流体力学习题4

1、第四章 流动阻力和水头损失复习思考题1怎样判别粘性流体的两种液态层流和紊流？2为何不能直接用临界流速作为判别液态（层流和紊流）的标准？3常温下，水和空气在相同的直径的管道中以相同的速度流动，哪种流体易为紊流？4怎样理解层流和紊流切应力的产生和变化规律不同，而均匀流动方程式对两种液态都适用？5紊流的瞬时流速、时均流速、脉运流速、断面平均流速有何联系和区别？6何谓粘性底层？它对实际流动有何意义？7紊流不同阻力区（光滑区，过渡区，粗糙区）沿程摩擦阻系数的影响因素何不同？8什么是当量粗糙？当量粗糙高度是怎样得到的？9比较圆管层流和紊流水力特点（切应力、流速分布、沿程水头损失、没种摩系数）的差异。10造

2、成局部水头损失的主要原因是什么？11什么是边界层？提出边界层概念对水力学研究有何意义？12何谓绕流阻力，怎样计算？习题选择题4-1 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）hf=h；（b）hf=h+l；（c）hf=lh；（d）hf=l。4-2 圆管流动过流断面上切应力分布为：（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。4-3 在圆管流中，紊流的断面流速分布符合：（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。4-4 在圆管流中，层流的断面流速分布符合：（a）均匀规律

3、；（b）直线变化规律；（c）抛物线规律；（d）对数曲线规律。4-5 半圆形明渠半径r0=4m，水力半径为：（a）4m；（b）3m；（c）2m；（d）1m。4-6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：（a）Re1=0.5 Re2；（b）Re1= Re2；（c）Re1=1.5 Re2；（d）Re1=2 Re2。4-7 圆管层流，实测管轴线上流速为4m/s，则断面平均流速为：（a）4 m/s；（b）3 .2m/s；（c）2 m/s；（d）1 m/s。4-8 圆管紊流过渡区的沿程摩阻系数：（a）与雷诺数Re有关；（b）与管壁相对粗糙ks/d有关；（c）与Re及k

4、s/d有关；（d）与Re和管长l有关。4-9圆管紊流粗糙区的沿程摩阻系数：（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。4-10 工业管道的沿程摩阻系数，在紊流过渡区随雷诺数的增加：（a）增加；（b）减小；（c）不变；（d）不定。计算题4-11 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？（紊流；c=0.0301m/s）4-12 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？（7.087

5、L/s；紊流）4-13 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。（紊流）4-14 输油管的直径d=150mm，Q=16.3m3/h，油的运动粘度=0.2cm2/s，试求每公里管长的沿程水头损失。（0.743m）4-15 应用细管式粘度计测定油的粘度。已知细管直径d=6mm，测量段长l=2m，实测油的流量Q=77cm3/s，水银压差计读值h=30cm，油的密度=901kg/m3。试求油的运动粘度和动力粘度。（0.743m=8.56×10-6m2s）4-16 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3

6、5 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）4-17 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；）4-18 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）4-19 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）4-20 矩形风道的断面尺寸为1000mm×600mm，空气流量为42

7、00m3/h，空气密度为1011kg/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）4-21 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）4-22 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） 4-23 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

8、失系数为，试求在什么条件下，流量随管长的增加而减小？4-24 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/）4-25 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。（d2=1.414d）4-26 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。（3.12L/s；101.12N/m2）4-27 两水池水位恒定，已知管道直径d=10cm，管长l

9、=20m，沿程摩阻系数=0.042，局部损失系数弯=0.8，阀=0.26，通过流量Q=65L/s，试求水池水面高差H。（0.022） 4-28 自水池中引出一根具有三段不同直径的水管，已知直径d=50mm，D=200mm，长度L=100m，水位H=12m，沿程摩阻系数为=0.03，局部损失系数阀=5.0，试求通过水管的流量并绘总水头线及测压管水头线。（43.9m）4-29 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