水力学(闻德荪)习题答案第六章分析解析

1、h，两断面间沿程水头损失，则:(a)k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(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)：(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

2、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)对数曲线规律。6. 半圆形明渠半径r o=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di，粗断面直径d2=2di，粗细断面雷诺数的关系是：(d)(a) Re=0.5 Re2；( b) Re= Re2；( c) Re=1.5 Re2；( d) Re=2 Re?。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 ； (

3、d) 1 m/s。9. 圆管紊流过渡区的沿程摩阻系数X : ( 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X : ( 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X，在紊流过渡区随雷诺数的增加：(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10C，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

4、 时水 v2000.0462?3600 1.20m3/sQc为紊流【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10C，试判别流态。解：查表得 10。时水=1.31 10-6 m2/s20 15R 二卫6cmb 2h 20 2 15Re 二哩=0.15 吧 二 6870575 为紊流v 1.310【6.15】输油管的直径d=150mm，Q=16.3m3/h，油的运动粘度v=0.2cm/s，试求每公里管长4 16.34Q的沿程水头损失。22二 0.2563 m二 d 3.14 0.153600O.2563 15=19220.2 1064 _ 64 Re

5、 一1922=0.03332 2.l v1000 0.2563hf0.03330.744 md 2g0.1519.6【6.16】应用细管式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p =901kg/m3。试求油的运动粘度v和动力粘度 由（0.743 cm2/s尸8.56 X 10-需/ s)解:列细管测量段前后断面1、2)伯努利方程，化hfP1一1 hp宓0110.3 = 4.23m设为层流v = 4Q 47010 色2-：0.008=1.39m/ s2 2,64 l v64u l vhfRed 2g v

6、d d 2g=hf2gd64lv= 4.2322 9.8 0.00864 2 1.3952 ，-= 2.98 10 一 m s门=901 2.98 105 =0.02685Pa sRe =亠需翠=373.1 v 2300层流，计算成立。【6.17】为了测定圆管内径，在管内通过运动粘度v为0.013cm2/s的水，实测流量为35cni/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Q =上2，冗。?得8 口8Ql8 .13 35 1500 797cm3.14 980 28七4:gJ ghfd =2r0 = 1.94 cm4 35检验是否

7、为层流4Q1769 ： 2300v vnd 0.013.11.94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19.6 x （I3600 1） x 0.02 = 2.35 m/s以管轴处速度为特征流速计算雷诺数901RUd = 2.35 呼5 = 1958 ： 2300 流动是层流 v9況10 一v = u =1.175 m/s2：d“175 314 .0752=0.00519 m3/s = 5.19 L

8、/s【6.19】自来水管长600m直径300mm铸铁管道，通过流量60nVh，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）ks1.25 =4.1 103d 300v 亠 4 60/3600 7236 m/sJ23.14 0.32Rvd=0_3=5.4 10461.31 10查穆迪图得，-0.031 -0.031 600 a236 =0.176 md 2g0.319.6【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=0.135dR = = 0.075 m4hf

9、1J =0.002l 5001 1 / 6C R =48.10n管中流速 v = C RJ 二 0.59 m/s【6.21】矩形风道的断面尺寸为1000mm(1 + Z )d/ 入)解：由伯努利方程得2 2 2h 上(D2g2g2g由连续性方程得di2v2; Md2=h*1葺一(1号)2山知吕2g d2d2 g d2 d22丄 d(h)di，由0= 2二 1=0 d2 二 2did(d2)d22. v1hmax-4g【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沿程摩阻系数为入=0.02，试求流量及管壁切应力t。( 3.12L/S ; 101.12N/m2)解

10、：由伯努利方程得v vH进2g 2gl v2d亦1 0.5 0.020.02519.6 13=6.36 m/sn1L1i-r流量：2 2d3.14 0.0253/Q = v= 6 36 x= 0.00312 m Is = 3.12 L/s441hfld 2g= 0.020.0256.36219.6= 1.65.0gRJ =1000 9.81.65 =101.1 Pa【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:4Q 4 0.0062 2d3.14 0.05二 3.06 m/shf =(-1)hp =12

11、.6 0.23.15mhf 3.15 0.05 19.6I v2 一 15 3.062=0.022d 2g【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 入=0.042 ,局部损失系数Z弯=0.8，z阀=0.26，通过流量解:八也=4 .65 =8.28 m/s2 2二d3.14 0.1由伯努利方程得,b,b,bIH =(进 3弯阀出 一)d 2g2208 28-(0.5 3 0.8 0.26 1 0.042)0.119.6= 43.9 m【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

12、=2m h2=25m BC段设有阀门，沿程阻力系数 入=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Z最小应是多少？此时的流量是多少？解列伯努利方程hih22 2 2v 2l v . v+Z+ U2g d 2g 2g2 25 =(1 0.035 100匸0.12g= 19.52 | 2Pb v 、 l v h 1Pg 2g d 2g50 v22 = -7(10.035) 0.1 2gv =3.09m/sq=v工=0.0243 m3/s4【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p=1.20kg/m3，温度为20 T，求烟囱所受风力。解: Re20 0.65 =7.6 105v 1.57汉10一查图表得CD =0.4pv2Fd -CdA21.20 汉 202= 0.40.6 40 =2304 N2【6.31】有两辆迎风面积相同A=2m的汽车。其一为20世纪20年代的老式车，其阻力系数C=0.8。另一为20世纪90年代有良好外形的最新式车，其阻