流體力學(xué)習(xí)題4

1、第四章 流動阻力和水頭損失復(fù)習(xí)思考題1怎樣判別粘性流體的兩種液態(tài)層流和紊流？2為何不能直接用臨界流速作為判別液態(tài)（層流和紊流）的標(biāo)準(zhǔn)？3常溫下，水和空氣在相同的直徑的管道中以相同的速度流動，哪種流體易為紊流？4怎樣理解層流和紊流切應(yīng)力的產(chǎn)生和變化規(guī)律不同，而均勻流動方程式對兩種液態(tài)都適用？5紊流的瞬時流速、時均流速、脈運流速、斷面平均流速有何聯(lián)系和區(qū)別？6何謂粘性底層？它對實際流動有何意義？7紊流不同阻力區(qū)（光滑區(qū)，過渡區(qū)，粗糙區(qū)）沿程摩擦阻系數(shù)的影響因素何不同？8什么是當(dāng)量粗糙？當(dāng)量粗糙高度是怎樣得到的？9比較圓管層流和紊流水力特點（切應(yīng)力、流速分布、沿程水頭損失、沒種摩系數(shù)）的差異。10造

2、成局部水頭損失的主要原因是什么？11什么是邊界層？提出邊界層概念對水力學(xué)研究有何意義？12何謂繞流阻力，怎樣計算？習(xí)題選擇題4-1 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）hf=h；（b）hf=h+l；（c）hf=lh；（d）hf=l。4-2 圓管流動過流斷面上切應(yīng)力分布為：（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。4-3 在圓管流中，紊流的斷面流速分布符合：（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。4-4 在圓管流中，層流的斷面流速分布符合：（a）均勻規(guī)律

3、；（b）直線變化規(guī)律；（c）拋物線規(guī)律；（d）對數(shù)曲線規(guī)律。4-5 半圓形明渠半徑r0=4m，水力半徑為：（a）4m；（b）3m；（c）2m；（d）1m。4-6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：（a）Re1=0.5 Re2；（b）Re1= Re2；（c）Re1=1.5 Re2；（d）Re1=2 Re2。4-7 圓管層流，實測管軸線上流速為4m/s，則斷面平均流速為：（a）4 m/s；（b）3 .2m/s；（c）2 m/s；（d）1 m/s。4-8 圓管紊流過渡區(qū)的沿程摩阻系數(shù)：（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k

4、s/d有關(guān)；（d）與Re和管長l有關(guān)。4-9圓管紊流粗糙區(qū)的沿程摩阻系數(shù)：（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)。4-10 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：（a）增加；（b）減??；（c）不變；（d）不定。計算題4-11 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？（紊流；c=0.0301m/s）4-12 通風(fēng)管徑直徑為250mm，輸送的空氣溫度為20，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？（7.087

5、L/s；紊流）4-13 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)。（紊流）4-14 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。（0.743m）4-15 應(yīng)用細管式粘度計測定油的粘度。已知細管直徑d=6mm，測量段長l=2m，實測油的流量Q=77cm3/s，水銀壓差計讀值h=30cm，油的密度=901kg/m3。試求油的運動粘度和動力粘度。（0.743m=8.56×10-6m2s）4-16 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3

6、5 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）4-17 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；）4-18 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）4-19 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）4-20 矩形風(fēng)道的斷面尺寸為1000mm×600mm，空氣流量為42

7、00m3/h，空氣密度為1011kg/m3 ，測得相距12m的兩斷面間的壓強差為31.6N/m2。試求風(fēng)道的沿程摩阻系數(shù)。（0.0144）4-21 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）4-22 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） 4-23 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

8、失系數(shù)為，試求在什么條件下，流量隨管長的增加而減小？4-24 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/）4-25 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。（d2=1.414d）4-26 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)。（3.12L/s；101.12N/m2）4-27 兩水池水位恒定，已知管道直徑d=10cm，管長l

9、=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。（0.022） 4-28 自水池中引出一根具有三段不同直徑的水管，已知直徑d=50mm，D=200mm，長度L=100m，水位H=12m，沿程摩阻系數(shù)為=0.03，局部損失系數(shù)閥=5.0，試求通過水管的流量并繪總水頭線及測壓管水頭線。（43.9m）4-29 有兩輛迎風(fēng)面積相同A=2m2的汽車。其一為20世紀20年代的老式車，其阻力系數(shù)CD=0.8。另一為20世紀90年代有良好外形的最新式車，其阻力系數(shù)CD=0.28。若兩車均以90km/h的速度在20的靜止空氣中行駛。試求為克服空氣阻力