水力學(xué)(流動阻力與水頭損失)

水力學(xué)（流動阻力與水頭損失）-試卷1（總分：80.00，做題時(shí)間：90分鐘）一、單項(xiàng)選擇題（總題數(shù)：7，分?jǐn)?shù)：14.00）1.單項(xiàng)選擇題下列各題的備選答案中，只有一個是符合題意的。（分?jǐn)?shù)：2.00）解析：流，水力坡度J相同，則三者的邊壁切應(yīng)力T 的相互關(guān)系如下，如果沿程阻力系數(shù)入也相等，則三管()2流，水力坡度J相同，則三者的邊壁切應(yīng)力T 的相互關(guān)系如下，如果沿程阻力系數(shù)入也相等，則三管()分?jǐn)?shù)：2.00）A.T〉T〉T，q>q>〉q V0圓0方0矩v圓v方v矩B.T<T0方<T，qv圓<qv方<q0圓0矩v矩C.T〉T〉T，q<q<q0圓0方0矩v圓v方v矩D.T0圓<T0方<T0矩qv圓>qv方＞〉qv矩道通過的流量的相互關(guān)系如下 解析：3.圓管均勻?qū)恿髋c圓管均勻紊流的 。（）（分?jǐn)?shù)：2.00）斷面流速分布規(guī)律相同斷面上切應(yīng)力分布規(guī)律相同丿斷面上壓強(qiáng)平均值相同水力坡度相同解析：紊流內(nèi)部結(jié)構(gòu)分區(qū)的判別參數(shù)是 。 （）（分?jǐn)?shù)：2.00）管壁絕對粗糙度管壁相對粗糙度黏滯底層厚度與管壁絕對粗糙度之比丿雷諾數(shù)解析：謝才系數(shù)C的量綱是 （）（分?jǐn)?shù)：2.00）LB.L1/2T-1VC.L-1T1/2D.無量綱解析：()6?如圖4—8所示，A、B兩種截面管道，已知兩管長度相同，通過流量相同，沿程水頭損失系數(shù)相同，則兩管道的沿程水頭損失為()2.00)〉2.00)〉hfB=hfB<hVfBTOC\o"1-5"\h\zhfAhfAhfA尚不能確定大小解析：

邊界層的外邊界線可看成是 。（）（分?jǐn)?shù)：2.00）一條流線一條跡線有旋流動與有勢流動的分界線V層流與紊流的分界線解析：二、填空題（總題數(shù)：5，分?jǐn)?shù)：10.00）填空題請完成下列各題，在各題的空處填入恰當(dāng)?shù)拇鸢?。（分?jǐn)?shù)：2.00）解析：9?圓管沿程水頭損失系數(shù)入的影響因素分別是 。層流入=f（）紊流光滑區(qū)入=f（）紊流過渡區(qū)入=f（）紊流粗糙區(qū)入=f（）（分?jǐn)?shù)：2.00）正確答案：（正確答案：Re、Re、Re,A/d、A/d）解析：10.推導(dǎo)管道突然擴(kuò)大的局部水頭損失系數(shù)Z公式時(shí)的假設(shè)條件有： （分?jǐn)?shù)：2.00）正確答案：（正確答案：忽略邊壁阻力、忽略沿程水頭損失、斷面壓強(qiáng)按靜水壓強(qiáng)分布、動能修正系數(shù)、動量修正系數(shù)為1）解析：TOC\o"1-5"\h\z11?在紊流光滑區(qū)，沿程水頭損失系數(shù)入與相對粗糙度無關(guān)的原因是 。（分?jǐn)?shù)：2.00）正確答案：（正確答案：粗糙突出高度被淹沒在黏性底層中，管壁粗糙程度對紊流流核的結(jié)構(gòu)基本沒有影響）解析：紊流型態(tài)可分為3個流區(qū)，其判別標(biāo)準(zhǔn)是：光滑區(qū) ，過渡區(qū) ，粗糙區(qū) 。（分?jǐn)?shù)：2.00）正確答案：（正確答案：AVO.46 、66 >^>0.46 、66 <△）llll解析：三、計(jì)算題（總題數(shù)：28，分?jǐn)?shù)：56.00）有3根直徑相同的輸水管，直徑d=100mm，通過的流量均為Q=0.015m3/s,管長均為l=1000m,各管的當(dāng)量粗糙度分別為△=0.1mm,A=0.4mm,A=3mm，水溫為20°C，求各管中的沿程水頭損失h,1 2 3 f水力坡度J,摩阻流速u和各管中損失的功率。*（分?jǐn)?shù)：2.00）正確答案：（正確答案：t=20°C,運(yùn)動黏度v=1.003X10正確答案：（正確答案：t=20°C,運(yùn)動黏度v=1.003X10-6m2/s,平均流速=1.91X0.1/1.003X10-6=190430^1.力平方區(qū)，入 X0.1/1.003X10-6=190430^1.力平方區(qū)，入 =0.03過渡區(qū)，入21X1861=0.03X1861=55.83(m),hf39X105,由柯列布魯克公式試算或查穆迪圖得：入=0.0208過渡區(qū)。沿程水頭損失：=0.057X1861=106.1（m）水力坡度:=0.057阻失功率：N=yQh=147X38.7=5689(W)=5.689(kW)N=147X55.83=8207(W)=8.207(kW),N1 f 2=147X106.1=15597(W)=15.597(kW))解析：有一梯形斷面的渠道，已知：底寬b=10m,均勻流水深h=3m，邊坡系數(shù)1：1,渠道的粗糙系數(shù)（即糙率）n=0.02，通過的流量Q=39m3/s,試求在每公里渠道長度上的水頭損失及沿程水頭損失系數(shù)。15.如圖4—3所示有兩個水池。其底部以一水管連通。在恒定的水面差15.如圖4—3所示有兩個水池。其底部以一水管連通。在恒定的水面差H的作用下，水從左水池流人右水池。水管直徑d=500mm，當(dāng)量粗糙度厶二。.6mm，管總長l=100m，直角進(jìn)口，閘閥的相對開度為90°緩彎管的轉(zhuǎn)彎半徑R=2d，水溫為20°C，管中流量為0.5m3/s。求兩水池水面的高差H。分?jǐn)?shù)：2.00）正確答案：（正確答案：列上、下游水池的能量方程，并忽略水池的流速水頭，有：正確答案：（正確答案：列上、下游正確答案：（正確答案：列上、下游水池的能量方程，并忽略水池的流速水頭，有：正確答案：（正確答案：列上、下游水池的能量方程，并忽略水池的流速水頭,有:Z進(jìn)Z進(jìn)=0- 5,Z出=1- 0解析：水面高差：H=h=Eh+h=0.86+1.39=2.25(m))3 j f設(shè)計(jì)一給水管道，其直徑d已定，今就其長度l研究I和II兩種方案，第II方案比第I方案短25%。若水塔的水面高程不變，另因水管都很長，可以不計(jì)局部水頭損失和流速水頭，試就光滑管和完全粗糙管兩種流區(qū)情況分別推求兩種方案的流量比QI/QI。（分?jǐn)?shù)：2.00）如圖4—4所示用水泵從蓄水池中抽水，蓄水池中的水由自流管從河中引入。自流管長l =20m,管徑1d=150mm，吸水管長l=12m,管徑d =150mm，兩管的當(dāng)量粗糙度均為0.6mm，河流水面與水泵進(jìn)口122斷面中點(diǎn)的高差h=2.0m。自流管的蓮蓬頭進(jìn)口，自流管出口入池，吸水管的帶底閥的蓮蓬頭進(jìn)口以及吸水管的緩彎頭的局部水頭損失系數(shù)依次為g=0.2,g=1.0,E =6.0,g =0.3,水泵進(jìn)口斷4面處的最大允許真空高度為6.0m水頭。求最大的抽水流量。水溫為20C。分?jǐn)?shù)：2.00）正確答案：（正確答案：列河流至抽水機(jī)進(jìn)口之間的能量方程：平方區(qū)，查Moody圖或用尼古拉茲公式計(jì)算得：入=0.0275代入數(shù)值:解析：總?cè)?正確答案：（正確答案：列河流至抽水機(jī)進(jìn)口之間的能量方程：平方區(qū)，查Moody圖或用尼古拉茲公式計(jì)算得：入=0.0275代入數(shù)值:解析：總?cè)??先假定入位于阻力有一圓形斷面有壓隧洞，長l=200m，通過流量Q=700m3/s,如果洞的內(nèi)壁不加襯砌，其平均直徑d1=7.8m,糙率n=0.033；如果用混凝土襯砌，則直徑d=7.0m,糙率n=0.014；試問襯砌方案比不襯砌2方案沿程水頭損失減少多少?分?jǐn)?shù)：2.00）

f2解析：f2解析：如圖4—5所示，某新鑄鐵管路，當(dāng)量粗糙度△=0.3mm，管徑d=200mm，通過流量Q=0.06m3/s,管中有一個90°折角彎頭，今欲減少其水頭損失擬將90°折角彎頭換為兩個45°折角彎頭，或者換為一個緩彎90。角彎頭（轉(zhuǎn)彎半徑R=lm），水溫為20°C。試求：（1）三種彎頭的局部水頭損失之比；（2）每個彎頭分?jǐn)?shù)：2.00）正確答案：（正確答案：d和Q不變,所以3種彎頭的速度水頭等，局部水頭損失取決于局部損失系數(shù)（1）圓管90°折角管,Z=1.1，h=1.1X0.1863=0.205(m)正確答案：（正確答案：d和Q不變,所以3種彎頭的速度水頭等，局部水頭損失取決于局部損失系數(shù)（1）圓管90°折角管,Z=1.1，h=1.1X0.1863=0.205(m)兩個45°折角管,Z”=0?35,h=2X0.35X0.1863=0.13(m)解析：水頭損失之比為：h":hjhj1.1：0.7：0.1316Moody圖或用柯列布魯克公式計(jì)算得入=0.023,折算成等值沿程水頭損失的等值長度用公式20?流速由v1變?yōu)関2的突然擴(kuò)大管道，為了減小水頭損失，可分為兩次擴(kuò)大，如圖4—6所示。問中間21.直徑d=1cm的小球，在靜水中以勻速v=0.4m/s下沉，水溫為20C，試求：（1）小球受的阻力F；（2）小球的比重s。（分?jǐn)?shù)：2.00）正確答案：（正確答案解析：艮據(jù)圓球在水中的均勻沉降速度公式卜球的比重正確答案：（正確答案解析：艮據(jù)圓球在水中的均勻沉降速度公式卜球的比重22?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(shí)，假定水力坡度相同，試求它們的邊壁切應(yīng)力之比T /T；再假定沿程水頭損失系數(shù)們的邊壁切應(yīng)力之比T /T；再假定沿程水頭損失系數(shù)入亦相同，求它們的流量之比Q/Q121223.如圖4-9所示，動力黏滯系數(shù)為p的液體在寬度為b的矩形斷面明渠中作層流運(yùn)動。已知液體深度為如圖4-10所示，圓管中的流速分布為u=u（1一r/r）1/7。式中：u為管中最大流速；r為管m0m0道半徑，r為任一液層處的半徑。試計(jì)算：（1）斷面平均流速v與u的比值；（2）點(diǎn)流速恰好等于斷面平均流速處的半徑r與r的比值。I 'cp0（分?jǐn)?shù)：2.00）有一圓形斷面輸水隧洞，長度L=500m，直徑d=5m。當(dāng)通過流量Q=200m3/s時(shí)，沿程水頭損失h=7.58m。f求沿程水頭損失系數(shù)入。圖4-11所示為一傾斜放置的等直徑輸水管道。已知管徑d=200mm，A、B兩點(diǎn)之間的管長L=2m，比壓計(jì)液面差A(yù)hMO.2m。油的重度Y=8600N/m3。求：（1）A、B兩點(diǎn)之間的沿程水頭損失h ；（2）A、B0兩點(diǎn)的測壓管水頭差；（3）兩點(diǎn)的測壓管水頭差；（3）圓管邊壁的切應(yīng)力T ，并繪出圓管斷面的切應(yīng)力分布圖。I 0如圖4-12所示，管道出口段長l=2m，d=0.1m，通過p=1000kg/m3的流體，流量Q=0.02m3/s,已知h=1.8m。求：（1）管道壁面切應(yīng)力T ；（2）該管段的沿程水頭損失系數(shù)入。3（分?jǐn)?shù)：2.00）

帶有兩個90。轉(zhuǎn)彎的管道，直徑d=100mm,長度l=10m,沿程水頭損失系數(shù)入=0.037,轉(zhuǎn)彎的局部水頭損失系數(shù)z=0.29，現(xiàn)取消兩彎段，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？在直徑d=32mm的管路中，流動著液壓油，已知流量為3L/s,油液運(yùn)動黏度v=30X10-cm2/s,試確定：(1)流動狀態(tài)；(2)在此溫度下油的臨界速度。30.如圖4—13所示，用管徑d=75mm的管道輸送重油，已知Y =8.83kN/m3，運(yùn)動黏度v=0.9cm21131.如圖4—14所示，油的流量Q=7.7mL/s，通過直徑d=6mm的細(xì)管，在l=2m長的管段兩端裝有水銀壓32.圓管直徑d=15cm,平均流速v=1.5m/s，水溫t=18°C,v=0.01062cm2/s，已知沿程阻力系數(shù)入=0.03，試求黏性底層厚度。若水流速度提高至3.0m/s，6如何變化?又若流速不變，管徑增大到30cm，6又00如何變化?(分?jǐn)?shù)：2.00)33.水平管直徑d=100mm，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(shè)有U形水銀壓

35.某灌溉系統(tǒng)的塑料管道，管徑d=50mm，管長l=5m。已測得50s內(nèi)出口出水量為200L，管道首末測壓管水頭差為0.5m,求管道糙率n和相應(yīng)的沿程水頭損失系數(shù)入。（分?jǐn)?shù)：