第一章_习题课_流体流动

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1、粘性是流体的物性之一，无论是静止的还是流动的流体都 具有粘性。（ √ ） 2、尽管粘性是流体的物性之一，但只有流动的流体才考虑粘 性的影响，对静止的流体可不考虑粘性的影响。（ √ ） 3、U型压差计测量的是两截面间静压强的差值。（ × ） 4、流体在圆形管道中作稳态流动，流速会因内摩擦力的存在 而减速。（ ×） 5、孔板流量计工作时，流体在流过孔板前后的静压强差不变。 （ × ） 6、转子流量计工作时，流体作用在转子上下截面间的静压强 差不变。（ √ ）
u h f R( 0 ) g 2
2. 流体在流动过程中，由于速度的大小和方向发生变化 形体 而引起的阻力，称为______________ 阻力
3. 流体在水平等径直管中流动时的摩擦阻力损失hf所损 失的是机械能中的____ P/ 项。 升高 4. 一般情况下，温度升高，气体的粘度___________ ， 液体的粘度_____________ 。 降低
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静力学方程式：
p1
gz1
p2

gz2
主要公式
虚拟压强：
P p ρgz
P p ρgz const 静力学基本方程： ρ ρ
非等径直管中稳态流动：
2 P1 P2 u2 u12 Rg( 0 ) （ ） hf ρ ρ 2 2
等径直管中稳态流动：
h f,前＝h f,后
l u2 l u' 2 d 2 d' 2
u' d' u d
Vh' u' d' 2 2.5 2 1.5 2.756 Vh u d
（2）有人建议将管路并联一根长度为l/2、内径为 50mm的管子（见图b）。（增加26.5%）
解：设改装后支管流速为u′，则总管流速为2 u′
（1） 1-2，3-4及5-6，6-7 为等压面 （2） R=H
2、20℃的清水以一定流速从细管流入粗管（如本题附 图所示），测得U形管压差计读数为R。保持管内流动 状况不变，将管路从水平放置改为垂直放置，U形管 压差计的读数将如何变化？
R R'
3、某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过， 各管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面1-1’的压强、 流速也相等（阀门全开）。问： （1）在三种情况中，下游截面2-2’的流速是否相等？ （2）在三种情况中，下游截面2-2’的压强是否相等？ 如果不等，指出哪一种情况的数值最大，哪一种情况中 的数值最小？其理由何在？ （1） （2）
于湍流的雷诺数； (D)层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 过一段等径水平管子，在 A、B 两处放置相同 4 、如图所示，水流过一段等径 ） ，其读数分别为 R1、 。 2，则 水平管子，在 AR 、 B两处放置相同 ) R1=R (C) R1<R2 (D) 2 的压差计（测压点等高），其读
数分别为R1，R2，则______ B 联管路 ，各支管 及其总管 阻力 间的关系应 （ A） R1>R （ B ） R 2 1=R2 （C） R1<R2 （D） R2= R1+2r1
hf P1 P2 Rg（ρ0 ρ）
重要概念
连续介质模型、等压面、牛顿粘性定律、
粘度及其影响因素、雷诺数/ 层流与湍流的本质区别、因次分析法、 边界层概念（普兰特边界层理论）、 边界层厚度、边界层的形成和发展、 边界层分离、 脉动 、层流底层 压差计、流量计等结构及测量原理。
1、当不可压缩理想流体在水平放置的变径管中作稳 定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力 ______ C （A）不变 （B） 增大 （C）减小 （D）不确定 2、水在内径一定的圆管中稳定流动，若水的质量流 量保持恒定，当水温升高时，Re值将______ B （A）不变 （B） 增大 （C）减小 （D）不确定 D 3、层流和湍流的本质区别是______ （A）湍流流速大于层流流速 （B） 流动阻力大的为湍流 （C）层流的雷诺数小于湍流的雷诺数 （D）层流无径向脉动，而湍流有径向脉动
2 l u 解：(1) h f d 2
f（Re,ε/d ）
ab cd
h f ,ab h f ,cd
（2）此两管段的压强差是否相等？并写出它们的表达式；
P1 - P2 hf ρ
h f ,ab h f ,cd
Pa Pb Pc Pd
pab＋glab pcd
pab pcd
（3）两U管压差计的指示液相同，压差计的读数是否 相等？
P1 - P2 （0 ）gR ρh f
R1 R2
5、上题图示的管路上装有一个阀门，如减小阀门的 开度。试讨论：（1）液体在管内的流速及流量的变 化情况；（2）液体流经整个管路系统的能量损失情 况。 答： 1. 关小阀门，局部阻力加大， 管内流速及流量均变小。 2. E1=E2+hf 整个管路系统的能量损失 不变（包括出口阻力）。
Ec h f ,1c
其中：h f ,1 B
h f ,1c
VB VC
B B C C
EB Ec
（2）若把C支管的阀门关闭，这时B支管内水的流 量有何改变？（3）当C支管的阀门关闭时，主管路 A处的压强比两阀全开时是增加还是降低？
1 答： （2）B支管内水的流量增大 （但小于两支管均全开时的 流量和）。 （3）增加（主管能量损失 及管内动能比原来减小）。 B u2 其中： h f ,前＝ d 2
l u A' 2 l uB' 2 h f ,后＝ dA 2 dB 2
u A' u ,uB' 0.5u
2 2 Vh' u Ad A uB d B 1.177 2 Vh ud
7、如图所示，槽内水面维持不变，水从B、C两支管 排出，各管段的直径、粗糙度阀门型号均相同，槽内 水面与两支管出口的距离均相等，水在管内已达完全 湍流状态。试分析：(1)两阀门全开时，两支管的流量 是否相等？ 解：选择高位槽液面为1-1截面，B，C支管出口内侧为 B-B和C－C截面，有： 1 1 E1 EB h f ,1 B
6、已知：管内径为50mm，管路总长为l ，且 l >> le， 流量为Vh ，水塔水面与送水管出口间的垂直距离为 h。 今用水量增加50%，需对送水管进行改装。有如下三种 改装方案，试分析这些建议的效果。假设在各种情况下， 摩擦系数 变化不大，水在管内的动能可忽略。
（1）有人建议将管路换成内径为75mm的管子 （见附图a）。 解：
（2）当管路中流体均作层流流动时，V (1)/V (2)=（ C ） Ａ、2； Ｂ、4; Ｃ、8; Ｄ、1/2; Ｅ、1 （3）当两段管路中流体均 作湍流流动时，并取λ(1)＝ λ(2)，则V (1)/ V(2)=（ B ） Ａ、2； Ｂ、4; Ｃ、8; Ｄ、1/2; Ｅ、1/4
1. 如图1所示，液体在等径倾斜管中稳定流动，则阀的 局部阻力系数ξ与压差计读数Ｒ的关系式为_______。
f A 2 B
) ； h5、在皮托管工作时，测压孔正对流体流动方向所测压力代表
该处的______ C ，此时侧壁小孔所测压力代表该处的______。 h f（ )A h f ) A 2B ； A ）动压，静压； 1 B ( B）动压，动压与静压之和； （C）动压与静压之和，静压（D）静压，动压与静压之和；
h f,前＝h f,后
l u2 h f ,前＝ d 2
l / 2 u' 2 l / 2 ( 2u' )2 h f ,后＝ d 2 d 2
1 u' u 2.5
' Vh 2u' Vh u
2 1.265 2.5
（3）有人建议将管路并联一根长度为l、内径为25mm 的管子（见附图c）。（增加17.7%）


h
) A1 B ( h f ) A 2 B ； 6、流速增加一倍后流体在圆管内仍作层流流动，则 ) A1 B ( h f ) A 2 B 。 ______ 2 倍。 h f流动阻力损失为原来的
f
7．滞流内层越薄,则以下结论是正确的
D 。
A．近壁面处速度梯度越小 B．流体湍动程度越低 C．流动阻力越小 D．流动阻力越大
第一章
本章总体框架图
总复习
主要公式
管路计算 要求能够 连续性方程： u1 A 1 u2 A2 （不可压缩流体） 对管路进 2 2 （圆管内） u d u d 1 1 2 2 行计算和 机械能衡算方程： 分析。 2 2 u p u p2 简单管路 1 1 2 gz1 We gz2 h f 12 2 2 64 复杂管路 2 层流： l u 直管 h f Re 设计型 d 2 阻力 湍流： f (Re, / d ) 计算 2 le u 计算： hf d 2 局部 操作型 2 u h ( 入 0.5, 出 0.5) 计算 f
8．流体流过两个并联管路管1和2，两管内均呈滞流。 两管的管长L1=L2、管内径d1=2d2，则体积流量V2/V1 为 D 。 A．1/2； B．1/4； C．1/8； D．1/16 C 9. 管路设计的正确思路应是___________ 。 A. 尽量选用低流速，以减少动力消耗费用（操作费用） B. 尽量选用高流速，以减少管道费用（设备费用）C. 应选择适宜的流速，使设备费和操作费之和为最少
10. 水在圆形直管中作完全湍流时，当输送量、管长和 管子的相对粗糙度不变，仅将其管径缩小一半，则阻 力变为原来的（ B ）倍。 A. 16 B. 32 C. 不变 11. 已知直圆管内流动阻力损失与流速的平方成正比， C 则其流动形态为_________________ 。 A.层流 B.湍流 C.完全湍流 12.相同管径的圆形管道中，分别流着粘油和清水，若 雷诺数Re相等，二者的密度相差不大，而粘度相差很 大，则油速（ A ）水速。 A 大于； B等于； C小于 13. 流体流动时产生内摩擦力的根本原因是 C ______________ 。 A.流动速度大于零 B.管边不够光滑 C.流体具有粘性
18. 有一并联管路如图所示，两段管路的流量、流速、 管径、管长及流动阻力损失分别为V(1)、u(1)、d(1)、 L(1)、h(f1)及V(2)、u(2)、d(2)、L(2)、h(f2)。若 d(1)=2d(2)，L(1)=2L(2)，则 （1）h(f1)/h(f2)＝（Ｅ） Ａ、2； Ｂ、4; Ｃ、1/2; Ｄ、1/4; Ｅ、1
14. 流体在管内作湍流流动时，层流内层的厚度随Re 数的增大而___________ 。 B A.增厚 B.减薄 C.不变
A 15. U形管压差计测得_______________ 。 A.AB间的阻力损失 B.A、B间的压强差 C.A、B间的位头差和阻力损失 D.A、B间的位差 16. 随着流量的增大，流体通过哪种流量计时，其压 降变化幅度最小？ C A.孔板流量计 B.文丘里流量计 C.转子流量计 B 17. 转子流量计的主要特点是______________ 。 A. 恒截面、恒压差 B. 恒流速、恒压差 C. 恒流速、变压差 D. 变流速、变压差
ua ub uc
p1


p2

h f
h f ,a h f ,b h f ,c
p2,a p2,b p2,c
4、本题附图中所示的高位槽液面维持恒定，管路中ab和 cd两段的长度、直径及粗糙度均相同。问：（1）液体通 过ab和cd两管段的能量损失是否相等？（2）此两管段的 压强差是否相等？并写出它们的表达式；（3）两U管压 差计的指示液相同，压差计的读数是否相等？
1、如图所示，在两个压强不同的密 闭容器A，B内充满了密度为ρ 的液 体，两容器的上部与下部分别连接 两支规格相同的U行管水银压差计， 连接管内充满密度为 ρ 的液体。试 回答： （1）判断1-2，2-3，3-4及5-6，6-7， 7-8等对应截面上的压强是否相等； （2）两压差计读数R与H的关系。