流體力學作業(yè) 答案

1、作業(yè)3 答案 (第5章、第6章)第5章一、選擇題1. 管道中液體的雷諾數(shù)與（ D ）無關(guān)。A. 溫度 B. 管徑 C. 流速 D. 管長2. 某圓管直徑d=30mm，其中液體平均流速為20cm/s。液體粘滯系數(shù)為0.0114cm3/s，則此管中液體流態(tài)為（ B ）。A. 層流 B. 層流向紊流過渡 C.紊流3.等直徑圓管中紊流的過流斷面流速分布是 （ D ）A呈拋物線分布 B. 呈對數(shù)線分布C.呈橢圓曲線分布 D. 呈雙曲線分布4.等直徑圓管中的層流，其過流斷面平均流速是圓管中最大流速的（ C ）A 1.0倍 B.1/3倍 C. 1/4倍 D. 1/2倍5.圓管中的層流的沿程損失與管中平均流速

2、的（ B ）成正比.A. 一次方 B. 二次方 C. 三次方 D. 四次方 6.圓管的水力半徑是 ( A )A. d/2 B. d/3 C. d/4 D. d/5.7、 謝才公式中謝才系數(shù)的單位是（ C ）A. 無量綱 B. C. D. 8. 判斷層流和紊流的臨界雷諾數(shù)是 （ C ）A.上臨界雷諾數(shù) B.下臨界雷諾數(shù)C.上下臨界雷諾數(shù)代數(shù)平均 D.上下臨界雷諾數(shù)幾何平均 二、判斷題 1. 層流的沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)。 ( 正確 )2. 壁面光滑的管道一定是水力光滑管。 ( 錯誤 )3. 在過流斷面突變處一般發(fā)生局部水頭損失。 ( 正確 )4. 等直徑圓管中的層流,其過流斷面平均流速是

3、圓管中最大流速的1/2倍 （ 正確 ）5流體內(nèi)切應力方向與流體運動方向相同。 （ 錯誤 ）6阻力平方區(qū)內(nèi)阻力系數(shù)與雷諾數(shù)無關(guān)。 （ 正確 ） 三、簡答題 1. 圓管中層流與紊流，其流速分布有什么不同？答: 層流為拋物線分布,紊流為對數(shù)曲線分布.(也可以畫圖)2. 簡述尼古拉茲實驗中沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律。答: 尼古拉茲實驗揭示了沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律,文字表述或數(shù)學公式表述.層流:;水力光滑區(qū): ;過渡粗糙區(qū): 粗糙區(qū)(阻力平方區(qū)) : .3.寫出管流和明渠水流雷諾數(shù)的表達式，并說明其層流、紊流的判別標準？答: 管流: (層流) (紊流) 明渠水流: (層流) (紊流)4.雷諾數(shù)的物理意義？它

4、為什么能用來判別流態(tài)？ 答: 雷諾數(shù)實質(zhì)是反映粘性力與慣性力之比。層流時慣性力不大,而粘性力占主導,受粘性力的約束，流體質(zhì)點做規(guī)則運動。紊流時慣性力占主導，受到干擾形成渦體，當粘性力約束不了渦體時，流體質(zhì)點互相摻混，所以用雷諾數(shù)可以來判別流態(tài)。5.當輸水管直徑一定時，隨流量增大，雷諾數(shù)是增大還是變??？當輸水管流量一定時，隨管徑加大，雷諾數(shù)是增大還是變?。?答: 當輸水管直徑一定時，隨流量增大，雷諾數(shù)增大； 當輸水管流量一定時，隨管徑加大，雷諾數(shù)變小。6.兩個不同管徑的管道，通過不同粘滯性的液體，它們的臨界雷諾數(shù)是否相同？ 答:不一定。7.能量損失有幾種形式？產(chǎn)生能量損失的物理原因是什么？ 答:

5、 有沿程能量損失和局部能量損失兩種。一是因為流體具有粘滯性，二是因為固體邊界條件的影響。四、計算題 （解體思路與答案）1. 有已輸油管，管長,管徑，已知油的密度，動力粘滯系數(shù)。當通過輸油管的流量時，判斷液流的流態(tài)，計算輸油管的沿程水頭損失。解：(1) 計算雷諾數(shù)判別流態(tài)。(2) 計算沿程阻力系數(shù)。(3) 計算沿程水頭損失。答案：層流 沿程水頭損失=25.74m(油柱)2.水管直徑，管中水流流速，水溫，（1）試判別其流態(tài)；（2）若流速與水溫不變，管徑改變?yōu)椋苤辛鲬B(tài)又如何？（3）若流速與水溫不變，管流由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲿r，水管直徑為多大？ 解： (1) 查表, 求運動粘滯系數(shù), 計算雷諾數(shù)判別流態(tài)

6、。 答案：層流（2）同上 答案：紊流（3）設(shè)雷諾數(shù)等于2000，求管徑。答案：3.有一圓管，在管內(nèi)通過的水，測得通過的流量為，在管長15m的管段上測得水頭損失為2cm，試求該圓管內(nèi)徑d。 解：（1）設(shè)管中水流為層流，推導出沿程阻力系數(shù)表達式并代入數(shù)據(jù)；（2）將上式再代入達西公式并化簡，代入數(shù)據(jù)求管徑。答案：4.水管直徑，管中水流流速，水溫，試判別其流態(tài)。 解：答案：紊流5凝土明渠中水流為均勻流，水力坡度，明渠底寬為，水深，粗糙系數(shù)，計算明渠中通過的流量（分別用曼寧公式和巴氏公式計算）。 解：此渠道為矩形渠道， 計算出水力要素：面積A，濕周，水力半徑R， 用曼寧公式和巴氏公式計算謝齊系數(shù)C， 謝

7、齊公式計算流速； 計算量答案：（用曼寧公式計算） （用巴氏公式計算）6.水箱側(cè)壁接出一根由兩段不同管徑所組成的管路。已知，管道的當量粗糙度，水溫為。若管道的出口流速，求（1）水位H；（2）繪出總水頭線和測壓管水頭線。 解：(1)計算管中的雷諾數(shù)判斷流態(tài).。（第1條管道在水力光滑區(qū)，第2條管道在紊流粗糙區(qū)）。（2）用經(jīng)驗公式計算沿程阻力系數(shù)（3）兩管聯(lián)接處為突然放大的局部阻力系數(shù)，進口局部阻力系數(shù)（4）沿程阻力系數(shù)選取公式有別，結(jié)果可不同。答案：7.某一水池，水位恒定，通過一根管徑、管長的管道，已知水池水面和管道出口高差，管道上有兩個彎頭，每個彎頭的局部阻力系數(shù)，管道進口是直角進口（）管道全長的

8、沿程阻力系數(shù)，試求通過管道的流量。解：管道作用水頭等于沿程水頭損失與局部水頭損失之和。沿程阻力系數(shù)、局部阻力系數(shù)已知，可用公式直接求解。答案：第6章一、選擇題 1. 虹吸管正常工作，其頂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. 短管淹沒出流的計算時，作用水頭為（ 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；C. 上下游水面高差3外延管嘴正常工作的條件是（ D ）A管長大于3-4倍的管徑 B.作用水頭小于0.75C. 作用水頭大于0.75 D. 管長=(3-4)d ，作用水頭0.754按短管進行水力計算的管路是

9、 （ C ）( D )A.虹吸管 B.環(huán)狀管網(wǎng) C.支狀管網(wǎng) D.倒虹吸管二、判斷題 1計算阻力損失時，短管既要考慮局部阻力損失，也要考慮沿程阻力損失，長管計算同樣也要考慮這兩項損失。（ 錯誤 ）2長管是指幾何長度很長的管道。（ 正確 ）3孔口淹沒出流時，孔口淹沒越深，其出流的流速和流量就越大。（正確 ）4管嘴收縮斷面的真空度與作用水頭成正比，作用水頭越大，收縮斷面的真空度越大，泄流量也越大。（正確）5同一短管，在自由出流和淹沒出流條件下，流量計算公式的形式及流量系數(shù)的數(shù)值均相同。（ 正確 ） 6、 兩孔口形狀、尺寸完全相同，作用水頭相同，一個為自由出流，一個為淹沒出流，二者的流量是相同的。

10、（錯誤 ） 三、簡答題1 為什么管嘴出流時，阻力增加了，泄流量反而增大？答：因為在管嘴進口收縮斷面處形成了負壓，相當增加了作用水頭，在相同條件下管嘴出流比孔口出流的流量大。2 寫出薄壁小孔口出流的收縮系數(shù)，流速系數(shù)和流量系數(shù)的表達式。 答:P117P1183 外延管嘴的正常工作條件是什么？ 答：管嘴長：，作用水頭 ：4. 為什么外延管嘴出流比同等條件下孔口出流的流量大？ 答：（與1重復）四、計算題 （解體思路與答案）1有一虹吸管，作用水頭，管長，管徑，沿程損失系數(shù)，進口設(shè)攔污柵，進口局部損失系數(shù)，彎管局部損失系數(shù)。求該虹吸管的過流量、管中最大真空值，并定性繪出其測壓管水頭線。 解：此題屬短管的水力計算，可以用能量方程求解，也可直接用公式。要點有2 。 局部損失系數(shù)要考慮周全（共3個）。 此題，管中最大真空值發(fā)生在最高處。 答案： 2. 一水塔供水系統(tǒng)如圖所示，已知管道末端要求的自由水頭Hz=10m，管徑d1=450mm，d2=350mm，d3=250mm，管長L1=100m，L2=100m，L3=100m，q1=0.10，q2=0.08，q3=0.05，管道的粗糙系數(shù)n=0.02。試確定水塔高度H。 解：此題屬短管的水力計算，也可直接用公式求解。要點有3 。 長管公式要記住，應注意