層流和紊流及水流阻力和水頭損失

1、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) l 僅與雷諾數(shù)有關，而與相對粗糙度無關。 ( )2、圓管紊流的動能校正系數(shù)大于層流的動能校正系數(shù)。 ( )3、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力。 ( )7、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。 ( ) 10、管道突然擴大的局

2、部水頭損失系數(shù) z 的公式是在沒有任何假設的情況下導出的。 ( )11、液體的粘性是引起液流水頭損失的根源。 ( )11、不論是均勻?qū)恿骰蚓鶆蛭闪?，其過水斷面上的切應力都是按線性規(guī)律分布的。 ( )12、公式 即適用于管流，也適用于明渠水流。 ( )13、在逐漸收縮的管道中，雷諾數(shù)沿程減小。 ( )14、管壁光滑的管子一定是水力光滑管。 ( )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。 ( )19、當管徑和流

3、量一定時，粘度越小，越容易從層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鳌?( )20、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升高而減小。 ( )23、當管流過水斷面流速符合對數(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)的流動也有層流與紊流之分。 ( )26、當雷諾數(shù) Re很大時，在紊流核心區(qū)中，切應力中的粘滯切應力可以忽略。 ( )27、其它條件不變，層流內(nèi)摩擦力隨壓力的增大而 （ ） 增大 ； 減小 ； 不變 ； 不定 。28、按普朗特動量傳遞理論， 紊流的斷面

4、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，層流切應力隨液體溫度的升高而 ( )( 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) l 的關系為 ( )( 1 ) C 與 l 成正比 ； ( 2 ) C 與 1/ l 成正比； ( 3 ) C 與 l2 成正比； ( 4 ) C 與

5、 成正比 。32、A、B 兩根圓形輸水管，管徑相同，雷諾數(shù)相同，A管為熱水，B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、圓管紊流附加切應力的最大值出現(xiàn)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 d 隨 Re 的增大而 ( )( 1 ) 增大 ； ( 2 ) 減小 ；( 3 ) 不變 ； ( 4 ) 不定 。35、管道斷面面積均為 A (相等)，斷面形狀分別為圓形、方形和矩形

6、，其中水流為恒定均勻流，水力坡度 J 相同，則三者的邊壁切應力的相互關系如下，如果沿程阻力系數(shù)l也相等，則三管道通過的流量的相互關系如下：( )( 1 ) 圓 > 方 > 矩 ，圓 > 方 > 矩 ； ( 2 ) 圓 < 方 < 矩 ，圓 < 方 < 矩 ；( 3 ) 圓 > 方 > 矩 ，圓 < 方 < 矩 ；( 4 ) 圓 < 方 < 矩 ，圓 > 方 > 矩 。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)律相同 ； ( 2 ) 斷面上切應力分布規(guī)律相同 ；( 3 ) 斷

7、面上壓強平均值相同 ； ( 4 ) 水力坡度相同 。37、紊流內(nèi)部結構分區(qū)的判別參數(shù)是 ( )( 1 ) 管壁絕對粗糙度 ； ( 2 ) 管壁相對粗糙度 ；( 3 ) 粘滯底層厚度與管壁絕對粗糙度之比 ； ( 4 ) 雷諾數(shù) 。38、圖示兩管道的管長 L 、管徑 d 、流量 qv 及水溫均相同，但測壓管 水面差 h1 >h2 ,則兩管糙率 n1 與n2 的關系為( )( 1 ) n1 > n2； ( 2 ) n1 < n2 ； ( 3 ) n1 = n2 ； ( 4 ) 無法確定 。39、謝才系數(shù) C 的量綱是： ( ) ( 1 ) ； ( 2 ) ； ( 3 ) ； ( 4

8、 ) 1 無量綱量。40、如圖A、B二種截面管道，已知二管長度相同，通過流量相同，沿程水頭損失系數(shù)相同，則二管道的沿程水頭損失 ( ) ( 1) hfA > hfB； ( 2) hfA = hfB； ( 3) hfA < hfB ； ( 4) 尚不能確定大小。41、邊界層的外邊界線可看成是 ( )( 1) 一條流線 ； ( 2) 一條跡線 ； ( 3) 有旋流動與有勢流動的分界線； ( 4) 層流與紊流的分界線。42、紊流附加切應力等號右端的負號是由于_。43、圓管沿程水頭損失系數(shù) l 的影響因素分別是：層流 lf ( )紊流光滑區(qū) lf ( )紊流過渡區(qū) lf ( ) 紊流粗糙區(qū)

9、 lf ( )44、水流臨界雷諾數(shù)可以作為判別流動形態(tài)的準則數(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) l 與相對粗糙度無關的原因是_.。46、紊流形態(tài)可分為三個流區(qū)，其判別標準是：光滑區(qū)_，過渡區(qū)_， 粗糙區(qū) _。47、底寬與水深均為 a 的矩形斷面明渠和邊長為 a 的正方形管道中通過水流時，假定水力坡度 相同，試求它 們的邊壁切應力之比 ;再假定沿程水頭損失系數(shù) l 亦相同，求它們的流量之比 qv1qv2。（； ）48、動力粘滯系數(shù)為 m 的液體在寬度為 b 的矩形斷面明渠中作層流運動。已知液體深度為 h ，流速分別方程 v=v01-

10、(y/h)2 ，式中 v0 為表面流速。坐標 y 由液面鉛直向下。若 m、b、v0 為已知，求：(1) 斷面平均流速；(2) 渠底切應力。 （(1) (2) t底 = ） 49、導出直徑為 d 的圓管的沿程水頭損失系數(shù) l與管壁糙率 n之間的關系式。設水流處于阻力平方區(qū)。（）50、圓管中的流速分布為。式中：為管中最大流速；為管道半徑，為任一液層處的半徑。試計算：(1)斷面平均流速 v 與 的比值； （0.817）(2)點流速恰等于斷面平均流速處的半徑 與的比值。 （0.757）51、有一圓形斷面輸水隧洞，長度 L=500 m，直徑 d=5 m。當通過流量 qv=200 m3/s時，沿程水頭損失

11、 hv=7.58 m。求沿程水頭損失系數(shù)l。 （0.0143） 52、圖示為一傾斜放置的等直徑輸水管道。已知管徑 d=200 mm，A、B兩點之間的管長 l=2 m，高差 Dz=0.2 m。油的重度 rg=8600 N/m3。求：(1) A、B兩點之間的沿程水頭損失hf ； （0.0245m） (2)A、B兩點的測壓管水頭差； （0.0245m） (3)圓管邊壁的切應力 t0，并繪出圓管斷面的切應力分布圖。 （6N/m2） 53、帶有兩個 90。轉(zhuǎn)彎的管道，直徑 d = 100 mm，長度 l = 10 m，沿程水頭損失系數(shù) = 0.037，轉(zhuǎn)彎的局部 水頭損失系數(shù) = 0.29，現(xiàn)取消兩彎段

12、，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？ （7.6%）54、流速由 v1 變?yōu)?v2 的突然擴大管道，為了減小水頭損失，可分為兩次擴大，如圖所示。問中間段流速 v 取多大時，所產(chǎn)生的局部水頭損失最??？比一次擴大的水頭損失小多少？（；=）55、如圖管道出口段長 l = 2 m，d = 0.1 m ，通過 r = 1000 kg/m3 的流體，流量 qv = 0.02 m3/s，已知 h = 1.8 m，求 1) 管道壁面切應力 tw；2) 該管段的沿程水頭損失系數(shù) l 。 （ N/m2； ）56、在直徑 d = 32 mm 的管路中，流動著液壓油，已知流量為 3 l/s，油液運

13、動粘度 u = 30 ´ 10-2 cm2/s ，試確定 ：1) 流動狀態(tài) ; 2) 在此溫度下油的臨界速度。 （紊流 ； =1.88 m/s）57、用管徑 d = 75 mm 的管道輸送重油，已知 rg1 = 8.83 kN/m3，運動粘度 n1 = 0.9 cm2/s，如在管軸線 上裝水銀壓差計的畢托管，水銀液面高差 hp = 20mm，求重油流量。 rg2 = 133.38 kN/m3 (下標 1為油，下標 2 為 水銀)（ l/s）58、圓管直徑 d = 15 cm ，平均流速 v = 1.5 m/s，水溫 t = 18。C，n = 0.01062 cm2/s，已知沿程阻力系

14、數(shù) l = 0.03，試求粘滯底層厚度。若水流速度提高至 3.0 m/s ，d0 如何變化？又若流速不變，管徑增大到 30 cm，d0又 如何 變化？(d0 =) （1) d0=0.0134 cm 2) d0= 3) d0=）59、油的流量 qv = 7.7 ml/s， 通過直徑 d = 6 mm 的細管， 在 l = 2 m 長的管段兩端裝有水銀壓差計， 壓差計讀數(shù) h = 18 cm，已知水銀 rhg = 133.38 kN/m3，油的 rog = 8.43 kN/m3，求油的運動粘度。 （）60、水平管直徑 d=100 mm，管中裝一蝶閥。為測定蝶閥的局部水頭損失系數(shù) z，在蝶閥前后設有

15、 U 形水 銀壓差計，如圖所示，當管中通過流量 qv=15.7 升/秒時，水銀柱高差 h=500 mm， 設沿程水頭損失 可以 不計，求蝶閥在該開度時的局部水頭損失系數(shù)。 （）61、適用時均流速分布的指數(shù)型公式 ，證明二元明渠流的動能校正系數(shù)為 。 式中 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)。 62、證明在推導圓管突然擴大局部水頭損失過程中，如果考慮壁面摩擦力(單位面積上的摩擦力為 t0)和沿程損 失 ， 所得結果與略去摩擦力和不計沿程損失的結果相同。 63、若沿程水頭損失系數(shù) l 被取值的誤差為20%，問當 hf 為常數(shù)時，相應計算出的流量誤差有多大？ （10%）

16、64、某灌溉系統(tǒng)的塑料管道，管徑 d=50 mm，管長 l=5 m。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 0.5 m，求管道糙率 n 和相應的沿程水頭損失系數(shù) l。 （； ）65、圖示管道出口段長 l=10 m，直徑 d=0.1m，通過密度 r=1000 kg/m3的流體，流量 qv=0.02 m3/s。已知 h=0.2 m，hm=0.1 m，rHg=13.6r，求：1)管道壁面切應力 tw；2) 該管段的沿程水頭損失系數(shù) l 。 （；0.032）66、某管道的直徑，通過流量的水，水溫為200C；該管通過相同流量的重燃油，其運動粘度，試判斷以上兩種情況的流態(tài)。

17、67、有一梯形斷面的排水溝，底寬，斷面的邊坡系數(shù)為1：1.5（如圖示）。當水深，斷面平均流速，水溫為200C，試判別水流流態(tài)。如果水溫和水深都保持不變，問斷面平均流速減到多少時水流方為層流？ （Vmax=0.21cm/s）11.568、有一送風系統(tǒng)，輸送空氣的管道直徑，管內(nèi)的斷面平均流速，空氣溫度為100C。試判斷空氣在管內(nèi)的流動形態(tài)。如果輸氣管的直徑改為100mm，求管道內(nèi)維持紊流時的最小斷面平均流速。（vC=0.282m/s）69、在水深為h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）推導寬矩形明槽斷面平均流速的表達式，并計算水面以下何處的時均點流速等于

18、其斷面平均流速。70、用高靈敏度的測速設備測得水流中A點的縱向和垂向的瞬時速度和，見下表，表中數(shù)據(jù)是每隔0.5s測得的結果。斷面平均流速為2.02m/s，試計算該點的（1）時均流速和；（2）縱向和垂向的相對紊動強度；（3）紊動附加切應力。如果A點的流速梯度，求A點的混合長度。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，兩者差別究竟有多大？（1）2.02m/s；0；（2）0.111；0.0677；（3）27.33N/m2；（4）0.6364m；105NS/m2；0.1053m2/s（5）測次123451.882.052.342.302.170.

19、10-0.06-0.21-0.190.12測次6789101.741.621.931.982.190.180.210.06-0.04-0.10 A點瞬時流速測定值（單位：m/s）71、有一供實驗用的圓管，直徑為15mm，今進行沿程水頭損失試驗，量測段管長為4.0m，試問：（1）當流量時，水流所處的流態(tài)，并計算該量測段的沿程水頭損失；（2）當水流處于由紊流至層流的臨界轉(zhuǎn)變點時，量測段的流量和沿程水頭損失各為多少？設水溫為400C。（1）0.0103m；（2）0.000037m3/s；0.0191m）72、直徑的管道長，輸送重度的重油，其重量流量（h為小時），試計算油溫從（運動粘度）變到（）時，管

20、道的損失功率的變化。并說明你做完此題后得到的啟示。 （hf1=438m,N1=289KW, hf2=23.6m, N2=17.35KW）73、半徑的輸水管在水溫下進行試驗，所得數(shù)據(jù)為斷面平均流速及沿程水頭損失系數(shù)。求（1）和處的切應力；（2）如果流速分布曲線在處的時均流速梯度為4.34/s，該點的粘性切應力和紊流附加切應力；（3）設混合長度采用沙特克維奇公式，試求處的混合長度和卡門常數(shù)。 （(1) =8.45Pa , =0(r=0時)；(2)1=4.94×10-3Pa , 2=8.445Pa；(3)l=0.021m, =0.39597）74、若要一次測得圓管層流的斷面平均流速，試問比

21、托管應放在距離管軸多遠處？ （r=0.707r0）75、有三個管道，其斷面形狀分別為如圖示的圓形、正方形和矩形，它們的過水斷面積相等，水力坡度也相等。試求：（1）三者邊壁上的平均切應力之比；（2）當沿程水頭損失系數(shù)相等時，三者的流量之比。 （1）1.0:0.886:0.837；（2）1.0:0.9461:0.915）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)。 （圓管=1.33 , 寬矩形=1.2）77、若圓管紊流光滑區(qū)的流速分布服從指數(shù)規(guī)律，即有。求證動能修正系數(shù)和動量修正系數(shù)分別為： 和 ,并推求混合長度的數(shù)學表達式.78 、推求指數(shù)流速分布條件下的寬矩形明槽的及混合長度

22、的表達式. （= , =）79 、根據(jù)例題4-12所提供的數(shù)據(jù),計算從左水箱到右水箱的連接管的所有水頭損失的數(shù)據(jù),繪制水頭線圖.80 、有甲乙兩輸水管,甲管直徑為200mm,當量粗糙度為0.86mm,流量為0.00094;乙管直徑為40mm,當量粗糙度為0.19mm,流量為0.0035,水溫為150C,試判別兩根管中水流處于何種流區(qū)。如果處于水力光滑區(qū)請用布拉休斯公式計算;如果處于過渡區(qū)可先用Jain公式計算.最后計算兩管的水力坡度。 （甲管:光滑區(qū) J=0.00000852；乙管:紊流過度區(qū),=0.0311 ,J=0.308）81 、有三根直徑相同的輸水管,直徑,通過的流量均為,管長均為,各

23、管的當量粗糙度分別為,水溫為200C,用查穆迪圖的方法求各管中的沿程水頭損失,水力坡度,摩阻流速和各管中的損失功率. （hf1=38.7m,J1=0.0387 ,u*1=0.0974m/s,N1=5.689KW； hf2=55.837m,J2=0.0558 ,u*2=0.117m/s,N2=8.207KW； hf3=106.1m,J3=0.106 ,u*3=0.161m/s,N3=15.6KW）82、試根據(jù)圓管層流中的公式，水力光滑管中公式及完全粗糙區(qū)的分析沿程水頭損失與斷面平均流速之間的關系。 83、有一梯形斷面的渠道，已知：底寬，均勻流水深，邊坡系數(shù)1：1，渠道的粗糙系數(shù)（即糙率），通過的流量，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0.148m,u*=0.0553m/s,=0.0245）84、如圖示有兩個水池。其底部以一水管連通。在恒定的水面差的作用下，水從左水池流入右水池。水管直徑，當量粗糙度，管總長，直角進口，閘閥的相對開度為，900緩彎管的轉(zhuǎn)變半徑，水溫為200C，管中流量為。求兩水池水面的高差?？梢哉J為出水池（即右水池）的過水斷面面積遠大于水管的