环保工程师-专业基础-工程流体力学与流体机械-流体阻力.docx

环保工程师-专业基础-工程流体力学与流体机械-流体阻力单选题1.变直径管流细断面直径为d1，粗断面直径d22d1，粗细断面雷诺系数的关系是()。2012年真题A.R（江南博哥）e10.5Re2B.Re1Re2C.Re11.5Re2D.Re12Re2 正确答案：D参考解析：用圆管传输流体计算雷诺数时，定型尺寸一般取管道直径（d），则雷诺数Revd/，而vQ/A4Q/d2，换算得：，又d22d1，所以Re12Re2。单选题2.圆管流的临界雷诺数（下临界雷诺数）()。2011年真题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 正确答案：D参考解析：雷诺数是判断流动形态的准则数，层流和紊流可以相互转化，由紊流转变为层流的流速（下临界流速）小于由层流转变为紊流的流速（上临界流速），与之对应的雷诺数称为下临界雷诺数和上临界雷诺数。试验表明，下临界雷诺数比较稳定，因此采用下临界雷诺数作为层流和紊流的判别标准。Re大于下临界雷诺数时，流态为紊流，小于它时为层流。下临界雷诺数是一常数，与其他参数无关。一般认为临界雷诺数为希勒（Schiller1921）得到实验值2300。单选题3.管道直径d200mm，流量Q90L/s，水力坡度J0.46，管道沿程阻力系数值为()。2014年真题A.0.0219B.0.00219C.0.219D.2.19 正确答案：C参考解析：在层流状态下，沿程阻力完全由黏性摩擦产生；在紊流状态下，沿程阻力由边界层黏性摩擦和流体质点的迁移与脉动产生。管内流速：水力坡度：。流体的沿程阻力：。则沿程阻力系数：单选题4.下列关于圆管层流速度分布的说法，正确的是()。2013年真题A.断面流量沿程逐渐增大B.各断面动量守恒C.过水断面上切应力呈直线分布D.管轴处速度最大，向边缘递减 正确答案：D参考解析：圆管中层流存在沿程损失，其与管流平均流速的一次方成正比，与雷诺实验完全一致；在层流状态下，沿程阻力完全由黏性摩擦产生，最终用来克服流体与管壁固体表面间的摩擦力。因此，流体在靠近管壁处所受阻力大，在管中轴线处所受阻力小；圆管层流过水断面上流速呈抛物面分布；最大速度在管轴上，圆管层流的平均流速是最大流速的一半。单选题5.有两根管道，直径d、长度l和绝对粗糙度ks均相同，一根输送水，另一根输送油。当两管道中液流的流速v相等时，两者沿程水损失hf相等的流区是()。2010年真题A.层流区B.紊流光滑区C.紊流过渡区D.紊流粗糙区 正确答案：D参考解析：沿程损失的阻力系数的变化规律可归纳如下：层流区f1（Re）；过渡区f2（Re）；水力光滑区f3（Re）；紊流过渡区f4（Re，ks/d）；粗糙区（阻力平方区）f3（ks/d）。其中，雷诺数Re的大小与流速、特征长度管径及流体的运动黏度v有关。层流的阻力仅是黏性阻力，水与油的黏滞系数明显不同，因此沿程水头损失必定不同。由于沿程水头损失，本题中，除沿程阻力系数外，其他值均相同，故只要找到相等的流区即可。在紊流粗糙区，只与ks/d有关，而与Re无关，在这个阻力区，对于一定的管道，ks/d为定值，是常数，沿程水头损失与流速的平方成正比，而二者流速相同，故本流区的沿程阻力损失相同。单选题6.油管直径d50mm，油的运动黏度7.44×105m2/s，雷诺数Re1700。则距管壁6.25mm处的纵向流速为()。2009年真题A.2.20m/sB.7.79m/hC.0.615m/hD.2.53m/s 正确答案：A参考解析：由雷诺数Re17002300可判断管内流态为层流。根据Reud/，则可得平均速度为：uRe/d1700×7.44×105/（50×103）2.53m/s，则管内中心流速为：umax2u5.06m/s。圆管中层流的流速分布如题6解图所示。则距管壁6.25mm处的纵向流速为：题6解图圆管中层流的流速分布单选题7.实验用矩形明渠，底宽为25cm，当通过流量为1.0×102m3/s，渠中水深为30cm，测知水温为20°C（0.0101cm2/s），则渠中水流型态和判别的依据分别是()。2008年真题A.层流，Re11588575B.层流，Re115882000C.紊流，Re115882000D.紊流，Re11588575 正确答案：D参考解析：过流断面面积为：A0.25×0.30.075m2，则水力半径为：断面平均流速为：对于明渠、天然河道及非圆管管道，所以，流态为紊流。单选题8.沿直径200mm、长4000m的油管输送石油，流量为2.8×102m3/s，冬季石油运力黏度为1.01cm2/s，夏季为0.36cm2/s。试选择冬、夏两季输油管道中的流态和沿程损失均正确的为()。2008年真题A.夏季为紊流，hf29.4m油柱B.夏季为层流，hf30.5m油柱C.冬季为紊流，hf30.5m油柱D.冬季为层流，hf29.4m油柱 正确答案：D参考解析：断面流速为：；夏季时，雷诺数，流态为紊流；冬季时，流态为层流。层流时，摩擦系数：，则沿程水头损失为：紊流时的摩擦系数计算方法与层流时不同，需根据经验图或经验关系式计算，无法理论推导。单选题9.断面面积相等的圆管和方管，管长相等，沿程摩擦压力损失相等，摩擦阻力系数也相等，它们输送介质流量的能力相比()。2008年真题A.圆管与方管输送气量相等B.圆管较方管大33%C.圆管较方管大6%D.圆管较方管小6% 正确答案：C参考解析：设圆管直径为D，沿程水头损失为hf1；方管边长为，沿程水头损失为hf2，则有：根据题意，12，l1l2，A1A2D2/4a2，hf1h_{f2，可得：即圆管输送气量较方管大6%。单选题10.轴线水平的突然扩大管道，直径d1为0.3m，d2为0.6m，实测水流流量0.283m3/s，测压管水面高差h为0.36m（如图所示）。求局部阻力系数，并说明测压管水面高差h与局部阻力系数的关系()。2008年真题题10图A.10.496（对应细管流速），h值增大，值减小B.17.944（对应细管流速），h值增大，值减小C.20.496（对应粗管流速），h值增大，值增大D.27.944（对应粗管流速），h值增大，值增大 正确答案：A参考解析：在细管段内流速为：在粗管段内流速为：以管轴线水平面为基准面，在细管和粗管间列能量方程为：测压管水头差为：化简得：对于细管流速，则有：对于粗管流速，则有：由两式可看出，v1、v2一定时，h值增大，值减小。单选题11.有一管材、管径相同的并联管路（如图所示），已知通过的总流量为0.08m3/s，管径d1d2200mm，管长l1400m，l2800m，沿程损失系数120.035，求管中流量Q1和Q2为()。2007年真题题11图A.Q10.047m3/s；Q2}0.033m3/sB.Q10.057m3/s；Q2</sub>0.023m3/sC.Q10.050m3/s；Q2</sub>0.040m3/sD.Q10.050m3/s；Q2</sub>0.020m3/s 正确答案：A参考解析：对于并联管路有水头损失相等：由连续性原理Q1Q2Q，即其中，且d1d2，联立可得：则解得：Q10.080.0330.047m3/s单选题12.层流与湍流的本质区别是()。A.湍流流速大于层流流速B.流道截面大的为湍流，截面小的为层流C.层流的雷诺数小于湍流的雷诺数D.层流无脉动，而湍流有脉动 正确答案：D参考解析：在层流状态下，沿程阻力完全由黏性摩擦产生，流体质点在各自的轨道上运动，彼此不发生干扰或碰撞，流动平稳有序，各流层间互不掺混，各流层间只存在黏性引起的滑动摩擦阻力；在湍流状态下，沿程阻力由边界层黏性摩擦和流体质点的迁移与脉动产生，流体质点之间不断地碰撞与掺混，流动紊乱，流速和压强等流动参数随时间无序地脉动，湍流内部除了有黏性阻力外，还存在着由于质点掺混、互相碰撞所造成的惯性阻力，故湍流阻力远大于层流阻力。单选题13.液体的黏滞性只在流动时才表现出来，此说法()。A.正确B.错误C.不确定D.缺乏条件 正确答案：A参考解析：液体的黏滞性是指当液体流动时，液体质点之间存在着相对运动，这时质点之间会产生内摩擦力反抗它们之间的相对运动，这种质点之间的内摩擦力又称黏滞力。单选题14.水塔供水系统管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）共150m，管径d35mm，设0.03，要求流量Q10m3/h，则管路总摩擦阻力为()J/kg。A.54.6B.536C.6429D.无法计算 正确答案：B参考解析：单位质量流体的沿程阻力为：将题目中的数值代入（需注意单位统一），可得：单选题15.在完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的沿程阻力系数数值()。A.与光滑管一样B.只取决于ReC.只取决于相对粗糙度D.与粗糙度无关 正确答案：C参考解析：影响湍流沿程阻力系数的因素有雷诺数Re和相对粗糙度/d。湍流时，随雷诺数Re增加，将减小，当Re增大到某一数值时，沿程阻力系数基本不变化，即与Re无关，此时沿程阻力与速度的平方成正比。故在完全湍流（阻力平方区）时，与Re无关，数值只取决于相对粗糙度/d。单选题16.15水在半径为10mm的钢管内流动，流速为0.15m/s，该水密度为999kg/m3，黏度为0.00114Pa·s，则该流动是()。A.层流B.湍流C.过渡流D.无法判断 正确答案：B参考解析：雷诺数用Re表示，其中d是管径，u是流速，是动力黏性系数。可以用它来判断流态。在圆形管道中的流体，Re2300时为层流，Re2300时为临界流，Re2300时为紊流。本题中，雷诺数流态为湍流。单选题17.等直径圆管中湍流的过流断面流速呈()分布。A.双线B.对数线C.椭圆曲线D.抛物线 正确答案：B参考解析：由湍流过流断面上的流速分布公式可知，湍流过流断面上的流速是按对数规律分布的，其分布题17解图所示。题17解图单选题18.如图所示，若水槽液位不变，在阀门打开后，、点的流体总机械能的关系为()。题18图A.B.C.D.不能肯定 正确答案：B参考解析：在边壁沿程无变化的均匀流流段上，产生的流动阻力称为沿程阻力。流体克服沿程阻力做功引起的水头损失称为沿程水头损失。沿程水头损失均匀分布在整个流段上，与流段长度成比例。在边壁沿程急剧变化，流速分布发生变化的局部区段上，集中产生的流动阻力称为局部阻力。因局部阻力引起的水头损失称为局部水头损失。在管径变化、弯管、阀门等处都有局部水头损失。到断面不存在阻力损失，故；断面前有一直角弯管，存在局部阻力损失，故。单选题19.如图所示，通过虹吸管由A池向B池供水，管路由3段组成，管径相同，d0.2m，l15m，l25m，l38m，沿程阻力系数1230.02，进口局部损失系数3，中间有两个弯头，每个弯头的局部损失系数0.3。试求通过的流量()。题19图A.Q0.0651m3/sB.Q0.0850m3/sC.Q0.0973m3/sD.Q0.0673m3/s 正确答案：D参考解析：在上下游液面间列能量公式：其中，上下游液面处均为大气压强，即p1p20；上下游液面足够大，则流速近似为零，即v1v20m/s，故Hz1z2hw。局部阻力损失包括：进口阻力损失（e3），两个弯头阻力损失（0.3），出口阻力损失（41）。由于管径相同，因而管中流速v相同，所以总水头损失为沿程水头损失与局部水头损失之和为：代入数据得解得：v2.1433m/s，流量QvA（3.14/4）×0.22×2.14330.0673m3/s。单选题20.下面不属于减少流体在管路中流动阻力措施的是()。A.对弯曲管道，应尽量避免采用中心角过大的死弯B.对截面变化之处，尽量采用渐变结构C.管路尽可能短、尽量走直线D.减小管径 正确答案：D参考解析：减少局部阻力的措施有：对弯曲管道，应尽量避免采用中心角过大的死弯，即曲率半径R与管道直径D之比不可太小，另外，还可考虑在弯管处加合理形状的导流叶片；对截面变化之处，尽量采用渐变结构，以减弱边界层分离和涡流的产生；对三通，可在总管中根据支管的流量安装合流板或分流板，对于三通支管，要尽可能不与总管垂直连接，且总管和支管的连接角应小于30°；减少局部组件个数；改善局部组件形状；进口采用圆弧光滑过渡；改边界突变为渐变；采用较大的转弯半径。单选题21.下列措施不能减小局部阻力的是()。A.改突然扩大为渐扩B.减少组件个数C.采用小转弯半径D.进出口采用圆弧形过渡 正确答案：C参考解析：局部阻力产生的根本原因在于流体的流速或流动方向突然发生变化，从而导致边界层分离和涡流而产生。减少局部阻力的措施有：减少局部组件个数；改善局部组件形状；进口采用圆弧光滑过渡；改边界突变为渐变；采用较大的转弯半径。