水力学

第4章流动形态及水头损失一、判断题1、紊流光滑区的沿程水头损失系数λ仅与雷诺数有关，而与相对粗糙度无关。

(y )3、紊流中存在各种大小不同的涡体。

(y )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。

( x )5、谢才公式既适用于有压流，也适用于无压流。

(y )6、''yuxuρτ-=只能代表X 方向的紊流时均附加切应力。

(x )7、临界雷诺数随管径增大而增大。

(x )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。

( y )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。

(x )10、管道突然扩大的局部水头损失系数ζ的公式是在没有任何假设的情况下导出的(x )11、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。

( y )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。

( x )12、公式gRJρτ=即适用于管流，也适用于明渠水流。

(x )13、在逐渐收缩的管道中，雷诺数沿程减小。

(x )14、管壁光滑的管子一定是水力光滑管。

(x )15、在恒定紊流中时均流速不随时间变化。

(y )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。

( x )17、粘性底层的厚度沿流程增大。

(x )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。

(x )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。

(y )20、紊流的脉动流速必为正值。

(x )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。

(x )24、沿程水头损失系数总是随流速的增大而增大。

(x )25、边界层内的流动也有层流与紊流之分。

(y )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。

( y )二、选择题1、（3）2、(1)3、(2)4、(1)5、(4)6、(3)7、(3)8、(2)9、(1) 10、(2)11、(3)12、(1) 13、(2)14、(3)15、( 3)16、(1) 17、(2) 18、(4)19、（3）20、（3）21、(4)22、（3）23、（3）24、(2) 25、(2) 26、(1) 27、(4)28、(4)29(4)1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、谢才系数C 与沿程水头损失系数λ的关系为() (1 )C 与λ成正比；(2 ) C 与1/λ成正比(3 )C 与λ2 成正比；(4 ) C 与λ1成正比。

6、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 ( )( 1 ) qvA > qvB ; ( 2 ) qvA ＝ qvB ; ( 3 ) qvA < qvB ； ( 4 )不能确定大小 。

7、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 。

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

9、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λ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 ； ( 4 ) τ0圆 < τ0方 < τ0矩 ，q v 圆 > q v 方 > q v 矩 。

10、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 。

11、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 。

12、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( )( 1 ) n1 > n2； ( 2 ) n1 < n2 ； ( 3 ) n1 = n2 ； ( 4 ) 无法确定 。

13、谢才系数 C 的量纲是： ( )( 1 ) L ； ( 2 ) 121-T L ； ( 3 ) 211T L -； ( 4 ) [ 1] 无量纲量。

14、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) hfA > hfB ； ( 2) hfA = hfB ； ( 3) hfA < hfB ； ( 4) 尚不能确定大小。

15、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。

( )16头损失h f 为 ( )(1)．h f =h √；(2)．h f =h+L ；(3)．h f =Ｌ-h 。

17．圆管流动过流断面上的切应力分布为： ( )(1)．在过流断面上是常数；(2)(3)．管壁处为零，向管轴线性增大；(4)．抛物线分布。

18．在圆管紊流中，过水断面流速分布符合 ( )(1)．均匀规律；(2)．直线变化规律；(3)抛物线规律；(4)19．在圆管层流中，过水断面流速分布符合 ( )(1)．均匀规律；(2)．直线变化规律；(3)．抛物线规律；(4)．对数曲线规律。

20．半圆形明渠，半径r 0=4m ，水力半径为 ( )(1)．4m ； (2)．3m ； (3)．2m ；(4)．1m 。

21．变直径管流，细断面直径为d 1，粗断面直径为d 2=2d 1)(1)．Ｒe 1=0.5Re 2；(2)．Ｒe 1=Re 2；(3)．Ｒe1==1.5Re 2;；(4)．Re 1 22．圆管层流，实测管轴线上的流速为４m/s 。

则断面平均流速为 (1)． 4m/s ； (2)．３.２m/s ； (3)．2m/s ；(4)．2.5m/s 。

23．圆管紊流过渡区的沿程摩阻系数λ ( ) (1)．与雷诺数Ｒe 有关；(2)．与管壁相对粗糙度Δ／d 有关；(3)．与Re 和Δ／d 有关；(4)．与Re 和管长l 有关。

24．圆管紊流粗糙区的沿程摩阻系数λ ( )(1)．与雷诺数Ｒe 有关；(2)．与管壁相对粗糙度Δ／d 有关；(3)．与Re 和Δ／d 有关；(4)．与Re 和管长l 有关。

25．工业管道的沿程摩阻系数λ在紊流过渡区随雷诺数的增加而 ( )(1)．增加；(2)．减小；(3)．不变；(4)．前三种情况都有可能。

26．理想液体在流动过程中,流层之间的切应力为 ( )(1)．零；(2)．粘性切应力τ1；(3)．惯性切应力τ2 ；(4)．τ1＋τ2。

27．实际液体在紊流状态，其流层间的切应力为 ( )(1)．零；(2)．粘性切应力τ1；(3)．惯性切应力τ2；(4)．τ1＋τ2。

28．在紊流状态下，流场固定空间点的瞬时流速为 ( )(1)．时间平均流速u ; (2)．脉动流速u' ；(3)．断面平均流速v ；(4)．u+u'。

29．所谓的工业管道当量粗糙高度是指： ( )(1)．和工业管道粗糙高度相同的尼古拉兹粗糙高度；(2)．和尼古拉兹粗糙高度相同的工业管道粗糙高度；(3)．和工业管道λ值相同的尼古拉兹粗糙高度；(4)．和工业管道粗糙区λ值相等的同直径的尼古拉兹管的粗糙高度；三、填空题1、紊流附加切应力y x u u ''-=ρτ等号右端的负号是由于''u u x y ,的符号相反的机率很大，而τ取正值__。

2、圆管沿程水头损失系数 λ 的影响因素分别是：层流 ：λ＝f (Re )；紊流光滑区 ：λ＝f ( Re )；紊流过渡区：λ＝f (Re, r 0∆ )；紊流粗糙区：λ＝f (r 0∆)3、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=___ Re c =νd v cr ; ___，明槽流的临界雷诺数 Re=___ Re c =νR v cr____。

4、在紊流光滑区，沿程水头损失系数 λ 与相对粗糙度无关的原因是_粘滞底层厚度δ比绝对粗糙度∆ 大得多，粘滞底层把壁面粗糙完全掩盖，以致壁面粗糙对水流运动不起影响作用。

__.。

5、紊流形态可分为三个流区，其判别标准是：光滑区 （4.00<δ∆ ); 过渡区 （64.00<δ∆< )；粗糙区 （60>δ∆ ） 四、计算题1、有一圆管，在管内通过ν=0.013cm/s 的水，测得通过的流量为40cm 3/s,在管长25m 的管段上测得水头损失为2cm ，试求该圆管内径d 。

()()层流）校核则又(23008.1718103.1108.22098.0Re /098.0108.2214.3104044 1022.8 02.08.914.3104010013.025128128 1284 322Re 642Re ,Re 646362623-464442222<=⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯==⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=====⋅⋅=⋅===------νππππνλνλvd s m d Q v mgh lvQ d gd lvQ h d Q v gd lv g v d l g v d l h vd f f f5、 比重0.85，ν=0.125cm 2/s 的油在粗糙度⊿=0.04mm 的无缝钢管中流动，管径d =30cm,流量Q=0.1cm 3/s ，试判断流动状态并求：（1）沿程阻力系数λ （2）粘性底层厚度δ （3）管壁上的切应力Pa v mmmm m d d d Q vd 89.43.01.048500233.0818)3(9.1898.110898.10233.0339533.08.32Re 32.820.0233Re 0.31641Re 59565404.03002.222.2223203395310125.03.014.31.044Re 222030.257/8784=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯==≈=⨯=⨯⨯====>=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛∆>=⨯⨯⨯⨯===--πρλτλδλνπν壁面处的切应力）粘性底层厚度（）（式可得态。