武汉大学水力学教材答案第六章

第六章 恒定管流
1、 并联管道中各支管的单位机械能损失相同，因而各支管水流的总机械能也应相等。

（）
2、 图示虹吸管中B 点的压强小于大气压强。

（）
3、 恒定管流的总水头线沿流程下降，而测压管水头线沿流程可升可降。

4、 在等直径圆管中一定发生均匀有压流动。

5、 各并联支管的水头损失相同，所以其水力坡度也相同。

（）
6、 图示两个容器由两根直管相连，两管的管径、管长及糙率均相同，所以通过的流量相等。

8图示A 、B 两点间有两根并联管道 1和2。

设管1的沿程水头损失为 h f 1 ,管2的沿程水头损失为 h f 2。

则
h f 1与h f2 的关系为
E ；
a 、
b 、c,其管径、管长、上下游水位差均相同，则流量最小的是
（4）无法确定。

在管道断面突然缩小处，测压管水头线沿程 ___________________________________________ 11、图示为一串联管段恒定流。

各管段流量
q v1、q v2、q v3的关系为 ________________________________ 。

各管段流速
V 2、V 3 的关系为 ______________________________________________________________________ 。

12、 对于有压管流岀口为自由岀流时， 测压管水头线终点在 _______________________________________________________ ; 出口为淹没出流时，若下游水池中流速 V 2=0,测压管水头线终点在 ___________________________________ ,若V 2 ≠0,测压 管水头线应 ___________________________________________________________________________ 下游水面。

13、 定性绘岀图示等直径短管道的总水头线和测压管水头线，并标明符号及负压区。

则求得的管道直径偏小，不能通过要求的设计流量。

(2) h f1 V h f2 (3) h f1 = h f2 （4）无法确定。

(3) C 管; (1) h fi > h f2 ；
9、图示为坝身下部的三根泄水管 (1) a 管； (2) b 管;
10、在管道断面突然扩大处，测压管水头线沿程
14、定性绘出图示水泵管道的总水头线和测压管水头线，标明有关的符号，并标出管中的M、N两点的压强高度p m { g
及P n/ P g。

吸水管水头IS失
15、定性绘岀图示短管道的总水头线和测压管水头线，并标明符号。

⅛>d 1 >d 3
17、一水泵管道布置如图。

已知流量q v=6 l /s，l1=3.5m，l2=1.5m，l 3=2m l4=15m , l 5=3m, Z=18m,水泵最大真空度
h v=6m，管径d=75mm沿程水头损失系数λ=0.04 ,局部水头损失系数ξ 1 =8, ξ 2 = ξ 3 = ξ 4 =0.3 , ξ5=1.0 。

取动能修正系数为1。

⑴确定水泵允许安装高度h s；(4.87m)
(2) 计算水泵总扬程H；(20.19m)
(3) 定性绘出水泵管道的总水头线和测压管水头线，并标明有关的符号。

18、图示管道的长度L= 15m管径d=0.1m,进口局部水头损失系数ξ1=0.5 ;转弯局部水头损失系数ξ2= 1.1
3
1.1 _ ■" 压力管
A压力骨中可不廿局部
水
泵
16、定性绘出图示短管道的总水头线和测压管水头线，并标明符
号。

当水头H = 2.5m时，通过管道的流量q v=0.02m3∕s ,求管道沿程水头损失系数λ。

取动能修正系数为1。

(0.0257)
19、某输水管如图所示。

已知管径dι=200 mm, d2=IOO mm管长Lι=20 m丄2=10 m沿程水头损失系数λ1= 0.02 , λ
2=0.03。

各局部水头损失系数为：进口ξ1=0.5 ,转弯ξ
2=0.6 ,收缩ξ3=0.4 (对应于大管流速)，阀门ξ
4= 2.06 。

管道水头H=20m 试求：
⑴当阀门开启时，求通过输水管的流量q v ；(0.0619m 3∕s)
(2)定性绘出管道的总水头线和测压管水头线。

r —A
I -
L l d
• I
I-
20、一水电站压力引水管道如图所示。

已知管长水头损失系数ξ1 =0.5 ,转弯局部水头损失系数L=90 m,管径d=0.3 m,沿程水头损失系数λ=0.03 ,进口局部ξ2=0.3。

在距管道出口l=30 m处设一水银测压计，其液面差Δh
=0.5m ,较低的水银液面至管轴的高度(1)求此高度的流量q v及水头H ；
h=1.5 m。

(0.415 m 3/s;19.058m)
q v1 / q v2。

(按长管计算)(
已知管径d2=2d1 ,两管的糙率
q
v1 / d 1 \ 3、
=())
q v2 d2
n相同。

忽
22、图示为一从水箱引水的水平直管。

门ξ=0.6。

当通过流量q v=0.2 ∏3∕s
已知管径d=20 Cm ,管长L=40 m,局部水头损失系数：进口ξ =0.5 ,时，在相距△ I =10 m的1—1
(6.36m)
及2-2断面间装一水银压差计, 其液面咼差
____ /[LuT二I r
如图所
示。

局部水头损失。

求两管通过的流量比
23、一直径沿程不变的输水管道，连接两水池如图所示。

已知管道直径d=300 mm,管道全长L=90 m,沿程水头损
失系数λ=0.03.,局部水头损失系数：进口ξ=0.5 ,转弯ξ=0.3 ,出口ξ=1.0。

出口中心在下游水面以下深度h2=2.3 m。

在距出口∣=30 m处有一水银测压计，其液面高差Δh=0.5 m ,较低的水银液面至管轴的高度h=1.5 m。

试确定：(1)通过高度的流量q v; (2)两水池的水位差Z O (0.313m 3/s; 11.11m)
2
24
、图示虹吸管上下游水位差 H=5 m,水头损失从1点至4点为10 ,其中从1到2的水头损失为 5 V
2g
Tg
2-2断面处测压管水面 5 — 5低于2- 2断面形心7m 。

求2
— 2断面形心高于上游水面的高度 ZO （4m ）
25、一管路如图所示。

管段 AB 与BC 的长度、直径与材质相同，通过流量为 q v 0o 若在AB 段再并联一段与 AB 完 全相同的管段
（如图中虚线所示），且水头H 保持不变，问并联后管道的总流量 q v 与原流量q v0之比为多 少？（可 按长管计算，设沿程水
头损失系数在此过程中不变 ） （1.265 ）
27、图示直径400mm 的钢管（n =0∙012）将水池A 的水引到水池 B 作恒定流动。

已知管长 | =40 m ，q v =200 l/s ，管 道上有90 o 弯头（ξ =0.6）两个，阀门（全开ξ =0.12） 一个，进口（ ξ =0.5）,出口（ ξ =1.0） o 求水池A 与水池B 的 水面 高差 H （ 0.67m ）
A
---------- T ------
28、如图所示用水泵从蓄水池中抽水，蓄水池中的水由自流管从河中引入，自流管管长
∣1=20 m,直径d 1=150 mm
26、如图所示虹吸装置，管径 d =200 mm 管长 A （=10 m ，CE =15 m ，ξ A =0.5，ξ B= ξ D=0.9， ξ E =1∙8， λ =0.03，
求：（1）通过虹吸管的恒定流流量 q v ;⑵ 上下游水位差Z o （ 99 l/s; 3.97m ）
吸水管管长l 2=12 m,直径d2=150 mm,两管的沿程水头损失系数λ=0.024 ,河的水面与水泵进口断面中点高差h=2.0 m,自流管的莲蓬头进口、出口入池、吸水管的莲蓬头进口以及缓弯头的局部水头损失系数分别为ξI=0.2 ,ξ2=1, ξ3=6, ξ4=0.3 ,水泵的进口断面的最大真空高度为 6.0 m ,求最大的抽水流量为多少？（ 0.0424m 3/s）
d =2.5 Cm ,流速v=
3 m/s ,沿程水头损失系数
(7.65Cm )
30、某人工渠道以两孔断面为 4 X 4 m 2的钢筋混凝土方形涵洞穿越某河道。

下游水位为 142 m 上游水位为146 m
糙率n =0.014 ,进口局部水头损失系数 ξ 1=0.5 ,每一折角局部水头损失系数为
ξ =0.25。

涵洞外流速可以不计 。

3
试求：当两孔总流量为 178.8 m 3∕s 时，涵洞中最大压强的值。

(81.0 KPa )
31、如图所示，活塞 A 受一恒定力 F 作用而左移，使液体(P =900 kg∕m 3, μ =0.002 kg∕(m.s))从针孔直径0.25 mm 针长1.5 m 。

问若针孔流量 q v =0.4 c πi 3∕s ,作用力F 为多少？(不计大筒内水头损失，且液流为层流 )(14.5 N )
3 32、图示的液体在直径 d =3 Cm 的倾斜管中流动。

密度 P =917 kg/m 3
,动力粘度 μ =0.29 kg/(m.s),现测得两断面 压强分别为p B=180 kPa, p A=500 kPa 。

要求：⑴ 判别流动方向；(2)计算流量。

(液流为层流)(A — B;1.83m 3/h)
33、有一钢筋混凝土输水管道，输水流量 Q=550l∕s ,管长∣=3000m 内径d =600mm 糙率n =0.013 ,试求管道的流
量模数、比阻及沿程水头损失。

(24.06m)
=0.02 ,进口局部
29、图示水银压差计装置，管长 1=75 cm ,管径 水头损失系数 ξ =0.5。

计算水银液面高差 h p 。

34、有一硬塑料输水管道，其沿程阻力系数可以表达为λ=0.25∕Re 0226 ,试推导岀管道流量模数、比阻及沿程水头损
2
2 ___ 2Q L
失的表达式。

（S O 2∙2 026，k =FR e"113.. g/2 , h f 厂—）
d R
e . ,g 二d R e
Q=30.0m3∕s ,电站作用水头为 H=IOOm试确定其经济管径。

（2.81m）
37、如题图所示的输水管道系统，管线经过起伏不平的地形区。

假定管道可以看作长管，试绘制测压管水头线，找岀负压区及最大真空处。

39、有一串联管道如图，各管段的长度、管径、沿程阻力系数分别为：l 1=2m I 2=1.5m, 13=5m, d1=50mr, d2=100mn,
d3=75mm λ1=λ2=λ3=0.032,闸阀处的局部损失系数为0.1 ,折管处的局部损失系数为0.5 ,管道的设计输水流量为
Q=0.035m3∕s。

试计算作用水头H并绘制总水头线和测压管水头线。

（52.72m ）
40、如图所示的倒虹吸管，管径d=1m,管长L=50m,上下游水头差H=2.24m,设倒虹吸管的沿程阻力系数和局部阻力系数分别为：λ=0.02, Z进=0.5, Z弯=0.25, Z 出=1.0,试求虹吸管通过的流量.（3m 3∕s ）
35、一自来水管道，设计供水流量为Q=50l∕s ,试按经济流速确定其经济管径(250mm )
36、一水电站压力管道，设计流量为
38、有一串联管道如图，各管段的长度、管径、沿程阻力系数分别为: λ
2=0.032 ,闸阀处的局部损失系数为0.1 ,管道的设计输水流量为损失在
总水头损失中所占比例，（2）分别按长管和短管计算作用水头
11=125m, 12=75m, d1=150mm d≡=125mm λ 1=0.030 ,
C=0.025m3∕s。

(1)分析沿程水头损失和局部水头
H
O ( H 1=6.62m H2=6.94m )
41、有一虹吸管输水管道如图，虹吸管的长度、管径、粗糙系数分别为：∣ι=13m I 2=2Om ∣3=15m d=1.0m, n=0.014 ,进出口的局部损失系数分别为 0.5和1.0 ,折管处的局部损失系数为 0.183。

(1)当上下游水面差为z=1.0m时，虹吸管的输水流量为多少?(2)当虹吸管中的最大允许真空值为h v=7m时，虹吸管的最大安装高度为多少？ (Q=2m3∕s ,h s=6.12m )
42、一管道系统如图，各管段的长度分别为：I 1=300m 12=200m ∣3=400m管径d=300mm沿程阻力系数λ=0.03，
闸阀处的局部损失系数为0.07，折管A B处的局部损失系数分别为 0.3、0.35。

已知z1=9.0m，z2=14.0m，p M=200kN∕m，
试计算流量并绘制总水头线和测压管水头线。

(0.128m 3/s )
43、有一长管道系统如题图，A、C两管上接水池，下接 B管，C管联有水泵。

已知各管段的长度均为∣=800m各管段的直径均为d=600mm沿程阻力系数λ=0.025，水池水面高程z=100m水泵扬程H=10.0m，C管流速为v c=3.0m∕s C
试计算各管段流量及 B管出口高程。

(Q A=0.50m7s, Q B=1.35m3/s, Q C=0.85m3/s,Z B=55.9m )
44、如题图所示的离心泵抽水管道系统，已知抽水流量Q=30l∕s ,上下水池的水面高程分别为Z1=30m Z2=55m吸
水管长度l1=15m管径d1=200mm压水管长度l2=200m，管径d2=150mm各管段的沿程阻力系数均为0.038 ,各局部阻力系数分别为Z阀=5.0，Z 90=1.0，Z闸=0.10，Z折=0.11 ,水泵最大允许真空值为7m (1)确定水泵的最大安装高度；(2)计算水泵的扬程；(3)绘制管道系统的总水头线和测压管水头线。

(Z p=5.65m H m=32.8m )
45
、在题图的水力发电管路系统中
，管径为1m,管长为320m,管道粗糙系数为0.015,每个弯头局部损失系数均为0.25,闸阀处局部损失系数为 0.45,上下游水池液面差为70m,流量为2my∕s,试求水轮机的效率为 0.75时,水轮机的功率.
(N=978KW )
46、如题图所示，水池 A、B、C由三个管段相连，已知各管段的管径为dι=d2=d3=300mm管长∣1=∣2=∣3=1500m。

沿程
阻力系数λ=0.04 ,各水池水面高程分别为Z A=60m ZF30m, Z C=15m( 1)判断各管段的流向；(2)计算各管段的流
量及水头损失。

(Q 1=0.118m3∕s, Q 2=0.028m3∕s, Q c=0.090m3∕s )
47、有一并联管道，由三支旧钢管组成，各管段的长度、管径分别为：l1=1000m ∣2=600m 13=1500m d=d2=147mm
d3=198mm三支管道的总流量为Q=0.1m3∕s。

试求三支管道的流量及水头损失。

(Q 1=0.246m3∕s, Q 2=0.0317m3∕s, Q=0.0441m3∕s )
48、在6-5-1所示的沿程均匀泄流管道中，进口总流量为Q出口过境流量为Q,单位长度沿程泄流量为q,全管长
l的沿程泄流总量为Q=ql 0假设水流处于层流区，试推导沿程均匀泄流沿程水头损失的表达式。

π
h f _
128IU
_ ∏ .d4
(Q t O . 2))
49、如题图所示，水塔向B、C、D三点供水，已知流量Q=15∣∕S , Q=Q)=10l∕s ,管径d AB=199mm
d≡c=149mm d cD=99mm
管长∣AB=400m l BC=300m, l CD=250∩T＞水塔地面高程 z∣v=20m 供水点 D处地面高程 z)=15m 要求供水点 D处具有h=15m 的自由水头，试确定水塔高度 HO ( 29.09m )
50、在题图所示由铸铁管组成的环状管网中，各管段的比阻可按舍维列夫公式计算，各管段的长度、管径分别为：
11=l 3=l 5=l 7=50m, 12=l 4=l 6=100m, d1=d4=d7=199mm d2=d3=d5=d6=149mm 各结点的供水流量分别为q1=-100l∕s
q2=q4=q。