电大流体力学形成性考核册有画图题(答案1.2.3.4)

A. 层流 B. 层流向紊流过渡 C.紊流 3.等直径圆管中紊流的过流断面流速分布是 ( D )

A呈抛物线分布 B. 呈对数线分布 C.呈椭圆曲线分布 D. 呈双曲线分布

4.等直径圆管中的层流,其过流断面平均流速是圆管中最大流速的( C )

A 1.0倍 B.1/3倍 C. 1/4倍 D. 1/2倍 5.圆管中的层流的沿程损失与管中平均流速的( B )成正比.

A. 一次方 B. 二次方 C. 三次方 D. 四次方 6.圆管的水力半径是 ( A )

A. d/2 B. d/3 C. d/4 D. d/5. 7、 谢才公式中谢才系数的单位是( C )

A. 无量纲 B.m12s C. ms D. m2s

328. 判断层流和紊流的临界雷诺数是 ( C )

A.上临界雷诺数 B.下临界雷诺数

C.上下临界雷诺数代数平均 D.上下临界雷诺数几何平均 二、判断题

1. 层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 ( 正确 ) 2. 壁面光滑的管道一定是水力光滑管。 ( 错误 ) 3. 在过流断面突变处一般发生局部水头损失。 ( 正确 )

4. 等直径圆管中的层流,其过流断面平均流速是圆管中最大流速的1/2倍 ( 正确 ) 5.流体内切应力方向与流体运动方向相同。 ( 错误 ) 6.阻力平方区内阻力系数与雷诺数无关。 ( 正确 )

三、简答题

1. 圆管中层流与紊流,其流速分布有什么不同?

答: 层流为抛物线分布,紊流为对数曲线分布.(也可以画图) 2. 简述尼古拉兹实验中沿程阻力系数λ的变化规律。

答: 尼古拉兹实验揭示了沿程阻力系数λ的变化规律,文字表述或数学公式表述. 层流:??f(Re);水力光滑区: ??f(Re);过渡粗糙区: ??f(Re,K) d 17

粗糙区(阻力平方区) : ??f(K) . d3.写出管流和明渠水流雷诺数的表达式,并说明其层流、紊流的判别标准?

答: 管流:Re?vd? Re?2000(层流) Re?2000 (紊流)

明渠水流: Re?vR? Re?500(层流) Re?500 (紊流)

4.雷诺数Re的物理意义?它为什么能用来判别流态?

答: 雷诺数实质是反映粘性力与惯性力之比。层流时惯性力不大,而粘性力占主导,受粘性力的约束,流体质点做规则运动。紊流时惯性力占主导,受到干扰形成涡体,当粘性力约束不了涡体时,流体质点互相掺混,所以用雷诺数可以来判别流态。

5.当输水管直径一定时,随流量增大,雷诺数是增大还是变小?当输水管流量一定时,随管径加大,雷诺数是增大还是变小?

答: 当输水管直径一定时,随流量增大,雷诺数增大; 当输水管流量一定时,随管径加大,雷诺数变小。

6.两个不同管径的管道,通过不同粘滞性的液体,它们的临界雷诺数是否相同? 答: 对于不同管径和不同运动粘滞系数的牛顿流体,它们的临界雷诺数是相同的。 7.能量损失有几种形式?产生能量损失的物理原因是什么?

答: 有沿程能量损失和局部能量损失两种。一是因为流体具有粘滞性,二是因为固体边界条件的影响。

四、计算题 (解体思路与答案)

1. 有已输油管,管长l?100m,管径d?5cm,已知油的密度??930kgm3,动力粘滞系

数??0.072N?sm2。当通过输油管的流量Q?0.005m3s时,判断液流的流态,计算输油管的沿程水头损失hf。 解:(1) 计算雷诺数判别流态。

(2) 计算沿程阻力系数λ。 (3) 计算沿程水头损失hf。

答案:层流 沿程水头损失hf=25.74m(油柱)

02.水管直径d?10mm,管中水流流速v?0.2m/s,水温T?10C,(1)试判别其流态;(2)

若流速与水温不变,管径改变为30mm,管中流态又如何?(3)若流速与水温不变,管流由

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层流转变为紊流时,水管直径为多大?

解: (1) 查表, 求运动粘滞系数?, 计算雷诺数判别流态。 答案:层流

(2)同上 答案:紊流

(3)设雷诺数等于2000,求管径。 答案:d?13.06mm

cm/s的水,测得通过的流量为Q?35cm2/s,在管长3.有一圆管,在管内通过??0.01315m的管段上测得水头损失为2cm,试求该圆管内径d。

解:(1)设管中水流为层流,推导出沿程阻力系数λ表达式并代入数据;

2lv2(2)将上式再代入达西公式hf??并化简,代入数据求管径。

d2g答案:d?14.2mm

04.水管直径d?100mm,管中水流流速v?100cm/s,水温T?10C,试判别其流态。

解:答案:紊流

5.凝土明渠中水流为均匀流,水力坡度J?0.0009,明渠底宽为b?2m,水深h?1m,粗糙系数n?0.014,计算明渠中通过的流量(分别用曼宁公式和巴氏公式计算)。 解:此渠道为矩形渠道,

① 计算出水力要素:面积A,湿周?,水力半径R, ② 用曼宁公式和巴氏公式计算谢齐系数C, ③ 谢齐公式计算流速; ④ 计算量

答案:Q?2.7m3/s(用曼宁公式计算) Q?3.03m/s (用巴氏公式计算)

6.水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成的管路。已知d1?150mm,d2?75mm,

3l?50m,管道的当量粗糙度K?0.6mm,水温为20?C。若管道的出口流速v2?2m/s,

求(1)水位H;(2)绘出总水头线和测压管水头线。

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解:(1)计算管中的雷诺数判断流态.。(第1条管道在水力光滑区,第2条管道在紊流

粗糙区)。

(2)用经验公式计算沿程阻力系数?

(3)两管联接处为突然放大的局部阻力系数,进口局部阻力系数??0.5 (4)沿程阻力系数?选取公式有别,结果可不同。 答案:H?12.93m

7.某一水池,水位恒定,通过一根管径d?100mm、管长l?800m的管道,已知水池水面和管道出口高差H?20m,管道上有两个弯头,每个弯头的局部阻力系数??0.3,管道进口是直角进口(??0.5)管道全长的沿程阻力系数??0.025,试求通过管道的流量。

解:管道作用水头等于沿程水头损失与局部水头损失之和。沿程阻力系数、局部阻力系数已知,可用公式直接求解。

答案:q?10.94l/s 第6章 一、选择题

1. 虹吸管正常工作,其顶部的真空值一般不大于( B )水柱高。

A. 6.0m B. 7.5m C. 9m D.10m 2. 短管淹没出流的计算时,作用水头为( B )。

A. 短管出口中心至上游水面高差;B短管出口中心至下游水面高差;

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