流体力学与叶栅理论课程考试试题

流体力学与叶栅理论课程考试试题

一'选择题（每小题1分，共10分）

1、在括号内填上“表面力”或“质量力”：

摩擦力（）；重力（）;

离心力（）；浮力（）;

压力（）。

2、判断下列叙述是否正确（对者画4,错者画X）：

（a）基准面可以任意选取。（）

（b）流体在水平圆管内流动，如果流量增大一倍而其它条件不变的话，沿程

阻力也将增大一倍。（）

（O因为并联管路中各并联支路的水力损失相等，所以其能量损失也一定相

等。（）

（d）定常流动时，流线与迹线重合。（）

（e）沿程阻力系数入的大小只取决于流体的流动状态。（）

二、回答下列各题（1—2题每题5分，3题10分，共20分）

1、什么是流体的连续介质模型？它在流体力学中有何作用？

2、用工程单位制表示流体的速度、管径、运动粘性系数时，管流的雷诺数Re=10l

问采用国际单位制时，该条件下的雷诺数是多少？为什么？

3、常见的流量的测量方法有哪些？各有何特点？

三、计算题（70分）

1、如图所示，一油缸及其中滑动栓塞，尺寸D=120.2mm,119.8mm,L=160mm,

间隙内充满〃=0.065PaS的润滑油，若施加活塞以F=10N的拉力，试问活塞匀速运

动时的速度是多少？（10分）

题1图

2、如图所示一盛水容器，已知平壁AB=CD=2.5m,8c及为半个圆柱体，半

径R=lm,自由表面处压强为一个大气压，高度”=3m,试分别计算作用在单位

长度上AB面、面和面所受到的静水总压力。（10分）

3、原型流动中油的运动粘性系数如=15xl0-5m2/s,其几何尺度为模型的5倍，如

确定佛汝德数和雷诺数作为决定性相似准数，试问模型中流体运动粘性系数

Vm=?（10分）

4、如图所示，变直径圆管在水平面内以a=30。弯曲，直径分别为4=0.2m,

d2=0.15m,过水流量若为0=0.1n?/s,P/=1000N/m2时，不计损失的情况下，求水

流对圆管的作用

力及作用力的位置。（20分）

题4图

5、两水池的水位差”=6m,用一组管道连接，管道的第一段3C长L/=3000m,

直径J/=600mm,C点后分为两根长L2=L.?=3000m,直径d2=d3=300mm的并联管，

各在D点及E点进入下水池。设管道的沿程阻力系数2=0.04,求总流量Q=?（20

分）

题5图

习题

第一章绪论

1.连续介质假设意味着0

(A)流体分子互相紧连(B)流体的物理量是连续函数

(C)流体分子间有空隙(D)流体不可压缩

2.流体的体积压缩系数即是在一条件下单位压强变化引起的体积变化率。

(A)等压(B)等温(C)等密度

3.在常温下水的密度为kg/m3o

(A)1(B)10(C)100(D)1000

4.空气的体积弹性模数E=—o

(A)(B)(C)(D)

5.温度为20℃,压强为105pa的空气密度为kg/m3o

(A)341(B)17.42(C)1.19(D)0.041

6.水的体积弹性模数—空气的弹性模数。

(A)小于(B)近似等于(C)大于

7.静止流体—剪切应力。

(A)不能承受(B)可以承受(C)能承受很小的(D)具有粘性时可承受

8.温度升高时，空气的粘性系数0

(A)变小(B)变大(C)不变

9.运动粘性系数的单位是—o

(A)(B)(C)(D)

10.一是非牛顿流体。

(A)水(B)空气(C)血液①)沥青

11.动力粘性系数与运动粘性系数的关系为—o

(A)(B)(C)(D)

12.流体的粘性与流体的—无关。

(A)分子内聚力(B)分子动量交换(C)温度(D)速度剃度

13.润滑油的动力粘性系数，已测得剪切应力为，流体微团的角变形速率则为

(A)4(B)1/4(C)25(D)0.04

14.—的流体称为理想流体。

(A)速度很小(B)速度很大(C)忽略粘性切力(D)密度不变

15.表面张力系数的量纲是—o

(A)(B)(C)(D)

16.下列四种液体中，接触角的液体不润湿固体。

(A)120°(B)20°(C)10°(D)0°

17.动力粘性系数的流体沿平板壁面流动，测得离壁面处的速度分布为，在y

=5mm处的粘性切应力为。

(A)-2.97(B)0(C)8.9x10-4(D)0.027

18.温度升高时，表面张力系数—o

(A)增大⑻减小(C)不变

19.毛细液柱高度h与成反比。

(A)表面张力系数(B)接触角(C)管径(D)粘性系数

20.液滴内的压强与大气压强之差。

(A)>(B)=(C)<

第二章流体静力学

1.什么是绝对压力、相对压力、真空？它们之间的关系如何？

2.已知大气压力为98.1kN/m2。求：(1)绝对压力为117.72kN/n?时的相对压力;

(2)绝对压力为68.5kN/n?时的真空值各是多少？(用水柱高度表示)

3.流体静压力有哪些特性？

4.什么是等压面？等压面的两个重要性质是什么？

5.流体静力学基本方程式有哪几个表达式？方程式的物理意义、几何意义如何?

6.如图2-34所示，已知p=8OOkg/m3,0=64kpa,/?2=79.68kpa,求Az。

图2-34题6图

2

7.如图2-35所示，已知A/=0.2m；A2=10.0m,匕=100kN,试求尸2为多

少。

图2-35题7图

8.水深h=3m,大气压pa=lat,求水池底部的相对压强及绝对压强。9.虹吸管

内最低绝对压强为45kpa,及pa=lat,试求虹吸管内的最大真空值pv和最大真

空度〃产?

如图2-36所示，D=60mm,d=5mm,/『200mm,求：杯口气压的真空度

图2-36题10图

11.如图2-37所示，已知铅垂放置闸门"=2m,3=1.2m求:作用于闸门上

的总压力及作用点位置。

图2-37题11图

12.已知如图2-38所示，闸门为圆形Q=1.25m,©80°，可绕通过C的水平轴旋转

求(1)作用在闸门上的转矩与闸门在水下的深度无关

(2)闸门完全淹没，作用在闸门的转矩

图2-38题12图

13.如图2-39所示，直径相等的半球形面，求作用在三个球面的作用力的大小

及方向。

图2-39题13图

14.如图2-40所示，弧形闸门，宽8=5m,6M5°,r=2m,转轴与水平面平齐

求：水对闸门轴的压力

ac

图2-40题14图

15.如图2-41所示，一辆小车车箱长L,高”，装有1/2的水，向右行驶，求使

水不溢出的最大加速度。

图2-42题15图

16.如图2-43所示，底面积相同，高度相同、形状不同的四个容器，置于桌面

±o不计容器质量。试求四个容器中的水对桌子的作用力的大小顺序以及水对容

器底部的作用力的大小顺序。

图2-43题16图

17.求如图2-44所示，水下倾斜放置的平板，已知〃=3m,宽b=5m,a=30°。

求：作用在平板上的总压力和压力中心的位置。

h

图2-44题17图

18.如图2-45所示，用一U形管测量汽车的加速度，L=200mm,当汽车加速行

驶时，使〃=100mm,求汽车的加速度。

图2-45题18图

19.如图2-46所示，一容器，上部为油，下部为水，已知4=L5m,4=3m,油的

密度为夕o=800Zg/m3,求作用于容器侧壁A3单位宽度上的作用力的大小及其作

用点的位置

图2-46题19图

20.量测容器中A点压强的真空计如图2-47所示，已知：z=lm,//=2m,当地大

气压为98kPa,求A点的绝对压强，相对压强和真空度。

图2-47题20图

21.如图2-48所示，已知％=0.91,%=0.61m,%=%=0.305m,夕油=900匕/11?,

计算各液面的相对压强。

图2-48题21图

22.如图2-49所示，用复式测压计测量锅炉中水面上蒸汽的绝对压强p,已知

H-3m,4==2.5m,%=1-2m,/i4=2.3m,试求p值的大小。

图2-49题22图

23.如图2-50所示，一圆柱形容器，直径d=L2m,充满水，并绕垂直轴等角速

度旋转，在顶盖上“=0.4m处安装一开口测压管，管中的水位/i=0.5m。问此容

器的转速〃为多少时顶盖所受的总压力为0。

图2-50题23图

24.如图2-51所示，设计自动泄水阀，要求当水位为〃时，用沉没一半的加油

柱形浮标将细杆所连接的堵塞提起。已知堵塞直径4,浮标长/,活动部件的重量

G,求浮标直径。为多少，如果浮标改为圆球形，其半径/?应为多少？

—

D

图2-51题24图

25.如图2-52所示，，一正方形容不得器，底面积为。xb=200x200mm2,

m}-4kgo当它装水的高度〃=150mm时，在/”?=25左g的载荷作用下沿平面滑动。

若容器的底与平面间的摩擦系数/=0.3,试求不使水溢出时容器的最小的高度

Ho

图2-52题25图

26.如图2-53所示，半径火=0.2m,长度/=2m的圆柱体与油(比重为0.8)、

水接角，圆柱体右边与容器顶边成直线接触，试求：

(1)圆柱体作用在容器顶边上的力；

(2)圆柱体的重量与比重。

27.如图2-54所示，用熔化铁水（比重为7）铸造带凸缘的半球形零件，已知，

H=0.5m,D=0.8m,R=0.3m/=0.05m，a=0.02m,2=0.05m,试求铁水作用在

砂箱上的力。

图2-54题27图

第三章流体动力学基础

3-1二元不可压缩流场中，匕=5Y,v=_i5x2y）试求点（1,2）上的速度和加速

度。

［答：u=30.41m/s,a=167.7m/s2］

3-2已知匕匕,=的丁，也=0,式中左是不为零的常数。试求：（1）

x+yyx+y

流线方程。（2）f=l时，通过点（1,0）流线的形状。

［答：（d+y2）f=C,流线为f+y2=i,流线的形状为一圆。］

3-3流体质点速度沿x方向成线形规律变化，已知相距/=50cm两点的速度为

=2m/s,vB=6m/so流动是恒定的，试求A、8两点的质点加速度。

22

［答：aA~16m/s,aB=48m/s］

2

3-4已知不可压缩流体流动的两个分速度为匕=2/+>,Vy=2y+z,且在z=0

处有匕=0。试求流速分量匕的表达式。

［答：匕=-4（x+y）z］

3-5大管直径4=5m,小管直径«=lm,已知大管中过流断面上的速度分布为

v=6.25-r1m/s（式中r表示点所在半径，单位为m）。试求管中流量及小管中

的平均速度。

?

［答：qv=61.36m/s,v=78.13m/s］

3-6如图所示以断面平均流速v=0.15m/s流入直径。=20mm的排孔管中的液

体，全部经8个直径d=lmm的排孔流出，假定每孔流速依次降低2%,试求第1

孔和第8孔德流速。

［答：匕=8.04m/s,%=6.98m/s］

3-7试证明下列不可压缩均质流体运动中，哪些满足连续性方程，哪些不满足连

续性方程。（1）匕=-6，vy=kx,匕=0；（2）匕=依，vv=ky,匕=0；（3）匕=4光，

vv=0；（4）yt=4xy,vv=0。

［答：（1）、（2）满足连续性方程，（3）、（4）不满足连续性方程。］

2

3-8水平放置的水管，直径由&=15cm收缩到《=7.5cm,已知pt=4gN/cm

P2=1.5gN/cm?（g为重力加速度），不计损失，试求管中流量。

［答：qv=0.101m7s］

3-9利用皮托管原理测量输水管中的流量为。已知输水管直径d=200mm,水银

差压计读数4=60mm,断面平均流速v=0.84%”，其中%ax为皮托管前管轴上

未受扰动水流的速度。

［答：qv=0.102m7s］

3-10油从铅直圆管向下流出。管直径4=10cm,管口处的速度为h=L4m/s,

试求管口下方〃=1.5m处的速度和油柱直径。

[答：v2=5.6m/s,d2=5cm]

3-11图示为水塔，供水管道系统，4=901,为=0.7m。当阀门打开时，管道中

水的平均流速v=4m/s,总能量损失时=13m,试确定水塔的水面高度”。

[答：”=5.52m]

3-12已知铅直输水管道的直径d=200mm,在相距/=20m的上下两测压计读数

分别为196.2kPa和588.6kPa。试判断流动方向，并计算水头损失。

[答：从下往上流，4=20.01m]

3-1320c的水通过虹吸管从水箱吸至5点。虹吸管直径&=60mm,出口6处喷

嘴直径4=30mm。当九=2m、"=4m时，在不计水头损失条件下，试求流量

和C点的压强。

[答：%=0.00626m7s,pc=-22024.3Pa]

3-14图示一自来水龙头将水从水箱中放出，设水龙头直径d=12mm,图示压力

表当水龙头关闭时读数为p=0.28MPa,打开水龙头后读数为//=0.06MPa,求

自来水龙头流出的流量，不计损失。

[答：«2.37x10-3m7s]

3-15图示一自然排烟锅炉，烟囱直径。=lm,烟气流量。=7.135n?/s,烟气密

33

度p=0.7kg/m,外部空气密度pa=1.2kg/m,烟囱的压强损失

p“=O.O35巨为使烟囱底部入口断面的真空度不少于10mm水柱，试求烟

a2

囱的高度”。

[答：”232.63m]

3-16已知Z=15cm,4,=7.5cm,a=2Am,水的流量%=0.02nr

2

pB-pA=11772N/mo（1）如果AB之间的水头损失表示为<幺，试求4的值。

2g

（2）求水银差压计中的读数人。

［答：？=3.4,〃=9.5cm］

3-17在离心水泵的实验装置上测得吸水管上的计示压强P|=-0.4gxl（y*Pa,压水

管上的计示压强P2=2.8gxlO“Pa（g为重力加速度），4=30cm,d2=25cm,

3

a=1.5m,qv=0.1m/so试求水泵的输出功率。

［答：P=32.96kW］

3-18如图所示的水平设置的输水弯管，转角6=60,直径由4=200mm变为

150mmo已知转弯前断面的压强0=18kN/m2（相对压强），输水流量

Q=0.1m7s,不计水头损失，试求水流对弯管作用力的大小。

［答：6=0.538kN,g=0.597kN］

3-19密度2=1000kg/m3的水从图示水平放置的喷嘴喷出流入大气。已知喷嘴尺

寸£>=8cm,d=2cm,测得出口速度彩=15m/s,求螺栓组A所受的力。

［答：F=T97N］

3-20一股水平方向上的射流冲击一斜置的光滑平板。已知射流来流速度为%,

流量为先,密度为P，平板倾角为6。不计重力及流动损失，求射流对平板的作

用力及分流流量的、%。

［答:勾=^（l-cosd）,q”S（l+cose）］

3-21边长Z7=30cm的正方形铁板闸门，上边钱链连接于。，其重力为

W=117.7N,水射流直径d=2cm的中心线通过闸板中心C,射流速度u=15m/s。

（1）为使闸门保持垂直位置，在其下边应加多大的力尸？（2）撤销力尸后，闸

门倾斜角。是多少？忽略钱链摩擦。

［答：/=35.3N,6=3652'］

3-22直径为d=4cm,速度为u=30m/s的水射流，在叶片一端流入，从另一端

流出，速度大小不变，但方向随叶片而偏转，试求下列两种情况下射流对叶片作

用力。

(1)a=/3=3Q,(2)e=0,，=60。

_______P

［答：(1)F=F,=1958N,e=0,(2)F=+尸=1958N,==arctan」=-30］

v2

3-23旋转式喷水器由三个均布在水平平面上的旋转喷嘴组成，总供水量为外,

喷嘴出口截面积为A,悬臂长为R,喷嘴出口速度方向与悬臂的夹角为6。(1)

不计一些摩擦，试求悬臂的旋转角速度。。(2)如果使已经有。角速度的悬臂停

止，需要施加多大的外力矩M?

［答：(0=-^—sin0,M=PR"'sing］

3AR3A

3-24判断流场匕=/+x-y2,匕,=_(2yy+y)是有旋流动还是无旋流动。

［答：无旋流动］

3-25设流场中的速度分布为匕=1,。=2,试判断是否存在流函数-和速度势0,

若存在则绘出它们的分布图。

［答：w=y-2x,0=x+2y,为互相垂直的平行直线］

3-26已知平面势流的速度势函数e=4(x2-y2),试求速度和流函数。

［答：v=8，f+y2,与水平方向的夹角e=arctan(-X)；°=8xy］

3-27已知某二元不可压缩流场速度分布匕=x?+4x-y2,=_2xy-4y,试

确定：(1)流动是否连续？(2)流场是否有旋？(3)速度为零的驻点位置。

(4)速度势函数e和流函数

［答：流动连续;流场无旋；驻点为(0,0)和2),2,

“=fy+4孙一；口

2

3-28已知(1)匕=0,v0=(,左是不为零的常数；(2)v,=0,v0=a)r,

r

0为常数。试求上述两流场中半径为4和4两条流线间流量的表示式。

［答：(1)q=k\n^-,(2)g=，疗片—2}

r22'/

3-29源流和汇流的强度q均为60m2/s,分别位于x轴上的(-a,。)、(a,0)点，

。为3m。计算通过(0,4m)点的流线的流函数值，并求该点的流速。

［答：(1)〃=-12.29；匕=2.29m/s,vy=0］

3-30将速度为％平行于x轴的均匀流和在原点。的点源叠加而成如图所示

绕平面半柱体的流动，试求它的速度势和流函数，并证明平面半柱体的外形

方程为r=-8)/240sin。，它的宽度等于q/%,。

3-31设在(1,0)点置有「=心的旋涡，在(-1,0)点置有「=-底的旋涡。试求

沿下列路线的速度环量。(I)x2+〉2=4；(2)(x—l)2+y2=i；(3)x=±2,y=±2

的一个方形框；(4)x=±0.5,y=±0.5的一个方形框。

3-32给定流场为匕=一丁\,匕,=勺〒，也=0,其中C为常数。作一

个围绕Oz轴的任意封闭曲线，试用斯托克斯定理求此封闭曲线的速度环量，

并说明此环量值与所取封闭曲线的形状无关。

3-33已知某流场的速度为，匕=0,匕=0,其中c为常数，

。求：(1)沿曲线f+y2=a2的速度环量「Q)通过上述封闭

曲线所包围的圆面积的旋涡强度1。

［答：r=2/rca2,J=cTra1］

3-34有一流场，在r>a时，匕=---——」~~v,v.=0；在

A2/rx2+y2*2zrx2+y2

rWa时，vv=-coy,vv=cox,匕=0,求沿图所示曲线(，《，4和乙(4和

乙的半径相等)的速度环量。乙的半径为七。

[答：，=/]=—r,=—^a2co>「6=0,几=—

3-35设流体质点运动的速度分量为匕=y+2z,vv=z+2x,vz=x+2y,试

求涡线方程。若涡管断面cU=0.0001m2,求旋涡强度J。

第四章相似理论及量纲分析

1.为研究风对高层建筑物的影响，在风洞中进行模型实验，当风速为v=9/〃/s

时测得迎风面压强为42N/,后,背风面压强为-20N/m2,试求温度不变风

速增至U=12〃?/A■时，迎风面和背风面的压强。

(74.67N,—35.56N)

2.一个潮汐模型，按弗劳得相似准则设计，尺度比例系数为4=2000,问原型

中的一天，相当于模型的时间是多少？

(32.2min)

3.为研究输水管道上直径600mm阀门的阻力特性，采用直径300mm,几何相

似的阀门用气流做模型实验。已知输水管道的流量为0.283〃//s,试求模型

的气流量。(。气/。水=15.6)

(q,“=2.207〃尸/s)

4.有一内径d=20(bwm的圆管，输送运动粘度系数为。=4x10-5机2/$的油，其

流量4=0.12根3/s。若用〃=50皿〃的圆管分别用20℃的水和20℃的空气作

模型实验，试求模型相似时管内应有的流量。

(7.553X10-4w3/5,1.139x10-2m3/s)

5.用尺度比例系数4=20的模型进行溢流坝的实验，今在模型中测得通过流量

%=0.19疝/$时，坝顶水头”,“=0.15加，坝趾收缩断面出流速

匕.,，=3.35”3S,试求原型相应的流量、坝顶水头及收缩断面处的流速。

(%,=339.88机3/$,%=3m，%=15//$)

6.汽车的高度//=2利,速度丫=108匕〃/〃，环境温度为20℃。为求汽车阻力在风

洞中做模型实验。设风洞中温度为0℃。气流速度小=60根/5,试求模型汽

车的高度心；若在风洞中测得模型汽车阻力居,=1500N,原型汽车阻力有多

大？

(hm=0.873/«,F=1830N)

7.光滑圆球以速度u=1.6m/s在水中运动，为求圆球受到的阻力F,在风洞中用

直径放大到2倍的光滑圆球进行模型实验。为保证两者相似，风洞中的空气

速度应多大？若在风洞中测到的阻力为4=0.95N,则原型球的阻力有多

大？

(vm=12.5m/s,Fp=4.4N)

8.小球在不可压缩粘性流体中运动阻力稣与小球的直径d、等速运动的速度八

流体的密度「、动力粘度系数〃有关，试导出阻力的表达式。

(F0=/(Re)苧嘎

9.雷诺数是流速万，物体特征尺度/,流体密度/7,以及流体动力粘度系数"这

四个物理量的综合表达，试用兀定理推出雷诺数的表达形式。

(Re©

10.不可压缩粘性流体在水平圆管中做定常流动时，已知流量g与直径d、单位长

度的压降及流体动力粘度系数"有关。试用71定理推出q与这些物理量

的关系。

z八Apd,、

(q=C----)

ii.圆型孔口出流的流速丫与作用水头”，孔口直径a,流体的密度「，动力粘

度系数〃和重力加速度g有关，试用71定理推导孔口出流速度的表达式。

(v=/g,Re,)V^)

rl

第五章液流形态及水力损失

5-1用直径d=100mm的管道，输送流量为10kg/s的水，如水温5C,试确

定管内水的流态。如用这管道输送同样质量的石油，已知石油的密度为

p=850kg/m3,运动粘滞系数i/=1.14cm2/s,试确定石油的流态。

5-2有一矩形断面小排水沟，水深h=15cm,底宽b=20cm,流速u=0.15m/s,

水温为15℃,试判别其流态。

5-3温度为t=20℃的水，以Q=4000cm3/s的流量通过直径d=10cm的水管，

试判别其流态。如果保持管内液体为层流运动，流量应受怎样的限制？

5-4有一均匀流管路，长l=100m,直径d=0.2m,水流的水力坡度J=0.008,

求管壁处和r=0.05m处切应力及水头损失。

5-5输油管管径d=150mm,输送油量Q=15.5t/h,求油管管轴上的流速Umax

和1km长的沿程水头损失。已知丫汕=8.43kN/n?,丫油=0.2cm%。

5-6油以流量Q=7.7cm3/s,通过直径d=6mm的细管，在/=2m长的管段两端

接水银差压计，差压计读数h=18cm,水银的容量丫耒=133.38kN/m3,油的容重丫

油=8.43kN/m3。求油的运动粘度。

5-7在管内通过运动粘度v=0.013cm2/so的水，实测其流量Q=35cnP/s,长

15m管段上水头损失hf=2cmH20,求该圆管的内径。

5-8液体薄层流(厚度为b)在斜面上向下呈均匀流动，试用取隔离体方法

证明：

流速分布〃-ybsM。

2〃

单宽流量Q=Z//sin。

3〃

题5-8图

5-9半径ro=150mm的输水管在水温t=15°C下进行实验，所得数据为p水

=999kg/m3,p*=0.001139N-s/m2,v=3.0m/s,入=0.015。

(1)求管壁处、r=O.5ro处、r=0处的切应力。

(2)如流速分布曲线在r=O.5ro处的速度梯度为4.341/s,求该点的粘性切应

力与紊流附加切应力。

(3)求r=O.5ro处的混合长度及无量纲常数K。如果令T=TO,K=?

5-10圆管直径d=15cm,通过该管道的水的速度u=L5m/s,水温t=18℃。若

已知入=0.03,试求粘性底层厚度如果水的流速提高至2.0m/s,&如何变化？

如水的流速不变，管径增大到30cm,&又如何变化？

5-11铸铁输水管内径d=300mm,通过流量Q=50L/s,水温t=10℃,试用舍

维列夫公式求沿程阻力系数X及每公里长的沿程水头损失。

5-12铸铁输水管长l=1000m,内径d=300mm,通过流量Q=100L/s,试按公

式计算水温为10℃、15℃两种情况下的九及水头损失hf。又如水管水平放置，水

管始末端压强降落为多少？

5-13城市给水干管某处的水压p=196.2kPa,从此处引出一根水平输水管，直

径d=250mm,当量粗糙高度△=0.4mm。如果保证通过流量为Q=50L/s,问能送

到多远？（水温t=25C）

5-14一输水管长/=1000m,内径d=300mm,管壁当量粗糙高度△=1.2mm,

运动粘度v=0.013lcm2/s,试求当水头损失ht=7.05m时所通过的流量。

5-15圆管直径d=10cm,粗糙度△=2mm,若测得2m长的管段中的水头损失

为0.3m,水温为10℃o问此时是水力光滑管还是水力粗糙管流动？如管内流动

属水力光滑区，问水头损失可减至多少？

5-16混凝土排水管的水力半径R=0.5m。水均匀流动1km的水头损失为In,

粗糙系数n=0.014,试计算管中流速。

5-17用泵水平输送温度t=20℃及流量Q=90L/s的水，经直径d=250mm,

/=1000m的新焊接钢管至用水点，试求水头损失。

5-18容重尸8435N/n?的石油，在水泵压力p=1930kPa下通过直径d=250mm

的水平输油管，输送距离/=20km,如运动粘度v=0.30cm2/s,试求石油的流量。

5-19有一水管，管长/=500m,管径d=300m,粗糙高度△=0.2mm,若通过

流量Q=600L/s,水温20℃,试：

（1）判别流态；

（2）计算沿程损失；

（3）求断面流速分布。

5-20流速由3变为U2的突然扩大管，如分为二次扩大，中间流取何值时

局部水头损失小，此时水头损失为多少？并与一次扩大时的水头损失比较。

5-21水从封闭容器A沿直径d=25mm、长度/=10m的管道流入容器B。若

容器A水面的相对压强为2个工程大气压，Hi=lm,H2=5m,局部阻力系数（进

=0.5,，阀=4.0,，畛=0.3,沿程最系数入=0.025,求流量Q。

v力

题5-20图

题5-21图

5-22自水池中引出一根具有三段不同直径的水管如图所示。已知d=50mm,

D=200mm,1=100m,H=12m,局部阻力系数，m=0.5,，做=5.0,，沿程阻力系数入=0.03,

求管中通过的流量并绘出总水头线与测压管水头线。

5-23图中/=75cm,d=2.5cm,v=3.0m/s,入=0.020,，进=0.5,计算水银差压计

的水银面高差hp,并表示出水银面高差方向。

题5-22图

题5-23图

5-24如图所示为一突然扩大的管道，其管径由di=50mm突然扩大到

d2=100mm,管中通过流量Q=16m3/h的水。在截面改变处插入一差压计，其中充

以四氯化碳(p2=1600kg/m3),读得的液面高度差h=173mm。试求管径突然扩大的

损失系数，并把测得的结果与按理论计算的结果相比较。

5-25计算图中逐渐扩大管的局部阻力系数。已知di=7.5cm,pi=0.7工程大

气压，d2=15cm,p2=1.4工程大气压，/=150cm,流过的水量Q=56.6L/s。

题5-25图

5-26测定一蝶阀的局部阻力系数装置如图所示，在蝶阀的上、下游装设三

个测压管，其间距/i=lm,b=2m。若圆管直径d=50mm,实测▽i=150cm,

V2=125cm,V3=40cm,流速u=3m/s,试求蝶阀的局部阻力系数，值。

题5-26图

5-27一圆形桥墩立于水中，桥墩直径为0.4m,水深2m,平均流速2m/s。

试求桥墩受到的水流作用力。（水温为20C）

5-28一个直径d=lcm,比重为1.82的小球在静水中下沉，达到等速沉降时

速度uo=463m/s,求：

（1）等速沉降时小球所受到的绕流阻力D；

（2）绕流阻力系数CD及雷诺数Re。（水温为20C）

第六章孔口、管嘴及有压管道流动

6-1若管嘴出口面积和孔口面积相等，且作用水头H也相等，为什么管嘴出

流量要比孔口出流量大？并写出管嘴收缩断面处真空高度的表达式。

6-2液流从贮藏箱的垂直侧壁上的小孔口中水平射出，从收缩断面处量起，

水平射程为x,孔口中心离地高为y。试用x和y来表示出流流速。若贮液箱内

液面比孔口中心高出“，求流速系数的表达式。

习题6-2

6-3在混凝土坝中设置一泄水管，如图所示，管长/=4m,管轴处的水头

H=6m,现需通过流量外=100?%,若流量系数〃=0.82,试决定所需管径d,

并求管道水流收缩断面处的真空值。

习题6-3

6-4如题图所示的水箱用隔板分成左右两个水箱，隔板上开一直径

4=40mm的薄壁小孔口，水箱底接一直径d2=30mm的外管嘴,管嘴长/=0.1m,

W,=3mo试求在恒定出流时水深区和水箱出流流量如।、%2。

习题6-4

6-5水从A水箱通过直径为10cm的孔口流入5水箱，流量系数为0.62。设

上游水箱的水面高程d=3m保持不变。若水箱A、B顶部均与大气相通，求（1）

B水箱中无水时，通过孔口的流量为多少？（2）8水箱水面高程区=2m时，

通过孔口的流量为多少？（3）若A箱水面压力改为p0A=2000Pa,H[=3m,B

水箱水面压力POB=O，/=2m,求通过孔口的流量。

习题6-5

6-6如图所示虹吸管，上、下游水池的水位差”为2.5m,管长心段为15m,

公段为25m,管径d=200mm,沿程阻力每当九=0.025,入口水头损失系数

J=L0,各转弯的水头损失系数均为0.2,管顶允许真空高度%=7m。试求通过

流量及最大允许安装高度用。

习题6-6

6-7虹吸滤池的进水虹吸管如图所示。管长4=2.Om、4=3.Om,管径

d=Q.3m,沿程阻力系数入=0.025,进口局部损失系数。=0.6,弯头局部损失系

数J=L4，出口局部损失系数（3=L。。若通过流量外=0.2m3/s,求水位差H。

习题6-7（将z改为H））

6-8一河下圆形断面混凝土倒虹吸管，已知：粗糙系数〃=0.014,上下游水

位差〃=L5m,流量分=O.5m3/s,/,=20m,l2=30m,/3=20m,进口局部阻

力系数C=0.4,折角。=30,试求管径d。

习题6-8

6-9如图所示水泵将水从进水池抽至水塔，已知水泵的功率N=25kW,流

量外=0.06m3/s,水泵效率〃=75%,吸水管长度/]=8m,压水管长度，2=50m,

吸水管直径4=250mm,压水管直径出=200mm,沿程阻力系数入=0.025,带

底阀滤水网的局部阻力系数。=4.4,弯头阻力系数J=Q2,阀门，3=0-5,逆止

阀1=5.5,水泵的允许真空度&=6m,试求：