水力学习题答案第六章.docx
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水力学习题答案第六章
选择题(单选题)
1.水在垂直管内由上向下流动,测压管水头差(a)hf=h;(b)hf=h+l;(c)hf=l-h;(d)hf=l。
2.圆管流动过流断面上切应力分布为:
(b)
(a)在过流断面上是常数;(b)管轴处是零,且与半径成正比;
(c)管壁处是零,向管轴线性增大;(d)按抛物线分布。
3.圆管流的雷诺数(下临界雷诺数):
(d)
(a)随管径变化;(b)随流体的密度变化;
(c)随流体的黏度变化;(d)不随以上各量变化。
4.在圆管流中,紊流的断面流速分布符合:
d)
a)均匀规律;(b)直线变化规律;(c)抛物线规律;(d)对数曲线规律。
5.在圆管流中,层流的断面流速分布符合:
(c)
(a)均匀规律;(b)直线变化规律;(c)抛物线规律;(d)对数曲线规律。
6.半圆形明渠半径r0=4m,水力半径为:
(c)
(a)4m;(b)3m;(c)2m;(d)1m。
7.变直径管流,细断面直径为d1,粗断面直径d2=2d1,粗细断面雷诺数的关系是:
(d)(a)Re1=0.5Re2;(b)Re1=Re2;(c)Re1=1.5Re2;(d)Re1=2Re2。
8.圆管层流,实测管轴线上流速为4m/s,则断面平均流速为:
(c)
(a)4m/s;(b)3.2m/s;(c)2m/s;(d)1m/s。
9.圆管紊流过渡区的沿程摩阻系数λ:
(c)
(a)与雷诺数Re有关;(b)与管壁相对粗糙ks/d有关;
(c)与Re及ks/d有关;(d)与Re和管长L有关。
10.圆管紊流粗糙区的沿程摩阻系数λ:
(b)
(a)与雷诺数Re有关;(b)与管壁相对粗糙ks/d有关;
(c)与Re及ks/d有关;(d)与Re和管长L有关。
11.工业管道的沿程摩阻系数λ,在紊流过渡区随雷诺数的增加:
(b)
(a)增加;(b)减小;(c)不变;(d)不定计算题
6.12】水管直径d=10cm,管中流速v=1m/s,水温为10℃,试判别流态。
又流速等于多少
时,流态将发生变化?
解:
查表得10°时水1.3110-6m2/s
Revd10.1676342300为紊流
1.31106
6
1.31
1062300
0.1
流速为0.30m/s时流态将发生变化.
6.13】通风管径直径为250mm,输送的空气温度为20℃,试求保持层流的最大流量。
若
输送空气的质量流量为200kg/h,其流态是层流还是紊流?
(7.087L/s;紊流)
解:
查表得20°时空气1.20kg/m3,1.5710-5m2/s
判别流态。
解:
查表得10°时水1.3110-6m2/s
RevR0.150.0666870575为紊流
1.31106
6.15】输油管的直径d=150mm,Q=16.3m3/h,油的运动粘度ν=0.2cm2/s,试求每公里管长
的沿程水头损失。
22
lv210000.25632
hf0.03330.744m
fd2g0.1519.6
6.16】应用细管式粘度计测定油的粘度。
已知细管直径d=8mm,测量段长l=2m,实测油
的流量Q=70cm3/s,水银压差计读值hp=30cm,油的密度ρ=901kg/m3。
试求油的运动
22
64lv264lv2
hf
Red2gvdd2g
9012.981050.02685Pas
Re2.98105373.1<2300层流,计算成立。
6.17】为了测定圆管内径,在管内通过运动粘度ν为0.013cm2/s的水,实测流量为35
cm3/s,长15m管段上的水头损失为2cm水柱,试求此圆管的内径。
(1.94cm)
解:
先按层流计算,由泊肃叶公式QgJπ0r得
8μ
8Q
4gJghf
d2r01.94cm
435
检验是否为层流
Revd4Q17692300d0.0133.141.94
是层流,说明计算正确
6.18】油管直径为75mm,已知油的密度为901kg/m3,运动粘度为0.9cm2/s在管轴位置安
放连接水银压差计的皮托管,水银面高差hp=20mm,试求油的流量。
(5.19L/s;)
解:
皮托管测定的是管轴处的速度
Reud2.350.057519582300流动是层流
910
vu1.175m/s
2
查穆迪图得0.031
hf
lv0.0316000.2360.176md2g0.319.6
6.20】钢筋混凝土输水管直径为300mm,长度为500m,沿程水头损失为1m,试用谢才公
式求管道中流速。
(0.59m/s)解:
查表,取n=0.135
d
Rd0.075m
4
hf1
Jf0.002
l500
11/6
CR1/648.10
n
管中流速vCRJ0.59m/s
6.21】矩形风道的断面尺寸为1000mm×600mm,空气流量为4200m3/h,空气密度为
1.11kg/m3,测得相距12m的两断面间的压强差为31.6N/m2。
试求风道的沿程摩阻系数。
(0.0144)
Q42000/3600v
A1.20.6
由pdle12v2得
0.831.6
120.51.1116.22
6.22】圆管和正方形管道的断面面积、长度和相对粗糙都相等,且通过流量相等。
试求两
6.23
种形状管道沿程损失之比
(1)层流hf32l2v
gd2
(2)紊流hfdl2vg
6.24】输水管道中设有阀门,已知管道直径为50mm,通过流量为3.34L/s,水银压差计读
2vg2hj11.790.6220.1512.612.79
6.25
】水箱中的水通过等直径的垂直管道向大气流出。
如水箱的水深H,管道直径d,管
6.25】用突然扩大使管道流速由v1减到v2,若直径d1及流速v1一定,试求使测压管液
2v1hmax1
4g
6.26】水箱中的水经管道出流,已知管道直径为25mm,长度为6m,水位H=13m,沿程摩
流量:
22
d3.140.0253
Qv6.360.00312m/s3.12L/s
44
0gRJ10009.80.0251.65101.1Pa
6.27】水管直径为50mm,1、2两断面相距15m,高差3m,通过流量Q=6L/s,水银压差计
读值为250mm,试求管道的沿程摩阻系数
解:
4Q40.006
22d23.140.052
3.06m/s
hf(
1)hp12.60.253.15m
hf3.150.0519.6lv2153.062
0.022
d2g
6.28】两水池水位恒定,已知管道直径d=10cm,管长l=20m,沿程摩阻系数λ=0.042,
局部损失系数ζ弯=0.8,ζ阀=0.26,通过流量
解:
v4Q40.0658.28m/s
22
d23.140.12
由伯努利方程得
H(进3弯阀出)
d2g
2208.282(0.530.80.2610.042)
0.119.6
43.9m
6.29】水池中的水经弯管流入大气中。
已知管道直径d=100mm,水平段AB和倾斜段BC的长度均为l=50m,高差h1=2m,h2=25m,BC段设有阀门,沿程阻力系数λ=0.035,管道入口及转弯局部阻力不计。
试求:
为使AB段末端B处的真空高度不超过7m,
阀门的局部水头损失系数ζ最小应是多少?
此时的流量是多少?
解列伯努利方程
h1h2
222v2lvv
2gd2g2g
225(10.035100)v
0.12g
19.5
22
pBvlv
h1
g2gd2g
50v2
27(10.035)
0.12g
v3.09m/s
Qvd0.0243m3/s
4
6.30】风速20m/s的均匀气流,横向吹过高H=40m,直径d=0.6m的烟囱,空气的密度ρ
=1.20kg/m3,温度为20℃,求烟囱所受风力。
解:
Revd200.657.6105
1.57105
查图表得CD0.4
V2
FDCDA
DD2
1.20202
0.40.6402304N2
6.31】有两辆迎风面积相同A=2m2的汽车。
其一为20世纪20年代的老式车,其阻力系数
CD=0.8。
另一为20世纪90年代有良好外形的最新式车,其阻力系数CD=0.28。
若
两车均以90km/h的速度在20℃的静止空气中行驶。
试求为克服空气阻力各需多
大的功率?
(15;5.25kW)
22
解:
FD1CD1V2A0.81.20(90/3.6)22600N
W1FD1V60090/3.615000w
FD2
CD2
2
V2
2
A0.28
2
1.20(90/3.6)2
2
2210N
W2FD2V21090/3.65250w