水力学(流动阻力与水头损失)-试卷2 下载本文

水力学(流动阻力与水头损失)-试卷2

(总分:80.00,做题时间:90分钟)

一、 计算题(总题数:9,分数:18.00)

1.某管道的直径d=100mm,(1)当通过流量Q=0.004m /s、水温为20℃时,其流态为层流还是紊流?(2)若通过相同流量、运动黏度为v=1.5×10 m /s的重燃油,其流态为层流还是紊流? (分数:2.00)

__________________________________________________________________________________________ 正确答案:(正确答案:解析:

2.有一梯形断面的排水沟,底宽b=70cm,断面的边坡系数为1:1.5(图4—1)。当水深h=40cm,断面平均流速v=5.0cm/s,水温为20℃,试判别水流流态。如果水温和水深都保持不变,问断面平均流速减到多少时水流方为层流?(分数:2.00)

__________________________________________________________________________________________ 正确答案:(正确答案:解析:

3.有一送风系统,输送空气的管道直径d=400mm,管内的断面平均流速v=12m/s,空气温度为10℃。试判断空气在管内的流动型态。如果输气管的直径改为100mm,求管道内维持紊流时的断面平均流速。 (分数:2.00)

__________________________________________________________________________________________ 正确答案:(正确答案:解析:

4.有一供实验用的圆管,直径为15mm,今进行沿程水头损失试验,量测段管长为4.0m,试问:(1)当流量Q=0.00002m /s时,水流所处的流态,并计算该量测段的沿程水头损失;(2)当水流处于由紊流至层流的临界转变点时,量测段的流速和沿程水头损失各为多少?设水温为40℃。 (分数:2.00)

__________________________________________________________________________________________ 正确答案:(正确答案:(1)断面平均流速 流从紊流转为层流时,Re=2000。 解析:

5.直径d=300mm的管道长L=5km,输送重度γ=9.66kN/m 的重油,其重量流量G=2373kN/h(h为小时),试计算油温从t 1 =10℃(运动黏度v 1 =25cm /s)变到t 2 =40\2 =1.5cm /s)时,管道损失功率的变化。 (分数:2.00)

__________________________________________________________________________________________ 正确答案:(正确答案: 解析:

N 1 =γQh f1 =9660×0.0683 × 438=288982(W)≈289(kW) N 2 =γQh f2

2

2

3

3

-4

2

3

) ) 维持紊流时的断面平均流速:) 运动黏度v=1.5722×10 (m /s)。 -62

(2)当水

) =9660×0.0683 × 26.3=17352(W)≈17.35(kW))

6.半径t 0 =150mm的输水管在水温t=15℃下进行试验,所得数据为断面平均流速v=3.0m/s及沿程水头损失系数λ=0.015。(1)求r=0.5r 0 和r=0处的切应力;(2)如果流速分布曲线在r=0.5r 0 处的时均流速梯度为4.34/s,求该点的黏性切应力和紊流附加切应力。 (分数:2.00)

__________________________________________________________________________________________ 正确答案:(正确答案:t=15℃的水的v=1.139×10 m /s 解析:

7.有3个管道,其断面形状分别为如图4—2所示的圆形、正方形和矩形,它们的过水断面积相等,水力坡度也相等。试求:(1)三者边壁上的平均切应力之比;(2)当沿程水头损失系数λ相等时,三者的流量之比。 (分数:2.00)

__________________________________________________________________________________________ 正确答案:(正确答案:由面积相等,解析:

8.若圆管紊流光滑区的流速分布服从指数规律式。

(分数:2.00)

__________________________________________________________________________________________ 正确答案:(正确答案:解析:

9.有甲乙两输水管,甲管直径为200mm,当量粗糙度为0.86mm,流量为0.00094m /s;乙管直径为40mm,当量粗糙度为0.19mm,流量为0.0035m /s,水温为15℃,试判别两根管中水流处于何种流区。如果处于水力光滑区请用布拉休斯公式计算λ;如果处于过渡区可先用Jain公式计算λ,最后计算两管的水力坡度J。 (分数:2.00)

__________________________________________________________________________________________ 正确答案:(正确答案:解析:

) 3

3

-6

2

(1)r=0处切应力τ=0 ) 得:) 。推导动能修正系数α和动量修正系数α’的计算公

) 二、 判断题请判断下列各题正误。(总题数:24,分数:48.00)

10.紊流光滑区的沿程水头损失系数λ仅与雷诺数有关,而与相对粗糙度无关。 ( ) (分数:2.00) A.正确 √ B.错误 解析:

11.圆管紊流的动能校正系数大于层流的动能校正系数。 ( ) (分数:2.00) A.正确 B.错误 √ 解析:

12.紊流中存在各种大小不同的涡体,而层流中不会存在涡体。 ( ) (分数:2.00) A.正确 B.错误 √

解析:

13.紊流运动要素随时间不断地变化,所以紊流不能按恒定流来处理。 ( ) (分数:2.00) A.正确 B.错误 √ 解析:

14.谢才公式既适用于无压明槽流,也适用于有压管流。 ( ) (分数:2.00) A.正确 √ B.错误 解析:

15.临界雷诺数随管径增大而增大。 ( ) (分数:2.00) A.正确 B.错误 √ 解析:

16.在紊流粗糙区中,对同一材料的管道,管径越小,则沿程水头损失系数越大。(分数:2.00) A.正确 √ B.错误 解析:

17.圆管中运动液流的下临界雷诺数与液体的种类及管径有关。 ( ) (分数:2.00) A.正确 B.错误 √ 解析:

18.雷诺数可以反映惯性力与黏性力之比。 ( ) (分数:2.00) A.正确 √ B.错误 解析:

19.液体的黏性是引起液流水头损失的根源。 ( ) (分数:2.00) A.正确 √ B.错误 解析:

20.不论是均匀层流或均匀紊流,其过水断面上的切应力都是按线性规律分布的。(分数:2.00) A.正确 √ B.错误 解析:

21.公式τ=γRJ既适用于管流,也适用于明渠水流。 ( ) (分数:2.00) A.正确 √ B.错误 解析:

22.在逐渐收缩的管流中,管径沿程减小,则雷诺数沿程减小。 ( ) (分数:2.00) A.正确

( ) ( )