拋物線分布。3.圓管流的雷諾數(shù)（下臨界雷諾數(shù)）：（d）（a）隨管徑變化；（b）隨流體的密度變化；（c）隨流體的黏度變化；（d）不隨以上各量變化。4.在圓管流中，紊流的斷面流速分布符合：（d）（a）均勻規(guī)律；（b）直線變化規(guī)律；（c）拋物線規(guī)律；（d）對數(shù)曲線規(guī)律。5.在圓管流中，層流的斷面流

2、速分布符合：（c）（a）均勻規(guī)律；（b）直線變化規(guī)律；（c）拋物線規(guī)律；（d）對數(shù)曲線規(guī)律。6.半圓形明渠半徑r0=4m，水力半徑為：（c）（a）4m； （b）3m； （c）2m； （d）1m。7.變直徑管流，細斷面直徑為d1，粗斷面直徑d2=2d1，粗細斷面雷諾數(shù)的關(guān)系是：（d）（a）Re1=0.5 Re2；（b）Re1= Re2；（c）Re1=1.5 Re2；（d）Re1=2 Re2。8.圓管層流，實測管軸線上流速為4m/s，則斷面平均流速為: （c） （a）4 m/s；（b）3 .2m/s；（c）2 m/s；（d）1 m/s。9.圓管紊流過渡區(qū)的沿程摩阻系數(shù)：（c）（a）與雷諾數(shù)Re有關(guān)

3、；（b）與管壁相對粗糙ks/d有關(guān)；（c）與Re及ks/d有關(guān)；（d）與Re和管長L有關(guān)。10.圓管紊流粗糙區(qū)的沿程摩阻系數(shù)：（b）（a）與雷諾數(shù)Re有關(guān)；（b）與管壁相對粗糙ks/d有關(guān)；（c）與Re及ks/d有關(guān)；（d）與Re和管長L有關(guān)。11.工業(yè)管道的沿程摩阻系數(shù)，在紊流過渡區(qū)隨雷諾數(shù)的增加：（b）（a）增加；（b）減小；（c）不變；（d）不定。計算題【6.12】水管直徑d=10cm，管中流速v=1m/s，水溫為10，試判別流態(tài)。又流速等于多少時，流態(tài)將發(fā)生變化？解：查表得10時水 為紊流 流速為0.30m/s時流態(tài)將發(fā)生變化.【6.13】通風管徑直徑為250mm，輸送的空氣溫度為20

4、，試求保持層流的最大流量。若輸送空氣的質(zhì)量流量為200kg/h，其流態(tài)是層流還是紊流？（7.087L/s；紊流）解：查表得20時空氣s 為紊流【6.14】有一矩形斷面的小排水溝，水深15cm，底寬20cm，流速0.15m/s，水溫10，試判別流態(tài)。解：查表得10時水 為紊流【6.15】輸油管的直徑d=150mm，Q=16.3m3/h，油的運動粘度=0.2cm2/s，試求每公里管長的沿程水頭損失。解：【6.16】應(yīng)用細管式粘度計測定油的粘度。已知細管直徑d=8mm，測量段長l=2m，實測油的流量Q=70cm3/s，水銀壓差計讀值hp=30cm，油的密度=901kg/m3。試求油的運動粘度和動力粘

5、度。（0.743cm2/s =8.5610-6m2s）解：列細管測量段前后斷面（1、2）伯努利方程，化簡設(shè)為層流 2300層流，計算成立。【6.17】為了測定圓管內(nèi)徑，在管內(nèi)通過運動粘度為0.013cm2/s的水，實測流量為35 cm3/s，長15m管段上的水頭損失為2cm水柱，試求此圓管的內(nèi)徑。（1.94cm）解：先按層流計算,由泊肅葉公式得檢驗是否為層流是層流,說明計算正確【6.18】油管直徑為75mm，已知油的密度為901kg/m3，運動粘度為0.9cm2/s在管軸位置安放連接水銀壓差計的皮托管，水銀面高差hp=20mm，試求油的流量。（5.19L/s；）解：皮托管測定的是管軸處的速度以

6、管軸處速度為特征流速計算雷諾數(shù) 流動是層流【6.19】自來水管長600m，直徑300mm，鑄鐵管道，通過流量60m3/h，試用穆迪圖計算沿程水頭損失。（0.176m）解：鑄鐵管道，取ks=1.25mm（平均值）查穆迪圖得【6.20】鋼筋混凝土輸水管直徑為300mm，長度為500m，沿程水頭損失為1m，試用謝才公式求管道中流速。（0.59m/s）解：查表，取n=0.135管中流速【6.21】矩形風道的斷面尺寸為1000mm600mm，空氣流量為4200m3/h，空氣密度為1.11kg/m3 ，測得相距12m的兩斷面間的壓強差為31.6N/m2。試求風道的沿程摩阻系數(shù)。（0.0144）解：【6.2

7、2】圓管和正方形管道的斷面面積、長度和相對粗糙都相等，且通過流量相等。試求兩種形狀管道沿程損失之比。（1）管流為層流；（2）管流為紊流粗糙區(qū)。（(1)0.785；(2)0.886）解：(1) 層流(2) 紊流【6.23】輸水管道中設(shè)有閥門，已知管道直徑為50mm，通過流量為3.34L/s，水銀壓差計讀值h=150mm，沿程損失不計，試求閥門的局部損失系數(shù)。（12.83）解：【6.24】水箱中的水通過等直徑的垂直管道向大氣流出。如水箱的水深H，管道直徑d，管道長L，沿程摩阻系數(shù)為，局部損失系數(shù)為，試求在什么條件下，流量隨管長的增加而減?。拷猓河刹匠痰卯敃r，管中流速隨管長增加而減小，因管直徑

8、不變，流量也隨管長增加而減小，即時流量隨管長的增加而減小【6.25】用突然擴大使管道流速由v1減到v2，若直徑d1及流速v1一定，試求使測壓管液面差成為最大的v2及d2是多少，并求最大h值。（H(1+)d/）解：由伯努利方程得由連續(xù)性方程得 【6.26】水箱中的水經(jīng)管道出流，已知管道直徑為25mm，長度為6m，水位H=13m，沿程摩阻系數(shù)為=0.02，試求流量及管壁切應(yīng)力。（3.12L/s；101.12N/m2）解：由伯努利方程得流量：【6.27】水管直徑為50mm，1、2兩斷面相距15m，高差3m，通過流量Q=6L/s，水銀壓差計讀值為250mm，試求管道的沿程摩阻系數(shù)。解：【6.28】兩水

9、池水位恒定，已知管道直徑d=10cm，管長l=20m，沿程摩阻系數(shù)=0.042，局部損失系數(shù)彎=0.8，閥=0.26，通過流量Q=65L/s，試求水池水面高差H。解：由伯努利方程得【6.29】水池中的水經(jīng)彎管流入大氣中。已知管道直徑d=100mm，水平段AB和傾斜段BC的長度均為l=50m，高差h1=2m，h2=25m，BC段設(shè)有閥門，沿程阻力系數(shù)=0.035，管道入口及轉(zhuǎn)彎局部阻力不計。試求：為使AB段末端B處的真空高度不超過7m，閥門的局部水頭損失系數(shù)最小應(yīng)是多少？此時的流量是多少?解 列伯努利方程【6.30】風速20m/s的均勻氣流，橫向吹過高H=40m，直徑d=0.6m的煙囪，空氣的密度=1.20kg/m3，溫度為20，求煙囪所受風力。解：查圖表得【6.31】有兩輛迎風面積相同A=2m2的汽車