第四章层流和素流及水流阻力和水头损失 1、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。 2、圆管紊流的动能校正系数大于层流的动能校正系数。 3、紊流中存在各种大小不同的涡体 4、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。 5、谢才公式既适用于有压流,也适用于无压流 6、z=-mu只能代表X方向的紊流时均附加切应力。 7、临界雷诺数随管径增大而增大。 8、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。 (((((((((( )))) 9、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 10、管道突然扩大的局部水头损失系数c的公式是在没有任何假设的情况下导出的 11、液体的粘性是引起液流水头损失的根源 11、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 12、公式r=內RJ即适用于管流,也适用于明渠水流 ((( 13、在逐渐收缩的管道中,雷诺数沿程减小。 14、管壁光滑的管子一定是水力光滑管 15、在恒定紊流中时均流速不随时间变化 16、恒定均匀流中,沿程水头损失hf总是与流速的平方成正比 7、粘性底层的厚度沿流程增大 18、阻力平方区的沿程水头损失系数λ与断面平均流速v的平方成正比 19、当管径和流量一定时,粘度越小,越容易从层流转变为紊流。 20、紊流的脉动流速必为正值 ((( 21、绕流阻力可分为摩擦阻力和压强阻力 22、有一管流,属于紊流粗糙区,其粘滞底层厚度随液体温度升高而减小。 23、当管流过水断面流速符合对数规律分布时,管中水流为层流 24、沿程水头损失系数总是随流速的增大而增大 25、边界层内的流动也有层流与紊流之分 6、当雷诺数Re很大时,在紊流核心区中,切应力中的粘滞切应力可以忽略 () 27、其它条件不变,层流内摩擦力随压力的增大而 (1)增大: (2)减小 (3)不变: (4)不定 28、按普朗特动量传递理论,紊流的断面流速分布规律符合 (1)对数分布 (2)椭圆分布 3)抛物线分布:(4)直线分布 29、其它条件不变,层流切应力随液体温度的升高而 1)增大 (2)减小 (3)不变 (4)不定 30、其它条件不变,液体雷诺数随温度的增大而 (1)增大 (2)减小 (3)不变 (4)不定 1、谢才系数C与沿程水头损失系数λ的关系为 (1)C与成正比:(2)C与1x成正比:(3)C与2成正比:(4)C与1√成正比 32、A、B两根圆形输水管,管径相同,雷诺数相同,A管为热水,B管为冷水,则两管流量 qvB;(2)qvA=qvB;(3)qvA<qvB:(4)不能确定大小 33、圆管紊流附加切应力的最大值出现在 (1)管壁 (2)管中心:(3)管中心与管壁之间 (4)无最大值。 34、粘滞底层厚度δ随Re的增大而 (1)增力 (2)减小:(3)不变 (4)不定 35、管道断面面积均为A(相等),断面形状分别为圆形、方形和矩形,其中水流为恒定均匀流,水力坡度J相同, 则三者的边壁切应力r0的相互关系如下,如果沿程阻力系数λ也相等,则三管道通过的流量的相互关系如下:() (1)圆>0方>矩,qn圆>9方>q矩 (2)fo圆<0方<t0矩,q圆<q方<q矩 (3)圆>t0方>0矩,q圆<q方<9矩 (4)圆<0方<to矩,q圆>q方>q矩
第四章 层流和紊流及水流阻力和水头损失 1、紊流光滑区的沿程水头损失系数 仅与雷诺数有关，而与相对粗糙度无关。 ( ) 2、圆管紊流的动能校正系数大于层流的动能校正系数。 ( ) 3、紊流中存在各种大小不同的涡体。 ( ) 4、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。 ( ) 5、谢才公式既适用于有压流，也适用于无压流。 ( ) 6、 ' ' y u x = −u 只能代表 X 方向的紊流时均附加切应力。 ( ) 7、临界雷诺数随管径增大而增大。 ( ) 8、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。 ( ) 9、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。 ( ) 10、管道突然扩大的局部水头损失系数 的公式是在没有任何假设的情况下导出的。 ( ) 11、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。 ( ) 11、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。 ( ) 12、公式 = gRJ 即适用于管流，也适用于明渠水流。 ( ) 13、在逐渐收缩的管道中，雷诺数沿程减小。 ( ) 14、管壁光滑的管子一定是水力光滑管。 ( ) 15、在恒定紊流中时均流速不随时间变化。 ( ) 16、恒定均匀流中，沿程水头损失 hf 总是与流速的平方成正比。 ( ) 17、粘性底层的厚度沿流程增大。 ( ) 18、阻力平方区的沿程水头损失系数 与断面平均流速 v 的平方成正比。 ( ) 19、当管径和流量一定时，粘度越小，越容易从层流转变为紊流。 ( ) 20、紊流的脉动流速必为正值。 ( ) 21、绕流阻力可分为摩擦阻力和压强阻力。 ( ) 22、有一管流，属于紊流粗糙区，其粘滞底层厚度随液体温度升高而减小。 ( ) 23、当管流过水断面流速符合对数规律分布时，管中水流为层流。 ( ) 24、沿程水头损失系数总是随流速的增大而增大。 ( ) 25、边界层内的流动也有层流与紊流之分。 ( ) 26、当雷诺数 Re 很大时，在紊流核心区中，切应力中的粘滞切应力可以忽略。 ( ) 27、其它条件不变，层流内摩擦力随压力的增大而 （ ） ⑴ 增大 ； ⑵ 减小 ； ⑶ 不变 ； ⑷ 不定 。 28、按普朗特动量传递理论， 紊流的断面流速分布规律符合 ( ) ( 1 ) 对数分布 ； ( 2 ) 椭圆分布 ； ( 3 ) 抛物线分布 ； ( 4 ) 直线分布 。 29、其它条件不变，层流切应力随液体温度的升高而 ( ) ( 1 ) 增大 ； ( 2 ) 减小 ； ( 3 ) 不变 ； ( 4 ) 不定 。 30、其它条件不变，液体雷诺数随温度的增大而 ( ) ( 1 ) 增大 ； ( 2 ) 减小 ； ( 3 ) 不变 ； ( 4 ) 不定 。 31、谢才系数 C 与沿程水头损失系数 的关系为 ( ) ( 1 ) C 与 成正比 ； ( 2 ) C 与 1 成正比； ( 3 ) C 与 2 成正比； ( 4 ) C 与 1 成正比 。 32、A、B 两根圆形输水管，管径相同，雷诺数相同，A 管为热水，B 管为冷水，则两管流量 ( ) ( 1 ) qvA > qvB ; ( 2 ) qvA ＝ qvB ; ( 3 ) qvA < qvB ； ( 4 )不能确定大小 。 33、圆管紊流附加切应力的最大值出现在 ( ) ( 1 ) 管壁 ； ( 2 ) 管中心 ； ( 3 ) 管中心与管壁之间 ； ( 4 ) 无最大值 。 34、粘滞底层厚度 随 Re 的增大而 ( ) ( 1 ) 增大 ； ( 2 ) 减小 ；( 3 ) 不变 ； ( 4 ) 不定 。 35、管道断面面积均为 A (相等)，断面形状分别为圆形、方形和矩形，其中水流为恒定均匀流，水力坡度 J 相同， 则三者的边壁切应力 0 的相互关系如下，如果沿程阻力系数也相等，则三管道通过的流量的相互关系如下：( ) ( 1 ) 0 圆 0 方 0 矩 ，qv 圆 qv 方 qv 矩 ； ( 2 ) 0 圆 < 0 方 < 0 矩 ，qv 圆 < qv 方 < qv 矩 ； ( 3 ) 0 圆 0 方 0 矩 ，qv 圆 < qv 方 < qv 矩 ； ( 4 ) 0 圆 < 0 方 < 0 矩 ，qv 圆 qv 方 qv 矩
36、圆管均匀层流与圆管均匀紊流的 (1)断面流速分布规律相同 (2)断面上切应力分布规律相同: (3)断面上压强平均值相同 (4)水力坡度相同 37、紊流内部结构分区的判别参数是 (1)管壁绝对粗糙度: (2)管壁相对粗糙度 (3)粘滞底层厚度与管壁绝对粗糙度之比 (4)雷诺数。 38、图示两管道的管长L、管径d、流量qⅴ及水温均相同,但测压管水面差hl>h2,则两管糙率nl与n2的 关系为( (4)无法确定 39、谢才系数C的量纲 (1)L (2)L2T (3)-T (4)[1]无量纲量 40、如图A、B二种截面管道,已知二管长度相同,通过流量相同,沿程水头损失系数相同,则二管道的沿 程水头损失 hfA> hfB: (2)hfA=hfB: (3) hfA< hfB (4)尚不能确定大小。 41、边界层的外边界线可看成是 (1)一条流线:(2)一条迹线:(3)有旋流动与有势流动的分界线:(4)层流与紊流的分界线 42、紊流附加切应力F=-Pm1等号右端的负号是由于 43、圆管沿程水头损失系数λ的影响因素分别是: 层流 紊流光滑区 =f( 紊流过渡区 入=f( )紊流粗糙区 入=f 4、水流临界雷诺数可以作为判别流动形态的准则数。圆管流的临界雷诺数Re= 明槽流的临界 雷诺数Re= 45、在紊流光滑区,沿程水头损失系数λ与相对粗糙度无关的原因是 46、紊流形态可分为三个流区,其判别标准是:光滑区 过渡区 ,粗糙区 47、底宽与水深均为a的矩形断面明渠和边长为a的正方形管道中通过水流时,假定水力坡度相同,试求它们的 边壁切应力之比x1/r2;再假定沿程水头损失系数λ亦相同,求它们的流量之比q1/q2 48、动力粘滞系数为μ的液体在宽度为b的矩形断面明渠中作层流运动。已知液体深度为h,流速分别方程 v=vo1yh)2],式中vo为表面流速。坐标y由液面铅直向下。若μ、b、vo为已知,求:(1)断面平均流速 2)渠底切应力 2)t底=μ
36、圆管均匀层流与圆管均匀紊流的 ( ) ( 1 ) 断面流速分布规律相同 ； ( 2 ) 断面上切应力分布规律相同 ； ( 3 ) 断面上压强平均值相同 ； ( 4 ) 水力坡度相同 。 37、紊流内部结构分区的判别参数是 ( ) ( 1 ) 管壁绝对粗糙度 ； ( 2 ) 管壁相对粗糙度 ； ( 3 ) 粘滞底层厚度与管壁绝对粗糙度之比 ； ( 4 ) 雷诺数 。 38、图示两管道的管长 L 、管径 d 、流量 qv 及水温均相同，但测压管 水面差 h1 >h2 ,则两管糙率 n1 与 n2 的 关系为( ) ( 1 ) n1 > n2； ( 2 ) n1 < n2 ； ( 3 ) n1 = n2 ； ( 4 ) 无法确定 。 39、谢才系数 C 的量纲是： ( ) ( 1 ) L ； ( 2 ) 2 1 1 − L T ； ( 3 ) 2 1 1 L T − ； ( 4 ) 1 无量纲量。 40、如图 A、B 二种截面管道，已知二管长度相同，通过流量相同，沿程水头损失系数相同，则二管道的沿 程水头损失 ( ) ( 1) hfA hfB； ( 2) hfA = hfB； ( 3) hfA hfB ； ( 4) 尚不能确定大小。 41、边界层的外边界线可看成是 ( ) ( 1) 一条流线 ； ( 2) 一条迹线 ； ( 3) 有旋流动与有势流动的分界线； ( 4) 层流与紊流的分界线。 42、紊流附加切应力 u x u y = − 等号右端的负号是由于_____________________________。 43、圆管沿程水头损失系数 的影响因素分别是： 层流 ＝f ( ) 紊流光滑区 ＝f ( ) 紊流过渡区 ＝f ( ) 紊流粗糙区 ＝f ( ) 44、水流临界雷诺数可以作为判别流动形态的准则数。圆管流的临界雷诺数 Re=_________________，明槽流的临界 雷诺数 Re=_________________。 45 、在紊流光滑区，沿程水头损失系数 与 相 对 粗 糙 度 无 关 的 原 因 是 ______________________________________________________________.。 46、紊流形态可分为三个流区，其判别标准是：光滑区________________，过渡区__________________， 粗糙区 _________________________。 47、底宽与水深均为 a 的矩形断面明渠和边长为 a 的正方形管道中通过水流时，假定水力坡度 相同，试求它 们的 边壁切应力之比 1 2 ;再假定沿程水头损失系数 亦相同，求它们的流量之比 qv1／qv2。 （ 3 4 2 1 = ； 3 2 q q 2 1 = ） 48、动力粘滞系数为 的液体在宽度为 b 的矩形断面明渠中作层流运动。已知液体深度为 h ，流速分别方程 v=v0[1-(y/h)2] ，式中 v0 为表面流速。坐标 y 由液面铅直向下。若 、b、v0 为已知，求：(1) 断面平均流速； (2) 渠底切应力。 （(1) v = 0 u 3 2 (2) 底 = h 2u0 ）
49、导出直径为d的圆管的沿程水头损失系数λ与管壁糙率n之间的关系式。设水流处于阻力平方区。 50、圆管中的流速分布为u=un(1-r/rn)。式中:u为管中最大流速:为管道半径,r为任一液层处的半径 试计算:(1)断面平均流速v与l,的比值 (0.817) (2)点流速恰等于断面平均流速处的半径ra与r的比值。 (0.757 51、有一圆形断面输水隧洞,长度L=500m,直径d=5m。当通过流量qy=200m时,沿程水头损失h=7.58 求沿程水头损失系数入 (0.0143) 52、图示为一倾斜放置的等直径输水管道。已知管径d=200mm,A、B两点之间的管长=2m,高差Az=02m。油 的重度pg=8600N/m3。 求:(1)A、B两点之间的沿程水头损失hr: (0.0245m) (2)A、B两点的测压管水头差 (0.0245 (3)圆管边壁的切应力t,并绘出圆管断面的切应力分布图 (6N/m2) 53、带有两个90转弯的管道,直径d=100mm,长度1=10m,沿程水头损失系数A=0.037,转弯的局部水 头损失系数ξ=0.29,现取消两弯段,但管长和管段两端的总水头差均不变。问流量能增加百分之几?(76%)
49、导出直径 为 d 的 圆管的沿 程水头损 失系数 与 管壁糙率 n 之间 的关系式 。设水流 处于阻力 平方区。 （ 3 1 2 d n g =12.7 ） 50、圆管中的流速分布为 7 1 m 0 u = u (1− r / r ) 。式中： u m 为管中最大流速； 0 r 为管道半径， r 为任一液层处的半径。 试计算：(1)断面平均流速 v 与 u m 的比值； （0.817） (2)点流速恰等于断面平均流速处的半径 cd r 与 0 r 的比值。 （0.757） 51、有一圆形断面输水隧洞，长度 L=500 m，直径 d=5 m。当通过流量 qv=200 m3 /s 时，沿程水头损失 hv=7.58 m。 求沿程水头损失系数。 （0.0143） 52、图示为一倾斜放置的等直径输水管道。已知管径 d=200 mm，A、B 两点之间的管长 l=2 m，高差 z=0.2 m。油 的重度 g=8600 N/m3。 求：(1) A、B 两点之间的沿程水头损失 hf ； （0.0245m） (2)A、B 两点的测压管水头差； （0.0245m） (3)圆管边壁的切应力 0，并绘出圆管断面的切应力分布图。 （6N/m2） 53、带有两个 90。转弯的管道，直径 d = 100 mm，长度 l = 10 m，沿程水头损失系数 λ = 0.037，转弯的局部 水 头损失系数 ξ = 0.29，现取消两弯段，但管长和管段两端的总水头差均不变。问流量能增加百分之几？ （7.6%）
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 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=(v+);h2=2-2 55、如图管道出口段长1=2m,d=0.1m,通过p=1000kgm3的流体,流量q=0.02m3/s,已知h=1.8m,求1) 管道壁面切应力tw:2)该管段的沿程水头损失系数 (r.=23.44N/m2 0.03) 56、在直径d=32mm的管路中,流动着液压油,已知流量为3ls,油液运动粘度υ=30×102cms,试确定: 1)流动状态;2)在此温度下油的临界速度。(紊流;V。=1.88m/s) 57、用管径d=75mm的管道输送重油,已知pg=8.83kNm3,运动粘度v=09cm2/s,如在管轴线上装水银压 差计的毕托管,水银液面高差hp=20mm,求重油流量。pg2=1338kN/m3(下标1为油,下标2为水银) 58、圆管直径d=15cm,平均流速v=1.5ms,水温t=18·C,v=0.01062cm3/s,已知沿程阻力系数λ=0.03, 试求粘滞底层厚度。若水流速度提高至30ms,δ0如何变化?又若流速不变,管径增大到30cm,δo又如何变 32.8d 化?(60= (1)80=00134cm2)80=0.0067cm3)b0=0.0134cm) 、油的流量q=77ms,通过直径d=6mm的细管,在l=2m长的管段两端装有水银压差计,压差计读数 18cm,已知水银phg=1338kNmn3,油的pog=843kNm3,求油的运动粘度 (v=0.54cm2/s)
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 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 v ) 2 1 v = 1 + 2 ； j2 h = ] 2g (v v ) [ 2 1 2 1 − 2 ） 55、如图管道出口段长 l = 2 m，d = 0.1 m ，通过 = 1000 kg/m3 的流体，流量 qv = 0.02 m3 /s，已知 h = 1.8 m，求 1) 管道壁面切应力 w；2) 该管段的沿程水头损失系数 。 （ w = 23.44 N/m2； = 0.03 ） 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 10-2 cm2 /s ，试确定 ： 1) 流动状态 ; 2) 在此温度下油的临界速度。 （紊流 ； v c =1.88 m/s） 57、用管径 d = 75 mm 的管道输送重油，已知 g1 = 8.83 kN/m3，运动粘度 1 = 0.9 cm2 /s，如在管轴线 上装水银压 差计的毕托管，水银液面高差 hp = 20mm，求重油流量。 g2 = 133.38 kN/m3 (下标 1 为油，下标 2 为 水银) （ qv = 5.21 l/s） 58、圆管直径 d = 15 cm ，平均流速 v = 1.5 m/s，水温 t = 18。C， = 0.01062 cm2 /s，已知沿程阻力系数 = 0.03， 试求粘滞底层厚度。若水流速度提高至 3.0 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 = Re 32.8d ) （1) 0=0.0134 cm 2) 0= 0.0067 cm 3) 0= 0.0134 cm ） 59、油的流量 qv = 7.7 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 = 133.38 kN/m3，油的 og = 8.43 kN/m3，求油的运动粘度。 （ 0.54cm /s 2 = ）
0、水平管直径d=l00mm,管中装一蝶阀。为测定蝶阀的局部水头损失系数ξ,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q=15.7升秒时,水银柱高差h=500mm,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) 1、适用时均流速分布的指数型公式v=-()”,证明二元明渠流的动能校正系数为"1+加武中 n 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to)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λ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%) 4、某灌溉系统的塑料管道,管径d=50mm,管长l5m。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0.5m,求管道糙率n和相应的沿程水头损失系数λ。 (=0.00849:n=0.005) 65、图示管道出口段长=10m,直径d=0.1m,通过密度p=1000kgm3的流体,流量qv=002m/s。已知h=02m, hm=0.1m,pHg=13.6p,求:1)管道壁面切应力tw:2)该管段的沿程水头损失系数λ (2597Nm2:0.032)
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=15.7 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 ） 61、适用时均流速分布的指数型公式 n h y v v ( ) = max ，证明二元明渠流的动能校正系数为 n n 1 3 (1 ) 3 + + = 。 式中 max v 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 0.5 m，求管道糙率 n 和相应的沿程水头损失系数 。 （ = 0.00849 ； n = 0.005 ） 65、图示管道出口段长 l=10 m，直径 d=0.1m，通过密度 =1000 kg/m3的流体，流量 qv=0.02 m3 /s。已知 h=0.2 m， hm=0.1 m，Hg=13.6，求：1)管道壁面切应力 w；2) 该管段的沿程水头损失系数 。 （ 2 25.97N/m ；0.032）