水力学(流动阻力与水头损失)

水力学（流动阻力与水头损失）-试卷1（总分：80.00，做题时间：90分钟）一、单项选择题（总题数：7，分数：14.00）1.单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。（分数：2.00）解析：流，水力坡度J相同，则三者的边壁切应力T 的相互关系如下，如果沿程阻力系数入也相等，则三管()2流，水力坡度J相同，则三者的边壁切应力T 的相互关系如下，如果沿程阻力系数入也相等，则三管()分数：2.00）A.T〉T〉T，q>q>〉q V0圆0方0矩v圆v方v矩B.T<T0方<T，qv圆<qv方<q0圆0矩v矩C.T〉T〉T，q<q<q0圆0方0矩v圆v方v矩D.T0圆<T0方<T0矩qv圆>qv方＞〉qv矩道通过的流量的相互关系如下 解析：3.圆管均匀层流与圆管均匀紊流的 。（）（分数：2.00）断面流速分布规律相同断面上切应力分布规律相同丿断面上压强平均值相同水力坡度相同解析：紊流内部结构分区的判别参数是 。 （）（分数：2.00）管壁绝对粗糙度管壁相对粗糙度黏滞底层厚度与管壁绝对粗糙度之比丿雷诺数解析：谢才系数C的量纲是 （）（分数：2.00）LB.L1/2T-1VC.L-1T1/2D.无量纲解析：()6•如图4—8所示，A、B两种截面管道，已知两管长度相同，通过流量相同，沿程水头损失系数相同，则两管道的沿程水头损失为()2.00)〉2.00)〉hfB=hfB<hVfBTOC\o"1-5"\h\zhfAhfAhfA尚不能确定大小解析：

边界层的外边界线可看成是 。（）（分数：2.00）一条流线一条迹线有旋流动与有势流动的分界线V层流与紊流的分界线解析：二、填空题（总题数：5，分数：10.00）填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。（分数：2.00）解析：9•圆管沿程水头损失系数入的影响因素分别是 。层流入=f（）紊流光滑区入=f（）紊流过渡区入=f（）紊流粗糙区入=f（）（分数：2.00）正确答案：（正确答案：Re、Re、Re,A/d、A/d）解析：10.推导管道突然扩大的局部水头损失系数Z公式时的假设条件有： （分数：2.00）正确答案：（正确答案：忽略边壁阻力、忽略沿程水头损失、断面压强按静水压强分布、动能修正系数、动量修正系数为1）解析：TOC\o"1-5"\h\z11•在紊流光滑区，沿程水头损失系数入与相对粗糙度无关的原因是 。（分数：2.00）正确答案：（正确答案：粗糙突出高度被淹没在黏性底层中，管壁粗糙程度对紊流流核的结构基本没有影响）解析：紊流型态可分为3个流区，其判别标准是：光滑区 ，过渡区 ，粗糙区 。（分数：2.00）正确答案：（正确答案：AVO.46 、66 >^>0.46 、66 <△）llll解析：三、计算题（总题数：28，分数：56.00）有3根直径相同的输水管，直径d=100mm，通过的流量均为Q=0.015m3/s,管长均为l=1000m,各管的当量粗糙度分别为△=0.1mm,A=0.4mm,A=3mm，水温为20°C，求各管中的沿程水头损失h,1 2 3 f水力坡度J,摩阻流速u和各管中损失的功率。*（分数：2.00）正确答案：（正确答案：t=20°C,运动黏度v=1.003X10正确答案：（正确答案：t=20°C,运动黏度v=1.003X10-6m2/s,平均流速=1.91X0.1/1.003X10-6=190430^1.力平方区，入 X0.1/1.003X10-6=190430^1.力平方区，入 =0.03过渡区，入21X1861=0.03X1861=55.83(m),hf39X105,由柯列布鲁克公式试算或查穆迪图得：入=0.0208过渡区。沿程水头损失：=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：有一梯形断面的渠道，已知：底宽b=10m,均匀流水深h=3m，边坡系数1：1,渠道的粗糙系数（即糙率）n=0.02，通过的流量Q=39m3/s,试求在每公里渠道长度上的水头损失及沿程水头损失系数。15.如图4—3所示有两个水池。其底部以一水管连通。在恒定的水面差15.如图4—3所示有两个水池。其底部以一水管连通。在恒定的水面差H的作用下，水从左水池流人右水池。水管直径d=500mm，当量粗糙度厶二。.6mm，管总长l=100m，直角进口，闸阀的相对开度为90°缓弯管的转弯半径R=2d，水温为20°C，管中流量为0.5m3/s。求两水池水面的高差H。分数：2.00）正确答案：（正确答案：列上、下游水池的能量方程，并忽略水池的流速水头，有：正确答案：（正确答案：列上、下游正确答案：（正确答案：列上、下游水池的能量方程，并忽略水池的流速水头，有：正确答案：（正确答案：列上、下游水池的能量方程，并忽略水池的流速水头,有:Z进Z进=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设计一给水管道，其直径d已定，今就其长度l研究I和II两种方案，第II方案比第I方案短25%。若水塔的水面高程不变，另因水管都很长，可以不计局部水头损失和流速水头，试就光滑管和完全粗糙管两种流区情况分别推求两种方案的流量比QI/QI。（分数：2.00）如图4—4所示用水泵从蓄水池中抽水，蓄水池中的水由自流管从河中引入。自流管长l =20m,管径1d=150mm，吸水管长l=12m,管径d =150mm，两管的当量粗糙度均为0.6mm，河流水面与水泵进口122断面中点的高差h=2.0m。自流管的莲蓬头进口，自流管出口入池，吸水管的带底阀的莲蓬头进口以及吸水管的缓弯头的局部水头损失系数依次为g=0.2,g=1.0,E =6.0,g =0.3,水泵进口断4面处的最大允许真空高度为6.0m水头。求最大的抽水流量。水温为20C。分数：2.00）正确答案：（正确答案：列河流至抽水机进口之间的能量方程：平方区，查Moody图或用尼古拉兹公式计算得：入=0.0275代入数值:解析：总入:正确答案：（正确答案：列河流至抽水机进口之间的能量方程：平方区，查Moody图或用尼古拉兹公式计算得：入=0.0275代入数值:解析：总入:•先假定入位于阻力有一圆形断面有压隧洞，长l=200m，通过流量Q=700m3/s,如果洞的内壁不加衬砌，其平均直径d1=7.8m,糙率n=0.033；如果用混凝土衬砌，则直径d=7.0m,糙率n=0.014；试问衬砌方案比不衬砌2方案沿程水头损失减少多少?分数：2.00）

f2解析：f2解析：如图4—5所示，某新铸铁管路，当量粗糙度△=0.3mm，管径d=200mm，通过流量Q=0.06m3/s,管中有一个90°折角弯头，今欲减少其水头损失拟将90°折角弯头换为两个45°折角弯头，或者换为一个缓弯90。角弯头（转弯半径R=lm），水温为20°C。试求：（1）三种弯头的局部水头损失之比；（2）每个弯头分数：2.00）正确答案：（正确答案：d和Q不变,所以3种弯头的速度水头等，局部水头损失取决于局部损失系数（1）圆管90°折角管,Z=1.1，h=1.1X0.1863=0.205(m)正确答案：（正确答案：d和Q不变,所以3种弯头的速度水头等，局部水头损失取决于局部损失系数（1）圆管90°折角管,Z=1.1，h=1.1X0.1863=0.205(m)两个45°折角管,Z”=0・35,h=2X0.35X0.1863=0.13(m)解析：水头损失之比为：h":hjhj1.1：0.7：0.1316Moody图或用柯列布鲁克公式计算得入=0.023,折算成等值沿程水头损失的等值长度用公式20•流速由v1变为v2的突然扩大管道，为了减小水头损失，可分为两次扩大，如图4—6所示。问中间21.直径d=1cm的小球，在静水中以匀速v=0.4m/s下沉，水温为20C，试求：（1）小球受的阻力F；（2）小球的比重s。（分数：2.00）正确答案：（正确答案解析：艮据圆球在水中的均匀沉降速度公式卜球的比重正确答案：（正确答案解析：艮据圆球在水中的均匀沉降速度公式卜球的比重22•底宽与水深均为a的矩形断面明渠和边长为a的正方形管道中通过水流时，假定水力坡度相同，试求它们的边壁切应力之比T /T；再假定沿程水头损失系数们的边壁切应力之比T /T；再假定沿程水头损失系数入亦相同，求它们的流量之比Q/Q121223.如图4-9所示，动力黏滞系数为p的液体在宽度为b的矩形断面明渠中作层流运动。已知液体深度为如图4-10所示，圆管中的流速分布为u=u（1一r/r）1/7。式中：u为管中最大流速；r为管m0m0道半径，r为任一液层处的半径。试计算：（1）断面平均流速v与u的比值；（2）点流速恰好等于断面平均流速处的半径r与r的比值。I 'cp0（分数：2.00）有一圆形断面输水隧洞，长度L=500m，直径d=5m。当通过流量Q=200m3/s时，沿程水头损失h=7.58m。f求沿程水头损失系数入。图4-11所示为一倾斜放置的等直径输水管道。已知管径d=200mm，A、B两点之间的管长L=2m，比压计液面差AhMO.2m。油的重度Y=8600N/m3。求：（1）A、B两点之间的沿程水头损失h ；（2）A、B0两点的测压管水头差；（3）两点的测压管水头差；（3）圆管边壁的切应力T ，并绘出圆管断面的切应力分布图。I 0如图4-12所示，管道出口段长l=2m，d=0.1m，通过p=1000kg/m3的流体，流量Q=0.02m3/s,已知h=1.8m。求：（1）管道壁面切应力T ；（2）该管段的沿程水头损失系数入。3（分数：2.00）

带有两个90。转弯的管道，直径d=100mm,长度l=10m,沿程水头损失系数入=0.037,转弯的局部水头损失系数z=0.29，现取消两弯段，但管长和管段两端的总水头差均不变。问流量能增加百分之几？在直径d=32mm的管路中，流动着液压油，已知流量为3L/s,油液运动黏度v=30X10-cm2/s,试确定：(1)流动状态；(2)在此温度下油的临界速度。30.如图4—13所示，用管径d=75mm的管道输送重油，已知Y =8.83kN/m3，运动黏度v=0.9cm21131.如图4—14所示，油的流量Q=7.7mL/s，通过直径d=6mm的细管，在l=2m长的管段两端装有水银压32.圆管直径d=15cm,平均流速v=1.5m/s，水温t=18°C,v=0.01062cm2/s，已知沿程阻力系数入=0.03，试求黏性底层厚度。若水流速度提高至3.0m/s，6如何变化?又若流速不变，管径增大到30cm，6又00如何变化?(分数：2.00)33.水平管直径d=100mm，管中装一蝶阀。为测定蝶阀的局部水头损失系数Z，在蝶阀前后设有U形水银压

35.某灌溉系统的塑料管道，管径d=50mm，管长l=5m。已测得50s内出口出水量为200L，管道首末测压管水头差为0.5m,求管道糙率n和相应的沿程水头损失系数入。（分数：