水力学闻德荪习题答案第六章.doc

1、选择题（单选题）1.水 在 垂 直 管 内 由 上 向 下 流 动 ， 测 压 管 水 头 差 h， 两 断 面 间 沿 程 水 头 损 失 ， 则 ：（ a）（a） hf=h；（b） hf=h+l；（c） hf=l h；（d） hf=l。2.圆 管 流 动 过 流 断 面 上 切 应 力 分 布 为 ： （ b）（ a） 在 过 流 断 面 上 是 常 数 ； （ b） 管 轴 处 是 零 ， 且 与 半 径 成 正 比 ；（ c） 管 壁 处 是 零 ， 向 管 轴 线 性 增 大 ； （ d） 按 抛 物 线 分 布 。3.圆 管 流 的 雷 诺 数 （ 下 临 界 雷 诺 数 ） ：

2、（ d）（ a） 随 管 径 变 化 ； （ b） 随 流 体 的 密 度 变 化 ；（ c） 随 流 体 的 黏 度 变 化 ； （ d） 不 随 以 上 各 量 变 化 。4.在 圆 管 流 中 ， 紊 流 的 断 面 流 速 分 布 符 合 ： （ d）（ a） 均 匀 规 律 ； （ b） 直 线 变 化 规 律 ； （ c） 抛 物 线 规 律 ； （ d） 对 数 曲 线 规 律 。5.在 圆 管 流 中 ， 层 流 的 断 面 流 速 分 布 符 合 ： （ c）（ a） 均 匀 规 律 ； （ b） 直 线 变 化 规 律 ； （ c） 抛 物 线 规 律 ； （ d） 对 数

3、 曲 线 规 律 。6.半 圆 形 明 渠 半 径 r0=4m， 水 力 半 径 为 ： （ c）（ a） 4m； （ b） 3m； （ c） 2m； （ d） 1m。7.变直径管流，细断面直径为 d1，粗断面直径 d2=2d1，粗细断面雷诺数的关系是： （ d）（ a） Re1=0.5 Re2；（ b） Re1= Re2；（ c） Re1=1.5 Re2；（ d） Re1=2 Re2。8.圆 管 层 流 ， 实 测 管 轴 线 上 流 速 为 4m/s， 则 断 面 平 均 流 速 为 : （c）（a）4 m/s；（b）3 .2m/s；（c）2 m/s；（d）1 m/s。9.圆 管 紊 流

4、过 渡 区 的 沿 程 摩 阻 系 数 ： （ c）（ a） 与 雷 诺 数 Re 有 关 ； （ b） 与 管 壁 相 对 粗 糙 ks/d 有 关 ；（ c） 与 Re 及 ks/d 有 关 ； （ d） 与 Re 和 管 长 L 有 关 。10.圆 管 紊 流 粗 糙 区 的 沿 程 摩 阻 系 数 ： （ b）（ a） 与 雷 诺 数 Re 有 关 ； （ b） 与 管 壁 相 对 粗 糙 ks/d 有 关 ；（ c） 与 Re 及 ks/d 有 关 ； （ d） 与 Re 和 管 长 L 有 关 。11.工 业 管 道 的 沿 程 摩 阻 系 数 ， 在 紊 流 过 渡 区 随 雷

5、诺 数 的 增 加 ： （ b）（ a） 增 加 ； （ b） 减 小 ； （ c） 不 变 ； （ d） 不 定 。计 算 题【6.12】水管直径 d=10cm，管中流速 v=1m/s，水温为 10，试判别流态。又流速等于多少时，流态将发生变化？解：查表得 10时水 /sm 10.32-6为紊流 74103.vRe6 /s .dcc流速为 0.30m/s 时流态将发生变化.【6.13】通风管径直径为 250mm，输送的空气温度为 20，试求保持层流的最大流量。若输送空气的质量流量为 200kg/h，其流态是层流还是紊流？（7.087L/s；紊流）解：查表得20时空气 s/m 10.57 ,k

6、g/20.12-53s45.71dRevcc L/s ./ .Q3c 070734022为紊流c3mv Q/sm .616【6.14】有一矩形断面的小排水沟，水深 15cm，底宽 20cm，流速 0.15m/s，水温 10，试判别流态。解 ： 查 表 得 10时 水 /s 10.3 2-6cmhbR52为紊流7568013.ve【6.15】输油管的直径 d=150mm，Q=16.3m 3/h，油的运动粘度 =0.2cm2/s，试求每公里管长的沿程水头损失。解 ： m 256.0315.0436v22 9.dRe403.19264Re m .gvdlhf 740619253【6.16】应用细管式

7、粘度计测定油的粘度。已知细管直径 d=8mm，测量段长 l=2m，实测油的流量 Q=70cm3/s，水银压差计读值 hp=30cm，油的密度 =901kg/m3。试求油的运动粘度 和动力粘度 。（0.743cm 2/s =8.5610-6m2s）解：列细管测量段前后断面（1、2）伯努利方程，化简 .hgphpmf 23401936111 设为层流 s/.dQv0874262gvllRehf 64sm.lvgf 2522 109831493sPa065890152300 层流，计算成立。.7.2dRe5【6.17】为了测定圆管内径，在管内通过运动粘度 为 0.013cm2/s 的水，实测流量为

8、35 cm3/s，长 15m 管段上的水头损失为 2cm 水柱，试求此圆管的内径。（1.94cm）解：先按层流计算,由泊肃叶公式 得408rgJQcm .ghlJQrf 972914350884440 cm .d9120检验是否为层流 2301769430154.dvRe是层流,说明计算正确【6.18】油管直径为 75mm，已知油的密度为 901kg/m3，运动粘度为 0.9cm2/s 在管轴位置安放连接水银压差计的皮托管，水银面高差 hp=20mm，试求油的流量。（5.19L/s；）解：皮托管测定的是管轴处的速度 m/s .)(.h)(gupp 3520193612 以管轴处速度为特征流速计

9、算雷诺数流动是层流23015809735.dRem/s .uv12 L/s ./sm .dQ319504737542 【6.19】自来水管长 600m，直径 300mm，铸铁管道，通过流量 60m3/h，试用穆迪图计算沿程水头损失。（0.176m）解：铸铁管道，取 ks=1.25mm（平均值）3104325.dks m/s ./Qv2662246105310.Re查穆迪图得 m .gvdlhf 76192302【6.20】钢筋混凝土输水管直径为 300mm，长度为 500m，沿程水头损失为 1m，试用谢才公式求管道中流速。（0.59m/s）解：查表，取 n=0.135m .dR075421.l

10、hJf 04861.nC/管中流速 m/s .RJv59【6.21】矩形风道的断面尺寸为 1000mm600mm，空气流量为 4200m3/h，空气密度为1.11kg/m3 ，测得相距 12m 的两断面间的压强差为 31.6N/m2。试求风道的沿程摩阻系数。（0.0144）解： m/s ./AQv216024 .).(Rde 81出出2evlp0145261503821.vlde 【6.22】圆管和正方形管道的断面面积、长度和相对粗糙都相等，且通过流量相等。试求两种形状管道沿程损失之比。（1）管流为层流；（2）管流为紊流粗糙区。（(1)0.785；(2)0.886）解： Ad ,Ade 24出

11、出(1) 层流 vglhf23785042.deff 出出出出(2) 紊流 gvlhf28604.deff 出出出出【6.23】输水管道中设有阀门，已知管道直径为 50mm，通过流量为 3.34L/s，水银压差计读值h=150mm，沿程损失不计，试求阀门的局部损失系数。（ 12.83）解： m/s .dQv702154302296716922 .hgj【6.24】水箱中的水通过等直径的垂直管道向大气流出。如水箱的水深 H，管道直径 d，管道长 L，沿程摩阻系数为 ，局部损失系数为 ，试求在什么条件下，流量随管长的增加而减小？解：由伯努利方程得 gvdlgvlH222222 11)dl(Hl)d

12、l)(v 当 时，管中流速随管长增加而减小，因管直径不变，02l)(流量也随管长增加而减小，即时流量随管长的增加而减小d)(Hd11【6.25】用突然扩大使管道流速由 v1 减到 v2，若直径 d1 及流速 v1 一定，试求使测压管液面差成为最大的 v2 及 d2 是多少，并求最大 h 值。（H(1+)d/）解：由伯努利方程得 g)v(hgv22121由连续性方程得 12vd)d1(gv)d(gh 22214211 00)d(212出 12g4vh1max【6.26】水箱中的水经管道出流，已知管道直径为 25mm，长度为 6m，水位 H=13m，沿程摩阻系数为 =0.02，试求流量及管壁切应力

13、 。（3.12L/s；101.12N/m 2）解：由伯努利方程得 g2vdlg2vH2出m/s 36.025.5.0169dl1gH2出流量： L/s 12.3/s .43.4vQ2 65.19.05.1gd1lhJ 22f Pa .489R0【6.27】水管直径为 50mm，1、2 两断面相距 15m，高差 3m，通过流量 Q=6L/s，水银压差计读值为 250mm，试求管道的沿程摩阻系数。解： m/s 06.35.43dQv22 1.1h)(pf出出 02.6.3590.g2vdl2f 【6.28】两水池水位恒定，已知管道直径 d=10cm，管长 l=20m，沿程摩阻系数 =0.042，局

14、部损失系数 弯=0.8， 阀=0.26，通过流量 Q=65L/s，试求水池水面高差 H。解： m/s 28.104.365dQv2由伯努利方程得 m 9.436.1928).04.126.0850( gvdlH2出出出出【6.29】水池中的水经弯管流入大气中。已知管道直径 d=100mm，水平段 AB 和倾斜段 BC 的长度均为 l=50m，高差 h1=2m，h2=25m，BC 段设有阀门，沿程阻力系数=0.035，管道入口及转弯局部阻力不计。试求：为使 AB 段末端 B 处的真空高度不超过 7m，阀门的局部水头损失系数 最小应是多少？此时的流量是多少?解 列伯努利方程 g2vdlg2vh1

15、g2v)1.035.(2.19dlg2vph2B1gv)1.053.(72m/s 09.v/s 24.dQ32【6.30】风速 20m/s 的均匀气流，横向吹过高 H=40m，直径 d=0.6m 的烟囱，空气的密度 =1.20kg/m3，温度为 20，求烟囱所受风力。解： 55106.7.120vdRe查图表得 4CDN 23046.20.14AVF2D 【6.31】有两辆迎风面积相同 A=2m2的汽车。其一为 20 世纪 20 年代的老式车，其阻力系数CD=0.8。另一为 20 世纪 90 年代有良好外形的最新式车，其阻力系数 CD=0.28。若两车均以 90km/h 的速度在 20的静止空气中行驶。试求为克服空气阻力各需多大的功率？（15；5.25kW）解： N 602).3/90(2.18A2VF1D1 w56.3/90W1 12)./(C22D2 ./VF2