雷诺数具有什么物理意义

思考题

R具有什么物理意义？为什么可以起到判别流态（层流、紊流）的作用？

3.1雷诺数

e

试说明由层流向紊流过渡的物理过程。

3.2层流及紊流各有什么特点？如何判别其流态？

3.3何谓“层流底层”？它与雷诺数有何关系？它的厚度对沿程水头损失有何影响？

3.4 紊流中存在脉动现象，具有非恒定流性质，但又是恒定流，其中有无矛盾？为什么？

3.5 试根据尼古拉兹试验说明影响沿程阻力系数λ的因素及又与谢齐系数C之间有什么关系？试写出你所知道的计算C的经验公式。

3.6有一圆管如3.1 图所示，长度l，水头H，沿程水头损失系数λ，流动处于阻力平方区（不计局部损失），现拟将管道延长（'d不变）l∆，试问水平伸长l∆和转弯延长l∆，哪一种布置流量较大？

习题

3.1当输水管的流量一定时，随管径的加大，雷诺数是加大还是减少？其原因何在？

3.2有一输水管，水流流速为1.0 m/s，水温为20 ℃，管径为200 mm，试判断其流动型态。

3.3 一矩形渠道，底宽为200 cm ，水深为15 cm，若水流流速为0.5 m / s ，水温为20℃，试断其流动型态。

3.4有一圆管，其直径为10 cm ，通过圆管的水流速度为2 m / s ，水的温度为20℃，λ为0.03，试求粘性底层的厚度。

3.5 某二元明渠均匀流的流速分布规律为⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=201h y u u x ，如图所示。

（1）断面平均流速v 与表面流速0u 的比值是多少？

（2）求流速分布曲线上与断面平均流速相等的点的位置，即=m y ？

3.6 有一直径为 25 cm 的圆管，内壁粘贴有∆为0.5 mm 的砂粒，如水温为10℃，问流动要保持为粗糙区最小流量需要若干？并求出此时管壁上切应力0τ为多大？

3.7 试求前题圆管中，通过的流量为 5 000 cm 3/ s ，20 000 cm 3/ s ，200 000 cm 3/ s 时，液流型态各为层流还是紊流？若为紊流应属于光滑区、过渡粗糙区还是粗糙区？其沿程阻力系数各为若干？若管段长度为 100 m ，问沿程水头损失各为若干？

3.8 为了测定AB 管段的沿程阻力系数λ值，可采用如图所示的装置。已知AB 段的管长 l 为 10m ，管径 d 为 50 mm 。今测得实验数据：

（1）B A ， 两测压管的水头差为 0.80 m ；

（2）经 90 s 流入量水箱的水体积为 0.247 m 3。试求该管段的沿程阻力系数λ值。

3.9 试求前题AB 管段的谢齐系数C 值，并用曼宁公式求其粗糙系数n 值。

3.10 为测定90°扩弯管的局部水头损失系数ξ值，可采用如图所示的装置。已知AB 段管长l 为10 m ，管径d 为50 mm ，该管段的沿程阻力系数λ为0.03，今测得实验数据：（1）B A ， 两测压管的水头差为0.629 m ；（2）经 2 min 流人量水箱的水量为0.329 m 3。试求弯管的局部水头损失系数ξ值。

3.11 如图所示，水从水箱A 流人水箱B ，管路长l 为 25m ，管径d 为 25 mm ，沿程阻力λ为0.03，管路中有两个90°弯管⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=1ρd 及一个闸板式阀门⎪⎭⎫ ⎝⎛=5.0d a ，当两水箱水位差H 为1.0 m 时，试求管内通过的流量为若干？

3.12 水平突然扩大管路，如图所示，已知：直径=1d 5 cm ，直径 =2d 10 cm ，管中流量=Q 20 L / s ，试求：U 形水银比压计中的压差读数h ∆。

3.13 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 0.3 m ，全管长 =l 90 m ，沿程阻力系数=λ0.03，进口局部水头损失系数=1ξ0.5，折弯局部水头损失系数=2ξ0.3，出口水头损失系数=3ξ 1.0，出口在下游水面以下深度=2h 2.3，在距出口30 m 处设有一U 型水银测压计，其液面=∆h 0.5，较低的水银液面距管轴1.5 m ，试确定：

（1）通过的流量Q 以及两水池水面差z ；

（2）定性绘出总水头线及测压管水头线。

3.14 直径 =d 100 mm 的输水管道上设有旋塞阀门。打开阀门，管中流量=Q 7.85L / s ，阀门局部阻力区两端的压差计数=∆h 10 cm ，求旋塞阀门在该开度下的局部阻力系数ξ值。