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土木工程师-专业基础（水利水电）-水力学-层流、紊流及其水头损失单选题1.某管道中液体的流速v0.4m/s，液体的运动黏滞系数0.01139cm2/s，则保证管中流动为层（江南博哥）流的管径d为()。2017年真题A.8mmB.5mmC.12mmD.10mm 正确答案：B参考解析：管中流动为层流的临界雷诺数Recr2000，因此，为保证管中流动为层流，需要Revd/2000，即：故选择管径d5mm的管道。单选题2.已知管段长度L4.0m，管径d0.015m，管段的流量Q4.5×105m3/s，两支管的高程h27mm，则管道的沿程水头损失系数等于()。2016年真题A.0.0306B.0.0328C.0.0406D.0.0496 正确答案：A参考解析：沿程水头损失系数的计算公式为：式中，hf为沿程水头损失，即本题中两支管的高差；为沿程水头损失系数；Q为管段流量；d为管径；g为重力加速度，取9.81m2/s。代入数据得：单选题3.有一水管，其管长L500m，管径D300mm，若通过流量Q60L/s，温度为20°C，如水的运动黏滞系数为1.013×106m2/s，则流态为()。2016年真题A.层流B.临界流C.紊流D.无法判断 正确答案：C参考解析：圆管水流流态根据雷诺数判断，其临界雷诺数Rek2000。若ReRek，则为层流；若ReRek，则为紊流。雷诺数的计算公式为：因此该水流流态为紊流。单选题4.其他条件不变，液体雷诺数随温度的增大而()。2014年真题A.增大B.减小C.不变D.不定 正确答案：A参考解析：雷诺数Re是判断液体流态的无量纲数，其计算公式为：Revd/。式中，v表示液体流速；d表示圆管直径；表示液体的运动黏滞系数。由于液体的运动黏滞系数随温度的升高而降低，所以当其他条件不变时，雷诺数随温度的增大而增大。单选题5.下面关于圆管中水流运动的描述正确的是()。2013年真题A.产生层流运动的断面流速是对数分布B.产生紊流运动的断面流速是对数分布C.产生层流、紊流运动的断面流速都是对数分布D.产生层流、紊流运动的断面流速都是抛物型分布 正确答案：B参考解析：水流在圆管中运动时可根据雷诺数Re（Revd/）判断其运动状态：当Re2000时，运动状态为层流，层流流速呈抛物线分布；当Re2000时，运动状态为紊流，紊流流速呈指数或对数分布。单选题6.运动黏度0.2cm2/s的油在圆管中流动的平均速度为v1.5m/s，每100m长度上的沿程损失为40cm油柱，则为()。2010年真题A.4.65×107B.4.65×106C.4.65×108D.4.65×105 正确答案：A参考解析：圆管中液流的雷诺数Re计算公式为：圆管沿程水头损失计算公式为：因此，代入数据得：单选题7.A、B两根圆形输水管，管径相同，雷诺数相同，A管为冷水，B管为热水，则两管流量()。A.ABB.ABC.ABD.不确定 正确答案：A参考解析：管中液流的型态与液体的密度、动力黏滞系数、管径d和流速v有关，并且它们的综合作用可以用下面的无量纲数表示：Revd/vd/。式中，/为运动黏度，Re称为雷诺数。冷水的运动黏度大，而管径相同、雷诺数相同，故冷水流速较大，根据QvA，可知冷水流量更大。单选题8.从力学角度看，雷诺数所表示的两种力的对比关系是()。A.惯性力与黏滞力B.重力与黏滞力C.惯性力与重力D.压力与黏滞力 正确答案：A参考解析：雷诺数表示作用在液流上的惯性力与黏滞力的比值。当雷诺数较小时，表明作用在液流上的黏滞力起主导作用，黏滞力约束液流质点的运动，故呈层流型态。当雷诺数较大时，表明作用在液流上的惯性力起主导作用，黏滞力再也约束不住液流的质点，液流质点在惯性力作用下可以互相混掺而呈紊流型态。单选题9.两根直径不等的管道，一根输油，一根输水，两管中流速也不同，油和水的下界雷诺数分别为Recr1和Recr2，则它们的关系是()。A.Recr1Recr2B.Recr1Recr2C.Recr1Recr2D.无法确定 正确答案：B参考解析：一般都用下临界雷诺数作为判别流态的标准，也称它为临界雷诺数。对于圆管中的流动，临界雷诺数为：Recrvcrd/2300；对于明渠及天然河道中的流动，临界雷诺数为RecrvcrR/500，式中，R是明渠及天然河道过水断面的水力半径。由此可知，临界雷诺数仅与断面形状等有关，而与断面大小、流速、介质无关，因此，不管是何种流体以何种速度流动，其临界雷诺数都约为2300。单选题10.根据尼古拉兹实验判断，当水流处于层流区时，沿程阻力系数与雷诺数、相对粗糙度的关系是()。A.B.C.D.都不正确 正确答案：B参考解析：当雷诺数Re2300时，流动为层流，尼古拉兹实验表明此时沿程水头损失系数只与雷诺数Re有关，而与相对粗糙度ks/d无关，并符合64/Re。单选题11.当管道尺寸及粗糙度一定时，随着流量的加大，紊流流区的变化是()。A.光滑区粗糙区过渡粗糙区B.过渡粗糙区粗糙区光滑区C.粗糙区过渡粗糙区光滑区D.光滑区过渡粗糙区粗糙区 正确答案：D参考解析：由ReQd/Av知：流量加大，雷诺数加大，紊流流区变化为：光滑区过渡粗糙区粗糙区。单选题12.明渠均匀流的切应力随底坡i的增大而()。A.增大B.减小C.不变D.不确定 正确答案：A参考解析：边壁上的切应力0gRJ。式中，J为水力坡度；对于明渠均匀流，Ji；R为水力半径；0y/hgRJy/h，y为到水面的距离。由公式可知，明渠均匀流的切应力随底坡i的增大而增大。单选题13.圆管水流切应力的最大值出现在()。A.管壁B.管中心C.管中心与管壁之间D.无最大值 正确答案：A参考解析：圆管均匀流过水断面上的切应力按直线规律分布，管壁处切应力最大为0，管轴线处为零，如图1-3-1所示。图1-3-1单选题14.公式不能用于()。A.均匀流B.急变流C.紊流D.层流 正确答案：B参考解析：在均匀流中元流面上的切应力与沿程水头损失的关系为RJ，对于圆管，均匀流情况下的沿程水头损失公式为急变流为非均匀流。单选题15.输油圆管长L500m，直径d0.15m，流速v0.24m/s，油的黏滞系数2.0cm2/s，则此输油管流动型态及此管段的沿程阻力损失分别为()。A.层流，3.48m（油柱）B.紊流，4.48m（油柱）C.临界流，5.48m（油柱）D.层流，4.48m（油柱） 正确答案：A参考解析：下临界雷诺数以上的液流总是紊流，下临界雷诺数以下的液流总是层流，所以一般都用下临界雷诺数作为判别流态的标准，也称它为临界雷诺数。对于圆管中的流动，临界雷诺数为：Recrvcrd/2300。输油圆管雷诺数Revd/（0.24×0.15）/（2.0×104）1802300，为层流。层流沿程阻力系数：64/Re64/1800.356，则沿程阻力损失为：单选题16.一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，水银压差计读值h150mm，水的密度1000kg/m3，水银的密度13600kg/m3，沿程水头损失不计，阀门的局部水头损失系数是()。图1-3-2A.12.8B.1.28C.13.8D.1.38 正确答案：A参考解析：流量公式为：Qd2v/4，则流速为：v4Q/（d2）1.702m/s，列总流能量方程为：化简得：又根据题目知：P1水（hh）P2水银h水h，代入可得：故阀门部分水头损失系数为：单选题17.尺寸为6cm×12cm的矩形断面有压管流的水力半径为()cm。A.2B.2.4C.3D.4 正确答案：A参考解析：水力学中是用水力半径来综合反映过水断面面积和湿周对沿程水头损失的影响的。过水断面面积与湿周之比定义为水力半径R，即RA/。代入数据得：单选题18.突扩前后有压管道的直径之比为d1：d21：2，则突扩前后断面的雷诺数之比为()。A.1：4B.1：2C.1：1D.2：1 正确答案：D参考解析：液流中的沿程水头损失与液流型态有关。因此，在计算沿程水头损失之前必须判别液流的型态。由实验可得，圆管中液流的型态与液体的密度、动力黏滞系数、管径d和流速v有关，并且它们的综合作用可以用下面的无量纲数表示：由此可知，雷诺数与直径成反比。故Re1:Re22:1。单选题19.雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数？()A.急流和缓流B.均匀流和非均匀流C.层流和紊流D.恒定流和非恒定流 正确答案：C参考解析：雷诺数表示作用在液流上的惯性力与黏滞力的比值。当雷诺数较小时，表明作用在液流上的黏滞力起主导作用，黏滞力约束液流质点的运动，故呈层流型态。当雷诺数较大时，表明作用在液流上的惯性力起主导作用，黏滞力再也约束不住液流的质点，液流质点在惯性力作用下可以互相混掺而呈紊流型态。单选题20.圆管流的临界雷诺数()。A.随管径变化B.随流体的密度变化C.随流体的速度变化D.不随以上各量变化 正确答案：D参考解析：相应于流态转变时的雷诺数称为临界雷诺数。圆管流的临界雷诺数为：Recrvcrd/2300。为定值，不随管径、流体的密度、流体的速度变化而变化。单选题21.已知液流的沿程水头损失系数只与雷诺数Re的1次方成比例，即可判断该液流属于()。A.层流区B.水力光滑区C.水力过渡粗糙区D.水力粗糙区 正确答案：A参考解析：当雷诺数Re2300时，流动为层流，此时沿程水头损失系数只与雷诺数Re有关，而与相对粗糙度ks/d无关，并且满足式64/Re。式64/Re说明层流时的沿程水头损失与雷诺数Re的1次方成比例。单选题22.黏性底层厚度l比绝对粗糙度ks小得多的壁面称为()。A.水力光滑面B.过渡粗糙面C.水力粗糙面D.以上答案均不正确 正确答案：C参考解析：紊流中黏性底层厚度l比绝对粗糙度ks大得多的壁面称为水力光滑面，通常ks/l0.4；黏性底层厚度l比绝对粗糙度ks小得多的壁面称为水力粗糙面，通常ks/l6；介于两者之间的壁面称为过渡粗糙面。单选题23.紊流中黏性底层厚度l比绝对粗糙高度ks大得多的壁面称为()。A.水力光滑面B.过渡粗糙面C.水力粗糙面D.以上答案均不正确 正确答案：A参考解析：紊流中黏性底层厚度l比绝对粗糙度ks大得多的壁面称为水力光滑面，若为管道则称为水力光滑管；黏性底层厚度l比绝对粗糙度ks小得多的壁面称为水力粗糙面，若为管道则称为水力粗糙管；介于两者之间的壁面称为过渡粗糙面，若为管道则为过渡粗糙管。单选题24.水力光滑区的水头损失与流速成()。A.1.0次方关系B.1.75次方关系C.2.0次方关系D.1.752.0次方关系 正确答案：B参考解析：当雷诺数Re4000时，流动为紊流中的水力光滑管流，此时沿程水头损失系数只与雷诺数有关，其计算公式为：则水头损失：由此可知，水力光滑管流时液体流动的沿程水头损失与速度的1.75次方成正比。单选题25.在紊流粗糙区中，沿程水头损失系数随液体运动黏度的减小而()。A.加大B.减小C.不变D.不定 正确答案：C参考解析：在紊流粗糙区中，沿程水头损失系数只与相对粗糙度ks/r0有关，与雷诺数无关，同时沿程水头损失与速度的平方成比例，因此常将此区称为阻力平方区。而相对粗糙度与液体运动黏度无关。单选题26.在层流中，黏性底层厚度1随Re的增大而()。A.增大B.减小C.不变D.不确定 正确答案：B参考解析：计算层流黏性底层厚度的公式为：由此可知，层流中黏性底层厚度1随Re的增大而减小。单选题27.公式gRJ不能用于()。A.均匀流B.急变流C.明渠流D.管流 正确答案：B参考解析：在均匀流中，元流面上的切应力与沿程水头损失的关系为：RJ。因公式gRJ是均匀流沿程水头损失与切应力的关系式，故公式gRJ不能用于急变流。单选题28.管道均匀流中，当流段两端断面的测压管水头差增大时，管壁切应力()。A.减小B.不变C.增大D.不确定 正确答案：C参考解析：在均匀流中元流面上的切应力与沿程水头损失的关系为：RJ；Jhf/l。由此可知当测压管水头差增大时，hf增大，管壁切应力增大。单选题29.谢才系数随壁面糙率的增大而()。A.增大B.减小C.不变D.不确定 正确答案：B参考解析：根据曼宁（R.Manning）公式可知：谢才系数随壁面糙率的增大而减小。式中，n为壁面的粗糙系数或者糙率。单选题30.一水箱侧壁接两根相同直径的管道1和2。已知管1的流量为Q1，雷诺数为Re1，管2的流量为Q2，雷诺数为Re2，若Q1/Q22，则Re1/Re2等于()。A.1/2B.1C.2D.4 正确答案：C参考解析：由公式Revd/vd/Qd/A可知：Re与Q成正比。因此在管径相同的情况下，若Q1/Q22，则Re1/Re2等于2。单选题31.管道直径d10mm，通过流量Q20cm3/s，运动黏滞系数0.0101cm2/s，则管中水流属于()。A.层流B.紊流C.渐变流D.急变流 正确答案：B参考解析：下临界雷诺数以上的液流总是紊流，下临界雷诺数以下的液流总是层流，所以一般都用下临界雷诺数作为判别流态的标准，也称它为临界雷诺数。对于圆管中的流动，临界雷诺数为：Recrvcrd/2300。代入公式可得，此题管中水流雷诺数为：故管中水流属于紊流。