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

( ) ( )