環(huán)保工程師-專業(yè)基礎-工程流體力學與流體機械-管道計算

環(huán)保工程師-專業(yè)基礎-工程流體力學與流體機械-管道計算[單選題]1.如圖所示，容器A中水面壓強p1＝9.8×103Pa，容器B中水面壓強p2＝19.6×103Pa，兩水面高差為0.（江南博哥）5m，隔板上有一直徑d＝20mm的孔口。設兩容器中水位恒定，且水面上壓強不變。若孔口流量系數(shù)μ＝0.62，流經(jīng)孔口的流量為()。[2014年真題]題1圖A.2.66×10－3m3/sB.2.73×10－3m3/sC.6.09×10－3m3/sD.2.79×10－3m3/s正確答案：C參考解析：薄壁小孔恒定出流容器壁上開孔，流體經(jīng)孔口流出的水力現(xiàn)象稱為孔口出流。孔口出流過程中，若沒有外來水補充，容器內(nèi)水位隨時間變化，導致孔口的流量隨時間變化的流動，叫做孔口的變水頭出流。孔口上下游的總水頭之差：?？卓诹髁浚篬單選題]2.在水力計算中，所謂的長管是指()。[2012年真題]A.管道的物理長度很長B.沿程水頭損失可以忽略C.局部水頭損失可以忽略D.局部水頭損失和流速水頭可以忽略正確答案：D參考解析：長管是指水頭損失以沿程損失為主，流速水頭和局部損失都可忽略不計的管道，如城市給水管道。其中，沿程流量和直徑都不變的管路稱為簡單管路。這種長管的全部作用水頭都消耗在沿程水頭損失上，總水頭線為連續(xù)下降的直線，并與測壓管水頭線重合（流速水頭忽略不計）。根據(jù)長管的組合情況，長管水力計算可以分為簡單管路、串聯(lián)管路、并聯(lián)管路、管網(wǎng)等。[單選題]3.如圖（a）、（b）所示AB兩種流動情況，如作用水頭，管長、管徑、沿程阻力系數(shù)都相等，兩者的流量關系為()。[2012年真題]題3圖A.Qa＞QbB.Qa＜QbC.Qa＝QbD.無法判別正確答案：C參考解析：題10圖（a）屬于短管自由出流，題10圖（b）屬于短管淹沒出流。孔口自由出流與淹沒出流的流量公式為：。兩個式子的形式完全相同，且流速系數(shù)、流量系數(shù)亦相同，但應注意，在自由出流情況下，孔口的水頭H是水面至孔口形心的深度，而在淹沒出流的情況下，孔口的水頭H則是孔口上下游的水面高差。此題中有效作用水頭H相同，則流量相等。[單選題]4.如果有一船底穿孔后進水，則進水的過程和船的下沉過程屬于()。[2011年真題]A.變水頭進水、沉速先慢后快B.變水頭進水、沉速先快后慢C.恒定進水、沉速不變D.變水頭進水、沉速不變正確答案：C參考解析：船正常浮于水面時，重力與浮力平衡，開始漏水后，進入船艙的水的重力與新增浮力相平衡，即船體內(nèi)外壓差不變，該流動屬于小孔恒定水頭淹沒出流，沉速不變。[單選題]5.對于一管路系統(tǒng)并聯(lián)一條長度等于原管總長度一半的相同管段，如接長管計算，系統(tǒng)的總流量增加()。[2016年真題]A.15.4%B.25%C.26.5%D.33.3%正確答案：C參考解析：在兩節(jié)點之間并接兩根以上管段的管路稱為并聯(lián)管路。并聯(lián)管路的特點有：①總流量等于并聯(lián)各支管流量之和；②并聯(lián)各支管的阻力損失相等。一般情況下，并聯(lián)管段管長、管徑、管材不同，各管中的流量也不相同，各管段流量分配滿足節(jié)點流量平衡條件，流進節(jié)點的流量等于由該節(jié)點流出的流量?？偭髁繛楦鞴芰髁恐?。設原管路系統(tǒng)阻抗為S0，則并聯(lián)管道的阻抗為S0/2，并聯(lián)部分總阻抗S′：并聯(lián)后管路系統(tǒng)的總阻抗：因為并管后管路系統(tǒng)的總損失不變，S0Q02＝SQ2，所以，即并管后管路的總流量增加了：（1.265－1）×100%＝26.5%。[單選題]6.兩水庫用二根平行管道連接，管徑分別為d、2d，二管長度相同，沿程阻力系數(shù)相同。如管徑為d的管道流量Q＝30L/s，則管徑為2d的流量是()。[2011年真題]A.120L/sB.169.7L/sC.60L/sD.185.6L/s正確答案：B參考解析：簡單管路的水頭損失為：，將代入，得，令，則H＝S0lQ2。由于并聯(lián)管道水頭損失相同，即：H_{1＝H2，二管長度l相同，沿程阻力系數(shù)λ相同，所以有：[單選題]7.長管并聯(lián)管道與各并聯(lián)管段的()。[2010年真題]A.水頭損失相等B.總能量損失相等C.水力坡度相等D.通過的流量相等正確答案：A參考解析：對于并聯(lián)管路如題7解圖所示，其特點如下：①總流量等于各并聯(lián)支管流量之和，對密度ρ為常數(shù)的流體，則有Q＝Q1＋Q2＋Q3；②并聯(lián)各支管的阻力損失相等，即：wf1＝wf2＝wf3。題7解圖并聯(lián)管路[單選題]8.如圖所示，輸水管道中設有閥門，已知管道直徑為50mm，通過流量為3.34L/s，水銀壓差計讀值Δh＝150mm，水的密度ρ＝1000kg/m3，水銀的密度ρ＝13600kg/m3，沿程水頭損失不計，閥門的局部水頭損失系數(shù)ξ是()。[2010年真題]題8圖A.12.8B.1.28C.13.8D.1.38正確答案：A參考解析：根據(jù)連續(xù)性原理可計算管道流量為：在前后兩斷面間列能量方程為：則管徑一樣，流速不變，其兩斷面壓強差為：，化簡得。根據(jù)局部水頭損失公式，則局部水頭系數(shù)為：[單選題]9.水管半徑r0＝150mm，斷面平均流速為3m/s，水的動力黏度：μ＝1.139×10－3N·m/s2，沿程阻力系數(shù)λ＝0.015，試問r＝0.5r0處的切應力為()。[2009年真題]A.8.5N/m2B.0.00494N/m2C.16.95N/m2D.23.00N/m2正確答案：A參考解析：雷諾數(shù)故水流為湍流，則每m沿程損失為：即水力坡度J＝0.023，管壁上的切應力可表示為：，距管壁r處的切應力為：τ＝τ0r/r0，所以r＝0.5r0處的切應力為：[單選題]10.兩管段并聯(lián)，已知總流量Q＝160L/s，管段1的管徑d1＝300mm，管長l1＝500mm；管段2的管徑d2＝200mm，管長l2＝300mm，管道為鑄鐵管（n＝0.013），試求并聯(lián)管道系統(tǒng)各支管的流量Q1、Q2（C＝R1/6/n，k＝ACR1/2）()。[2009年真題]A.Q1＝0.3989m3/s，Q2}＝0.1746m3/sB.Q1＝0.1110m3/s，Q2</sub>＝0.0487m3/sC.Q1＝0.1267m3/s，Q2</sub>＝0.0332m3/sD.Q1＝0.0123m3/s，Q2</sub>＝0.0023m3/s正確答案：B參考解析：并聯(lián)管路一般按長管計算，每條管段均為簡單管路，用比阻法表示有如下關系：S1Q12l1＝S2Q22l_{2ub>流量模數(shù)k與比阻S的關系為：k2＝1/S，上式經(jīng)變換可得：又水力半徑，上式可變換為：根據(jù)連續(xù)性原理得：Q1＋Q2＝160L/s＝0.16m3/s②聯(lián)立①、②兩式，求得：Q1＝0.1110m3/s，Q2}＝0.0487m3/s。[單選題]11.兩水池水面高度H＝25m，用直徑d1＝d2＝300mm、長l1＝400m，l2＝l3＝300m，直徑d3＝400mm、沿程阻力系數(shù)0.03的管段聯(lián)接，如圖所示。不計局部水頭損失，各管段流量應為()。[2008年真題]題11圖A.Q1＝238L/s，Q2＝78L/s，Q3＝160L/sB.Q1＝230L/s，Q2＝75L/s，Q3＝154L/sC.Q1＝228L/s，Q2＝114L/s，Q3＝114L/sD.以上都不正確正確答案：A參考解析：由圖可知，管2與管3并聯(lián)再與管1串聯(lián)，各管路有如下關系：①由連續(xù)性原理，可得：Q1＝Q2＋Q3；②由并聯(lián)管道節(jié)點間水頭損失相等，可得S2l2Q22＝S3l3Q32；③總水頭損失為S1l1Q12＋S2</sub>l<sub>2Q<sub>22＝H。又l2＝l3，由②式可得：；由③式可得：；所以，Q2＝Q1/3＝78L/s，Q3＝160L/s（近似值）。[單選題]12.在無壓圓管均勻流中，其他條件不變，通過最大流量時的充滿度h/d為()。[2010年真題]A.0.81B.0.87C.0.95D.1.0正確答案：C參考解析：水深與管徑的比值稱為充滿度，用α表示：α＝h/d。在無壓圓管均勻流中，管道滿流與不滿流關系如題12解圖所示。題12解圖管道滿流與不滿流關系從圖可知，當α＝h/d＝0.95時，Q/Q0＝1.075，即Q達到最大值，是滿流的1.075倍。當α＝h/d＝0.81時，v/v0＝1.16，v達到最大值。[單選題]13.在容器側壁不同高度上開2個大小相同的孔，在容器底部也開2個同樣大小的孔?，F(xiàn)容器內(nèi)水位不變，以下敘述正確的是()。A.4個孔的出水量相同B.底部的2個孔流量相同，且最大，側壁最上面的孔流量最小C.4個孔的出水量均不相同D.底部的2個孔流量相同，側壁的2個孔流量相同，但二者之間大小不同正確答案：B參考解析：由可知，H0愈大，孔口流速愈大（H0為孔口與容器水位的位差）。因為底部的2個孔大小相同，位差相同且最大，所以流量也相同且最大；側壁兩孔位差不同，流量不同；最上面的孔因H最小而流量最小。[單選題]14.如圖所示，兩水池用虹吸管連通，上下游水位差H＝2m，管長l1＝2m，l2＝6m，l3＝3m，管徑D＝200mm，沿程損失系數(shù)λ1＝λ2＝λ3＝0.025，進口局部損失系數(shù)ζ1＝6.0，一個彎頭損失系數(shù)ζ2＝0.3。則虹吸管的過流流量Q為()m3/s。題14圖A.0.066B.2.0C.2.22D.2.85正確答案：A參考解析：列上下游液面間的能量方程：其中，p1＝p2＝0；上下游液面足夠大，則流速近似為零，即v1＝v2＝0m/s。則H＝hw。局部阻力損失包括：進口阻力損失（ζe＝6.0），兩個彎頭阻力損失（ζ＝0.3），出口阻力損失（ζ4＝1）。由于管徑相同，因而管中流速v相同，所以總水頭損失沿程水頭損失與局部水頭損失之和為：代入數(shù)據(jù)可得：求解得流速為：v＝2.102m/s，則流量為：Q＝vA＝（3.14/4）×0.22×2.102＝0.066m3/s。[單選題]15.一水塔供水系統(tǒng)，由三條管段串聯(lián)組成。已知要求末端出水水頭為10m，d1＝450mm、l1＝1500m、Q1＝0.23m3/s，d2＝350mm、l2＝1000m、Q2＝0.13m3/s，d3＝250mm、l3>＝1000m、Q3＝0.05m3/s，管徑改變處有出水。管道沿程阻力系數(shù)λ1>＝0.012，λ2＝0.015，λ3＝0.018，求水塔高度是()。A.25.2mB.23.85mC.30.52mD.22.08m正確答案：D參考解析：列水塔液面和出水口處液面間的能量方程：其中，p1＝p2＝0，v1＝v2＝0m/s，則其中管道中的流速為，代入數(shù)據(jù)，解得H＝22.08m。[單選題]16.某供水管路系統(tǒng)，如圖所示，水塔地形高程為61.00m，塔高H1＝30m，由兩條串聯(lián)管路為供水點供水，l1＝400.00m，d1＝250mm，l2＝300.0m，d2＝200mm，沿程阻力系數(shù)λ1＝λ2＝0.025，供水點地形高程為42.00m，服務水頭Hf＝10.00m。則供水最大流量Qmax為()m3/s。題16圖A.0.118B.0.120C.0.210D.0.250正確答案：A參考解析：連續(xù)性方程為：vAAA＝vBAB，式中A＝πd2/4，則連續(xù)性方程可以變?yōu)椋簐AdA2＝v_BdB2，即則v1＝0.64v2。沿程水頭損失為：聯(lián)立上面兩式可得：代入數(shù)據(jù)可得：解得：v2＝3.7664m/s，流量Qmax＝v2A2＝3.7664×（3.14/4）×0.22＝0.118m3/s。[單選題]17.水平串聯(lián)的兩直管1、2，管內(nèi)徑d1＜d2，d1＝50mm，管道長L1＝100m，L2＝160m。已知流體在管道1中流動的Re1＝1800，流動阻力∑h?1＝0.64m液柱，∑h?2＝0.064m液柱，設局部阻力可略。則d1/d2為()。A.1/4B.1/2C.1D.2正確答案：B參考解析：雷諾數(shù)兩管串聯(lián)Q恒定，d1＜d2，故Re2＜Re1＜2000，均為層流。單位質(zhì)量流體的沿程阻力為：即：[單選題]18.用如圖（a）所示的簡單管路輸水，管徑為d、管長為2l?，F(xiàn)改用如圖（b）所示的并聯(lián)管路輸水，總管、兩支管的直徑均為d、管長均為l。假設沿程阻力系數(shù)λ為常數(shù)，局部阻力可忽略不計。則圖（a）、圖（b）兩種情況下的輸水量之比為()。題18圖A.1/2B.2C.D.正確答案：D參考解析：對題18圖（a），在管路進、出口之間列伯努利方程式：式中，B為管路的阻抗系數(shù)。對題18圖（b），沿任一支路在管路進、出口之間列伯努利方程式：由并聯(lián)管路特性可知，Q1＝Q2，Q′＝Q1＋Q2，即Q1＝Q′/Q2，代入式（2），得比較式（1）、式（3）：。[單選題]19.如圖所示，直徑為d、管長為2l的管路，若在其中點并聯(lián)接出管徑管材相同、管長為l的管道（虛線所示）。假定上下游水位不變，則并聯(lián)后流量之比為()。題19圖A.Q2/Q1＝1.265B.Q2/Q1＝1.325C.Q2/Q1＝2.0D.Q2/Q1＝2.25正確答案：A參考解析：上下游水位不變，忽略支管局部阻力損失，則管段總阻力損失不變：H＝hf1＝hf2，即：整理得8Q12＝5Q22，Q2/Q<sub>1＝1.265。注意：在計算總阻力損失時，絕不能將并聯(lián)的各支管的阻力損失加在一起作為并聯(lián)部分的阻力損失，而只要考慮并聯(lián)部分中的任一支管即可。[單選題]20.并聯(lián)管路不具備以下特點中的()。A.并聯(lián)各管段摩擦阻力相等B.主管流量等于并聯(lián)的各管段流量之和C.并聯(lián)管路的摩擦阻力等于各管段摩