第四章层流和紊流及水流阻力和水头损失

第四章 层流和紊流及水流阻力和水头损失1、紊流光滑区的沿程水头损失系数 仅与雷诺数有关，而与相对粗糙度无关。

2、圆管紊流的动能校正系数大于层流的动能校正系数。

3、紊流中存在各种大小不同的涡体。

4、紊流运动要素随时间不断地变化，所以紊流不能按恒定流来处理。

5、谢才公式既适用于有压流，也适用于无压流。

6、''yu x u ρτ-=只能代表 X 方向的紊流时均附加切应力。

7、临界雷诺数随管径增大而增大。

8、在紊流粗糙区中，对同一材料的管道，管径越小，则沿程水头损失系数越大。

9、圆管中运动液流的下临界雷诺数与液体的种类及管径有关。

10、管道突然扩大的局部水头损失系数的公式是在没有任何假设的情况下导出的。

11、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。

11、不论是均匀层流或均匀紊流，其过水断面上的切应力都是按线性规律分布的。

12、公式gRJ ρτ= 即适用于管流，也适用于明渠水流。

13、在逐渐收缩的管道中，雷诺数沿程减小。

14、管壁光滑的管子一定是水力光滑管。

15、在恒定紊流中时均流速不随时间变化。

16、恒定均匀流中，沿程水头损失 hf 总是与流速的平方成正比。

17、粘性底层的厚度沿流程增大。

18、阻力平方区的沿程水头损失系数λ 与断面平均流速 v 的平方成正比。

19、当管径和流量一定时，粘度越小，越容易从层流转变为紊流。

20、紊流的脉动流速必为正值。

21、绕流阻力可分为摩擦阻力和压强阻力。

22、有一管流，属于紊流粗糙区，其粘滞底层厚度随液体温度升高而减小。

23、当管流过水断面流速符合对数规律分布时，管中水流为层流。

24、沿程水头损失系数总是随流速的增大而增大。

25、边界层内的流动也有层流与紊流之分。

26、当雷诺数 Re 很大时，在紊流核心区中，切应力中的粘滞切应力可以忽略。

27、其它条件不变，层流内摩擦力随压力的增大而 （ ） ⑴ 增大 ； ⑵ 减小 ； ⑶ 不变 ； ⑷ 不定 。

28、按普朗特动量传递理论， 紊流的断面流速分布规律符合1对数分布 ；2椭圆分布 ；3抛物线分布 ；4直线分布 。

29、其它条件不变，层流切应力随液体温度的升高而1增大 ；2减小 ；3不变 ；4不定 。

30、其它条件不变，液体雷诺数随温度的增大而1增大 ；2减小 ；3 不变 ；4不定 。

31、谢才系数 C 与沿程水头损失系数 的关系为1C 与成正比 ；2C 与 1成正比；3C 与2 成正比；4C 与 λ1成正比 。

32、A 、B 两根圆形输水管，管径相同，雷诺数相同，A 管为热水，B 管为冷水，则两管流量1qvA > qvB ;2qvA ＝ qvB ;3qvA < qvB ；4不能确定大小 。

33、圆管紊流附加切应力的最大值出现在1管壁 ；2管中心 ；3管中心与管壁之间 ；4无最大值 。

34、粘滞底层厚度 随 Re 的增大而1增大 ；2 减小 ；3 不变 ；4 不定 。

35、管道断面面积均为 A (相等)，断面形状分别为圆形、方形和矩形，其中水流为恒定均匀流，水力坡度 J 相同，则三者的边壁切应力0τ的相互关系如下，如果沿程阻力系数也相等，则三管道通过的流量的相互关系如下：1 τ0圆τ0方τ0矩 ，q v 圆q v 方q v 矩 ；2 τ0圆 < τ0方 < τ0矩 ，q v 圆 < q v 方 < q v 矩 ；3 τ0圆τ0方τ0矩 ，q v 圆 < q v 方 < q v 矩 ；4τ0圆 < τ0方 < τ0矩 ，q v 圆q v 方q v 矩 。

36、圆管均匀层流与圆管均匀紊流的1 断面流速分布规律相同 ；2 断面上切应力分布规律相同 ； 3断面上压强平均值相同 ；4水力坡度相同 。

37、紊流内部结构分区的判别参数是1 管壁绝对粗糙度 ；2 管壁相对粗糙度 ； 3粘滞底层厚度与管壁绝对粗糙度之比 ；4雷诺数 。

38、图示两管道的管长 L 、管径 d 、流量 qv 及水温均相同，但测压管 水面差 h1 >h2 ,则两管糙率 n1 与n2 的关系为1n1 > n2；2n1 < n2 ；3n1 = n2 ；4无法确定 。

39、谢才系数 C 的量纲是：1 L ；2 121-T L ；3 211T L -；4 1 无量纲量。

40、如图A 、B 二种截面管道，已知二管长度相同，通过流量相同，沿程水头损失系数相同，则二管道的沿 程水头损失1 hfAhfB ；2 hfAhfB ；3 hfAhfB ；4 尚不能确定大小。

41、边界层的外边界线可看成是1 一条流线 ；2 一条迹线 ；3有旋流动与有势流动的分界线；4层流与紊流的分界线。

42、紊流附加切应力y x u u ''-=ρτ等号右端的负号是由于_____________________________。

43、圆管沿程水头损失系数 的影响因素分别是： 层流 ＝f紊流光滑区＝f紊流过渡区＝f紊流粗糙区 ＝f44、水流临界雷诺数可以作为判别流动形态的准则数。

圆管流的临界雷诺数Re=_________________，明槽流的临界雷诺数 Re=_________________。

45、在紊流光滑区，沿程水头损失系数与相对粗糙度无关的原因是______________________________________________________________.。

46、紊流形态可分为三个流区，其判别标准是：光滑区________________，过渡区__________________， 粗糙区 _________________________。

47、底宽与水深均为 a 的矩形断面明渠和边长为 a 的正方形管道中通过水流时，假定水力坡度 相同，试求它 们的边壁切应力之比 21 ττ;再假定沿程水头损失系数 亦相同，求它们的流量之比 q v1／q v2。

（3421=ττ； 32q q 21=νν）48、动力粘滞系数为的液体在宽度为 b 的矩形断面明渠中作层流运动。

已知液体深度为 h ，流速分别方程v=v0[1-(y/h)2] ，式中 v 0 为表面流速。

坐标 y 由液面铅直向下。

若 、b 、v 0 为已知，求：(1) 断面平均流速；(2) 渠底切应力。

（(1)=v 0u 32(2) 底 =hu 20μ）49、导出直径为 d 的圆管的沿程水头损失系数 与管壁糙率 n 之间的关系式。

设水流处于阻力平方区。

（312dg n 7.12=λ）50、圆管中的流速分布为710m )r /r 1(u u -=。

式中：m u 为管中最大流速；0r 为管道半径，r 为任一液层处的半径。

试计算：(1)断面平均流速 v 与 m u 的比值； （）(2)点流速恰等于断面平均流速处的半径cd r 与0r 的比值。

（）51、有一圆形断面输水隧洞，长度 L=500 m ，直径 d=5 m 。

当通过流量 qv=200 m 3/s 时，沿程水头损失 hv= m 。

求沿程水头损失系数。

（）52、图示为一倾斜放置的等直径输水管道。

已知管径 d=200 mm ，A 、B 两点之间的管长 l=2 m ，高差 z= m 。

油的重度g=8600 N/m 3。

求：(1) A 、B 两点之间的沿程水头损失h f ； （） (2)A 、B 两点的测压管水头差； （） (3)圆管边壁的切应力 0，并绘出圆管断面的切应力分布图。

（6N/m 2）d = 100 mm ，长度 l = 10 m ，沿程水头损失系数 λ = ，转弯的局部 水头损失系数 ξ = ，现取消两弯段，但管长和管段两端的总水头差均不变。

问流量能增加百分之几 （%）54、流速由 v1 变为 v2 的突然扩大管道，为了减小水头损失，可分为两次扩大，如图所示。

问中间段流速 v 取多大时，所产生的局部水头损失最小比一次扩大的水头损失小多少（)v v (21v 21+=；2j h =]g2)v v ([21221-）55、如图管道出口段长 l = 2 m ，d = m ，通过 = 1000 kg/m 3 的流体，流量 q v = m 3/s ，已知 h = m ，求 1) 管道壁面切应力 w ；2)该管段的沿程水头损失系数。

（ 44.23=w τN/m 2；03.0=λ）56、在直径 d = 32 mm 的管路中，流动着液压油，已知流量为 3 l/s ，油液运动粘度 = 30 10-2 cm 2/s ，试确定 ：1) 流动状态 ; 2) 在此温度下油的临界速度。

（紊流 ；c v = m/s ）57、用管径 d = 75 mm 的管道输送重油，已知g 1 = kN/m 3，运动粘度 1 = cm 2/s ，如在管轴线 上装水银压差计的毕托管，水银液面高差 hp = 20mm ，求重油流量。

g 2 = kN/m 3 (下标 1为油，下标 2 为 水银)（21.5q v = l/s ）58、圆管直径 d = 15 cm ，平均流速 v = m/s ，水温 t = 18。

C ， = cm 2/s ，已知沿程阻力系数 = ，试求粘滞底层厚度。

若水流速度提高至 m/s ，0 如何变化又若流速不变，管径增大到 30 cm ，又 如何 变化(=λRe 8.32d ) （1)0= cm 2)0=cm 0067.0 3)0=cm 0134.0）59、油的流量 q v = ml/s ， 通过直径 d = 6 mm 的细管， 在 l = 2 m 长的管段两端装有水银压差计， 压差计读数 h = 18 cm ，已知水银 hg = kN/m 3，油的og = kN/m 3，求油的运动粘度。

（/s cm 54.02=ν）60、水平管直径 d=100 mm ，管中装一蝶阀。

为测定蝶阀的局部水头损失系数，在蝶阀前后设有 U 形水 银压差计，如图所示，当管中通过流量 q v = 升/秒时，水银柱高差 h=500 mm ， 设沿程水头损失 可以 不计，求蝶阀在该开度时的局部水头损失系数。

（09.3=ζ）61、适用时均流速分布的指数型公式 n h y v v )(max =，证明二元明渠流的动能校正系数为 nn 31)1(3++=α。

式中 maxv 为断面上时均最大流速，h 为水深，y 为从壁面到该点的距离，n 为指数。

62、证明在推导圆管突然扩大局部水头损失过程中，如果考虑壁面摩擦力(单位面积上的摩擦力为 0)和沿程损 失 ，所得结果与略去摩擦力和不计沿程损失的结果相同。

63、若沿程水头损失系数 被取值的误差为±20，问当 hf 为常数时，相应计算出的流量误差有多大 （10%）64、某灌溉系统的塑料管道，管径 d=50 mm ，管长 l=5 m 。