水力学闻德荪习题答案第六章.docx
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水力学闻德荪习题答案第六章
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ro=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di,粗断面直径d2=2di,粗细断面雷诺数的关系是:
(d)
(a)Re=0.5Re2;(b)Re=Re2;(c)Re=1.5Re2;(d)Re=2Re?
。
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X:
(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X:
(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X,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10C,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
Re二四10.1§二7634■2300为紊流
v1.3V<10-
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20C,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v-1.3110-6m2/s
Re二坐二0.150.06二6870575为紊流
v1.31"0
【6.15】输油管的直径d=150mm,Q=16.3m3/h,油的运动粘度v=0.2cm/s,试求每公里管长
的沿程水头损失。
22=0.2563m
二d3.140.153600
0.0333
Re1922
22
.lv10000.2563
hf0.03330.744m
d2g0.1519.6
【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p=901kg/m3。
试求油的运动
22
64lv64ulv
hf
Red2gvdd2g
J二几=9012.9810^=0.02685Pas
u2.9^10-
Re二四」390.008=373.1V2300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v为0.013cm2/s的水,实测流量为35
cni/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)
d=2r°=1.94cm
检验是否为层流
是层流,说明计算正确
解:
皮托管测定的是管轴处的速度
v二也/60/3600=0.236m/s
查穆迪图得•=0.031
d2g
■=0.031型0.236=0.176m
0.319.6
【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
R=—=0.075m
4
hf1
J-0.002
l500
1
C£6=48.10
n
管中流速v=C•RJ=0.59m/s
【6.21】矩形风道的断面尺寸为1000mm<600mm空气流量为4200nVh,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)
Q42000/3600…/
解:
v16.2m/s
A1.2X0.6
1.20.6de=4R=40.8m
2(1.20.6)
由=p二’丄1Z2得
de2
【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
种形状管道沿程损失之比。
(1)管流为层流;
(2)管流为紊流粗糙区。
(
(1)0.785;
(2)0.886)
hf方
•=0.785
4
【6.23】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?
h=150mm沿程损失不计,试求阀门的局部损失系数
解:
_4Q
v二d2
40.00334
3.140.052
-1.702m/s
2g
2hj
v21.702
19.6?
0.1512.6=12.79
【6.24】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
道长L,沿程摩阻系数为入,局部损失系数为Z,试求在什么条件下,流量随管
长的增加而减小?
解:
由伯努利方程得
222
v收丨v严v
Hl
2gd2g2g
2g(Hl)d(v2)2g(1」H^)
———
1:
;{泪;丄dl(1-—丄)
dd
当:
:
.0时,管中流速随管长增加而减小,因管直径不变,dl
流量也随管长增加而减小,即
一-蔦“十•」时流量随管长的增加而减小
【6.25】用突然扩大使管道流速由v1减到v2,若直径di及流速v1一定,试求使测压管液
面差成为最大的v2及d2是多少,并求最大
h值。
(H>(1+Z)d/入)
解:
由伯努利方程得
生十£(D2
2g
2g2g
由连续性方程得
di2
d2
v1d1d1
八―-(1三)
2gd2
由=0=2企_1=0
d(d2)
d2
d2
2.2.2
1
v1d1d
—(1
gd;'d2
max
4g
t。
(3.12L/S;101.12N/m2)
【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
阻系数为入=0.02,试求流量及管壁切应力解:
由伯努利方程得
22.2
V3vlv
H进_、
2g2gd2g
2gH19.613
==6.36m/s
1进■1.1■0.50.026
\d\0.025
流量:
=636八.1"0.025=0.00312m3/s=3.12L/s
44
22
=1.65
hf1v16.36
J0.02
1d2g0.02519.6
0YgRJ=10009.81.65=101.1Pa
【6.27】水管直径为50mm1、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
v一二d23.140.052
二3.06m/s
hf=(
-叽=12.60.2^3.15m
hf_3.150.0519.6
lv2153.062
=0.022
d2g
【6.28】两水池水位恒定,已知管道直径d=10cm,管长l=20m,沿程摩阻系数入=0.042,
=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=2mh2=25mBC段设有阀门,沿程阻力系数入=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Z最小应是多少?
此时的流量是多少?
解列伯努利方程
hih2
222
v2lvv
=——f+U——
2gd2g2g
100
225=(10.035-
0.1
2
厂v
)—
2g
=19.5
2|2
Pbv、lv
Pg2gd2g
50v
2=-7(10.035)——
0.12g
v=3.09m/s
nd23
Q=v0.0243m/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p
解:
R”vd=20Oj105V1.5710丄
=1.20kg/m3,温度为20C,求烟囱所受风力
查图表得CD=0.4
PV2
FD二CDA
2
1.20汉202
=0.40.640=2304N
2
【6.31】有两辆迎风面积相同A=2m的汽车。
其一为20世纪20年代的老式车,其阻力系数
C=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20C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)
解:
F「Cd1Ma=0.8「2°(90/3.6)22=600
Wi=FdiV=60090/3.6=15000w
22
FD2
c2Accc1.20(90/3.6)
=Cd2A=0.282=210N
2
W2=FD2V=210汽90/3.6=5250w
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- 水力学 闻德荪 习题 答案 第六