2022年流体力学作业答案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 作业 3 答案 第 5 章、第 6 章第 5 章一、挑选题1. 管道中液体的雷诺数与（ D ）无关；A. 温度 B. 管径 C. 流速 D. 管长2. 某圆管直径 d=30mm,其中液体平均流速为 20cm/s；液体粘滞系数为 0.0114cm 3/s ,就此管中液体流态为（ B ）；A. 层流 B. 层流向紊流过渡 C. 紊流3. 等直径圆管中紊流的过流断面流速分布是（ D ）A 呈抛物线分布 B. 呈对数线分布C.呈椭圆曲线分布 D. 呈双曲线分布4. 等直径圆管中的层流,其过流断面平均流速是圆管中最大流速的（ C ）A 1.0 倍 B.1

2、/3 倍 C. 1/4 倍 D. 1/2 倍5. 圆管中的层流的沿程缺失与管中平均流速的（ B ）成正比 . A. 一次方 B. 二次方 C. 三次方 D. 四次方 6. 圆管的水力半径是 A A. d/2 B. d/3 C. d/4 D. d/5. 7、 谢才公式中谢才系数的单位是（ C ）sA. 无量纲 B.m12s3 C. m2s D. m2（ C ）8. 判定层流和紊流的临界雷诺数是A. 上临界雷诺数 B.下临界雷诺数C.上下临界雷诺数代数平均 D.上下临界雷诺数几何平均二、判定题1. 层流的沿程水头缺失系数仅与雷诺数有关； 正确 1/2 倍（ 正确）2. 壁面光滑的管道肯定是水力光滑

3、管； 错误 3. 在过流断面突变处一般发生局部水头缺失； 正确 4. 等直径圆管中的层流, 其过流断面平均流速是圆管中最大流速的5流体内切应力方向与流体运动方向相同；（错误）6阻力平方区内阻力系数与雷诺数无关；（正确）1 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 三、简答题1.圆管中层流与紊流,其流速分布有什么不同？. 也可以画图 答: 层流为抛物线分布, 紊流为对数曲线分布2. 简述尼古拉兹试验中沿程阻力系数 的变化规律；答:尼古拉兹试验揭示了沿程阻力系数 的变化规律, 文字表述或数学公式表述. 层流 :fRe; 水力光滑

4、区 : fRe; 过渡粗糙区 : fRe,Kd粗糙区 阻力平方区 : fK . d3. 写出管流和明渠水流雷诺数的表达式,并说明其层流、紊流的判别标准？答: 管流 :RevdRe2000 层流 Re2000 紊流 明渠水流 : RevRRe500 层流 Re500 紊流 4. 雷诺数 Re的物理意义？它为什么能用来判别流态？答: 雷诺数实质是反映粘性力与惯性力之比；层流时惯性力不大, 而粘性力占主导, 受粘性力的约束,流体质点做规章运动；紊流时惯性力占主导,受到干扰形成涡体,当粘性力约束不 了涡体时,流体质点相互掺混,所以用雷诺数可以来判别流态；5. 当输水管直径肯定时,随流量增大,雷诺数是增

5、大仍是变小？当输水管流量肯定时,随管径 加大,雷诺数是增大仍是变小？答 : 当输水管直径肯定时,随流量增大,雷诺数增大；当输水管流量肯定时,随管径加大,雷诺数变小；6. 两个不同管径的管道,通过不同粘滞性的液体,它们的临界雷诺数是否相同？答 : 不肯定；7. 能量缺失有几种形式？产生能量缺失的物理缘由是什么？答 : 有沿程能量缺失和局部能量缺失两种；一是由于流体具有粘滞性,二是由于固体边界 条件的影响；四、运算题（解体思路与答案）,已知油的密度3s930kgm3,动力粘滞系1.有已输油管,管长l100 m, 管径d5 cm数0. 072Nsm2；当通过输油管的流量Q0.005m时,判定液流的流

6、态,运算输油管的沿程水头缺失hf；解： 1运算雷诺数判别流态；2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2 运算沿程阻力系数 ；3 运算沿程水头缺失 h ；f答案：层流 沿程水头缺失 h f =25.74m 油柱 2. 水管直径 d 10 mm,管中水流流速 v 0 . 2 m / s,水温 T 10 0 C,（1）试判别其流态；（2）如流速与水温不变,管径转变为 30 mm,管中流态又如何？（3）如流速与水温不变,管流由层流转变为紊流时,水管直径为多大？解：1 查表 , 求运动粘滞系数, 运算雷诺数判别流态；答案：层流

7、（2）同上答案：紊流Q35cm2/s,在管长（3）设雷诺数等于2000,求管径；答案：d13 . 06 mm3. 有一圆管,在管内通过0 .2 013 cm /s的水,测得通过的流量为15m的管段上测得水头缺失为2cm,试求该圆管内径d；解：（1）设管中水流为层流,推导出沿程阻力系数 表达式并代入数据；（2）将上式再代入达西公式h fvlv2并化简,代入数据求管径；d2g答案：d14 .2 mm100 cm/s,水温T100C,试判别其流态；4. 水管直径d100 mm,管中水流流速解： 答案：紊流5凝土明渠中水流为匀称流,水力坡度J0 . 0009,明渠底宽为b2 m,水深h1 m,粗糙系数

8、n0 . 014,运算明渠中通过的流量（分别用曼宁公式和巴氏公式运算）；解： 此渠道为矩形渠道, 运算出水力要素：面积A,湿周,水力半径R, 用曼宁公式和巴氏公式运算谢齐系数C, 谢齐公式运算流速； 运算量答案：Q27.m3/s（用曼宁公式运算）Q3. 03m3/s（用巴氏公式运算）3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 6. 水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成的管路；已知d 1150mm,d 275mm,l50 m,管道的当量粗糙度K0 . 6mm,水温为20C；如管道的出口流速v22m/s,求（ 1）水位 H；（

9、2）绘出总水头线和测压管水头线；解： 1 运算管中的雷诺数判定流态. ；（第 1 条管道在水力光滑区,第2 条管道在紊流粗糙区）；（2）用体会公式运算沿程阻力系数（3）两管联接处为突然放大的局部阻力系数,进口局部阻力系数0 .5（4）沿程阻力系数选取公式有别,结果可不同；答案：H 12 . 93 m7. 某一水池,水位恒定,通过一根管径 d 100 mm、管长 l 800 m 的管道,已知水池水面和管道出口高差 H 20 m,管道上有两个弯头,每个弯头的局部阻力系数 0. 3,管道进口是直角进口（0. 5）管道全长的沿程阻力系数 0. 025,试求通过管道的流量；解：管道作用水头等于沿程水头缺

10、失与局部水头缺失之和；沿程阻力系数、局部阻力系数已知,可用公式直接求解；答案：q10. 94l/s4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 6 章一、挑选题1. 虹吸管正常工作,其顶部的真空值一般不大于（ B ）水柱高；A. 6.0m B. 7.5m C. 9m D.10m 2. 短管埋没出流的运算时,作用水头为（ B ）；A. 短管出口中心至上游水面高差；C. 上下游水面高差B 短管出口中心至下游水面高差；3外延管嘴正常工作的条件是（ D ）0.75H0A管长大于3-4 倍的管径 B.作用水头小于0.75H0C.

11、作用水头大于0.75H0 D. 管长 l =3-4d ,作用水头 H4按短管进行水力运算的管路是（ C ） D A. 虹吸管 B.环状管网 C.支状管网 D.倒虹吸管二、判定题 1运算阻力缺失时,短管既要考虑局部阻力缺失,也要考虑沿程阻力缺失,长管运算同样也要考虑这两项缺失； （错误）（正确）2长管是指几何长度很长的管道；（正确）3孔口埋没出流时,孔口埋没越深,其出流的流速和流量就越大；4管嘴收缩断面的真空度与作用水头成正比,作用水头越大,收缩断面的真空度越大,泄 流量也越大； （正确）5同一短管,在自由出流和埋没出流条件下,流量运算公式的形式及流量系数 的数值均相同；（正确）6、 两孔口外形

12、、尺寸完全相同,作用水头相同,一个为自由出流,一个为埋没出流,二者的流量是相同的；（错误）三、简答题 1 为什么管嘴出流时,阻力增加了,泄流量反而增大？答：由于在管嘴进口收缩断面处形成了负压,相当增加了作用水头,在相同条件下管嘴出 流比孔口出流的流量大；2 写出薄壁小孔口出流的收缩系数,流速系数和流量系数的表达式；答:P117 P1185 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3 外延管嘴的正常工作条件是什么？答： 管嘴长：l34d,作用水头：H9 .0 mH204. 为什么外延管嘴出流比同等条件下孔口出流的流量大？答：

13、（与 1 重复）四、运算题（解体思路与答案）0.,弯1有一虹吸管,作用水头H115.m,H22.0m,管长l1l250.m,管径d1d20.1 m,沿程缺失系数0 . 02,进口设拦污栅,进口局部缺失系数110管局部缺失系数2.015；求该虹吸管的过流量、管中最大真空值,并定性绘出其测压管水头线；解： 此题属短管的水力运算,可以用能量方程求解,也可直接用公式；要点有 2 ； 局部缺失系数要考虑周全（共 3 个）； 此题,管中最大真空值发生在最高处；答案：Q 0 . 0117 m 3 / s p v 3 . 369 mH 2 0g2. 一水塔供水系统如下列图,已知管道末端要求的自由水头 Hz=1

14、0m,管径 d1=450mm,d2=350mm,3 3 3d3=250mm,管长 L1=100m,L2=100m, L3=100m,q1=0.10 m / s,q2=0.08 m / s,q3=0.05 m / s,管道的粗糙系数 n=0.02 ；试确定水塔高度 H；6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 解： 此题属短管的水力运算, ,也可直接用公式求解；要点有 3 ；c长管公式要记住,应留意修正；管中（节点）流量要算对；题目中给出了管道的粗糙系数,意指管流在粗糙区,不必修正,但要记住以下公式,1 R n168gsg8d5HslQ2c22答案： H=15.1m 3. 圆形有压涵管穿过路基,管长l50 m,管径d5.1 0 m,上下游水位差H3 m,管路沿程阻力系数0 . 03,局部阻力系数：进口e0 .,弯管b0 .65,水下出口se10.,求通过流量？解： 此题属短管的水力运算, ,也可直接用公式求解；要点是局部缺失系数要考虑周全（共 4 个）答案 :Q29.m3/s7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页