54、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，如图所示。问中间段流速 v 取多
211(v1?v2)大时，所产生的局部水头损失最小比一次扩大的水头损失小多少（v?(v1?v2)；hj2=[]）
222g
33
55、如图管道出口段长 l = 2 m，d = m ，通过 = 1000 kg/m 的流体，流量 qv = m/s，已知 h = m，求 1)
2
管道壁面切应力 w；2) 该管段的沿程水头损失系数 。 （ ?w?23.44N/m；??0.03）
-22
56、在直径 d = 32 mm 的管路中，流动着液压油，已知流量为 3 l/s，油液运动粘度 = 30 10 cm/s ，试确定 ：1) 流动状态 ; 2) 在此温度下油的临界速度。 （紊流 ；vc = m/s）
32
57、用管径 d = 75 mm 的管道输送重油，已知 g1 = kN/m，运动粘度 1 = cm/s，如在管轴线 上装水银压差
3
计的毕托管，水银液面高差 hp = 20mm，求重油流量。 g2 = kN/m (下标 1为油，下标 2 为 水银) （qv?5.21 l/s）
。2
58、圆管直径 d = 15 cm ，平均流速 v = m/s，水温 t = 18C， = cm/s，已知沿程阻力系数 = ，试求粘滞底层厚度。若水流速度提高至 m/s ，0 如何变化又若流速不变，管径增大到 30 cm，0又 如何 变化(0 =
32.8dRe?) （1) 0= cm 2) 0=0.0067cm 3) 0=0.0134cm）
59、油的流量 qv = ml/s， 通过直径 d = 6 mm 的细管， 在 l = 2 m 长的管段两端装有水银压差计， 压差计读数 h = 18 cm，已知水银 hg = kN/m，油的 og = kN/m，求油的运动粘度。 （??0.54cm2/s）
60、水平管直径 d=100 mm，管中装一蝶阀。为测定蝶阀的局部水头损失系数 ，在蝶阀前后设有 U 形水 银压差计，如图所示，当管中通过流量 qv= 升/秒时，水银柱高差 h=500 mm， 设沿程水头损失 可以 不计，求蝶阀在该开度时的局部水头损失系数。 （??3.09）
3
3
yn(1?n)361、适用时均流速分布的指数型公式 v?vmax()，证明二元明渠流的动能校正系数为 ??。 式中 vmaxh1?3n为断面上时均最大流速，h为水深，y为从壁面到该点的距离，n为指数。
62、证明在推导圆管突然扩大局部水头损失过程中，如果考虑壁面摩擦力(单位面积上的摩擦力为 0)和沿程损 失 ， 所得结果与略去摩擦力和不计沿程损失的结果相同。
63、若沿程水头损失系数 被取值的误差为?20，问当 hf 为常数时，相应计算出的流量误差有多大 （10%）
64、某灌溉系统的塑料管道，管径 d=50 mm，管长 l=5 m。已测得 20 秒内出口出水量为 200 升，管道首末测 压管水头差为 m，求管道糙率 n 和相应的沿程水头损失系数 。 （??0.00849； n?0.005）
33
65、图示管道出口段长 l=10 m，直径 d=，通过密度 =1000 kg/m的流体，流量 qv= m/s。已知 h= m，hm= m，Hg=，求：1)管道壁面切应力
w
；2) 该管段的沿程水头损失系数 。 （25.97N/m2；）
0
66、某管道的直径d?100mm，通过流量Q?0.004m3/s的水，水温为20C；该管通过相同流量的重燃油，其运动粘度??1.5?10?4m2/s，试判断以上两种情况的流态。
67、有一梯形断面的排水沟，底宽b?70cm，断面的边坡系数为1：（如图示）。当水深h?40cm，断面平均流速
0
??5.0cm/s，水温为20C，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 （Vmax=s）
1 h b 0
68、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??12m/s，空气温度为10C。试判断空气在管内的流动形态。如果输气管的直径改为100mm，求管道内维持紊流时的最小断面平均流速。（vC=s）
69、在水深为h的宽矩形明槽中，水流维持恒定均匀紊流，利用紊流普适流速分布律公式（4-2-23）推导宽矩形明槽断面平均流速?的表达式umax?v?u?/?，并计算水面以下何处的时均点流速等于其断面平均流速。
70、用高灵敏度的测速设备测得水流中A点的纵向和垂向的瞬时速度ux和uy，见下表，表中数据是每隔测得的结果。断面平均流速为s，试计算该点的（1）时均流速ux和uy；（2）纵向和垂向的相对紊动强度；（3）紊动附加切应力?yx。如果A点的流速梯度duydy?0.26/s，求A点的混合长度l。涡粘度（即紊动动力粘性系数）?及涡运动粘度（即紊动运动粘性系数）?，水温为20C，试将?、?与?,?相比较，两者差别究竟有多大
0
'（（1）s；0；（2）；；（3）m；（4）；105NS/m；s（5）1.05?105） 测次 1 2 3 4 5 ux 2
2
uy 测次 ux 6 7 8 9 10 uy A点瞬时流速测定值（单位：m/s）
371、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，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
0
流量和沿程水头损失各为多少设水温为40C。（（1）；（2）s；）
72、直径d?300mm的管道长l?5km，输送重度??9.66kN/m3的重油，其重量流量G?2373kN/h（h为小时），试计算油温从t1?100C（运动粘度?1?25cm2/s）变到t2?400C（?2?1.5cm2/s）时，管道的损失功率的变化。并说明你做完此题后得到的启示。 （hf1=438m,N1=289KW, hf2=, N2=）
73、半径r0?150mm的输水管在水温t?150C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??0.015。求（1）r?0.5r0和r?0处的切应力；（2）如果流速分布曲线在r?0.5r0处的时均流速梯度为s，该点的粘性切应力和紊流附加切应力；（3）设混合长度l采用沙特克维奇公式l??y1?yr0，试求r?0.5r0处的混
合长度和卡门常数?。
-3
（(1) = , τ=0(r=0时)；(2)τ1=×10Pa , τ2=；(3)l=, κ=）
74、若要一次测得圆管层流的断面平均流速，试问比托管应放在距离管轴多远处 （r=）
75、有三个管道，其断面形状分别为如图示的圆形、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?相等时，三者的流量之比。 （（1）::；（2）::）
’’
76、推求圆管和宽矩形明槽在层流流速分布条件下的动量修正系数?'。 （α圆管= , α宽矩形=）
77、若圆管紊流光滑区的流速分布服从指数规律，即有u?umax?yr0?。求证动能修正系数?和动量修正系数?'分
n?n?1??n?2? 和 ?别为：??4?3n?1??3n?2?33'?n?1??n?2??4?2n?1?2,并推求混合长度l的数学表达式.
(n?1)378 、推求指数流速分布条件下的宽矩形明槽的?,?及混合长度l的表达式. （α=
3n?1' , α
’
(n?1)2=
2n?1）
79 、根据例题4-12所提供的数据,计算从左水箱到右水箱的连接管的所有水头损失的数据,绘制水头线图.
80 、有甲乙两输水管,甲管直径为200mm,当量粗糙度为,流量为m3s;乙管直径为40mm,当量粗糙度为,流量为m3s,水温为15C,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?;如果处于过渡区可先用Jain公式计算?.最后计算两管的水力坡度J。 （甲管:光滑区 J=；乙管:紊流过度区,λ= ,J=）
81 、有三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
0
量粗糙度分别为?1?0.1mm,?2?0.4mm,?3?3mm,水温为20C,用查穆迪图的方法求各管中的沿程水头损失hf,
0
水力坡度J,摩阻流速u?和各管中的损失功率. （hf1=,J1= ,u*1=s,N1=； hf2=,J2= ,u*2=s,N2=； hf3=,J3= ,u*3=s,N3=）
82、试根据圆管层流中的??64Re公式，水力光滑管中??0.3164Re0.25公式及完全粗糙区的??0.11??d?0.25分
析沿程水头损失hf与断面平均流速?之间的关系。
83、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摩阻流速和沿程水头损失系数。
（每千米长渠上损失沿程水头,u*=s,λ=）
84、如图示有两个水池。其底部以一水管连通。在恒定的水面差H的作用下，水从左水池流入右水池。水管直径d?500mm，当量粗糙度??0.6mm，管总长l?100m，直角进口，闸阀的相对开度为58，900缓弯管的转变半径R?2d，水温为20C，管中流量为0.5m3/s。求两水池水面的高差H。可以认为出水池（即右水池）的过水断面面积远大于水管的过水断面面积。 （）
85、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QⅡ/QⅠ。 （光滑管区 QⅡ/QⅠ=,粗糙区QⅡ/QⅠ=）
0
86、如图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l1?20m，管径d1?150mm，吸水管长l2?12m，管径d2?150mm，两管的当量粗糙度均，河流水面与水泵进口断面中点的高差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?1?0.2,?2?1.0,?3?6.0,?4?0.3，水泵进口断面处的最大允许真空高度为水头高。求最大的抽水流量。水温为20C。 （Q=s）
87、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d2?7.0m，糙率n?0.014；试问衬砌方案比不衬砌方案沿程水头损失减少几多 （hf1- hf2=）
88、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
000
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?1m），
0
水温为20C。试求：（1）三种弯头的局部水头损失之比；（2）每个弯头相当于多少米长管路的沿程水头损失。 （(1)ζ1=, ζ2=, ζ3=,(2)l1=, l2=, l3=,）
0
89、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。 （(1)F= (2)s=）
90、利用公式（4-2-22），即紊流流核的普郎特普适速度分布律，推导其断面平均流速v的表达式（4-2-24）。
0
0
第五章 量纲分析和液流相似原理
1、模型中测得闸孔收缩断面处的平均流速vm=s，采用的长度比尺λl=25，则原型中收缩断面处的平均流速vp=s。 ( )
2、沿程水头损失系数λ的量纲与谢才系数c的量纲相同。 ( ) 3、水流在紊流粗糙区时，要做到模型与原型流动的重力和阻力相似，只要模型与原型的相对粗糙度相等，进行模型设计时就可用 ( )
(1) 雷诺相似准则 (2) 佛汝德相似准则 (3) 欧拉相似准则 (4) 韦伯相似准则 4、佛汝德相似准则考虑起主导作用的力是 ( )
(1)重力 (2)表面张力 (3)粘滞阻力 (4)紊动阻力 5、雷诺相似准则考虑起主要作用的力是 ( )
(1)重力 (2)压力 (3) 粘滞阻力 (4) 紊动阻力
6、某模型按雷诺相似准则设计，模型长度比尺 λl =10，选用的模型液体与原型相同。若测得模型某断面平均流速 vm=100 cm／s，则原型中相应的平均流速 vP=____________________________。
3
7、某溢洪道按重力相似准则设计模型，模型长度比尺 λl=50。如原型流量 qvP=1500 m／s，则模型流量 qm=______________________。
8、根据雷诺相似准则导出流速、流量、时间、力、切应力等物理量比尺的表达式。