1、水力学（流动阻力与水头损失）-试卷 2 及答案解析(总分：80.00，做题时间：90 分钟)一、计算题(总题数：9，分数：18.00)1.某管道的直径 d=100mm，(1)当通过流量 Q=0004m 3 s、水温为 20时，其流态为层流还是紊流?(2)若通过相同流量、运动黏度为 v=1510 -4 m 2 s 的重燃油，其流态为层流还是紊流?（分数：2.00）_2.有一梯形断面的排水沟，底宽 b=70cm，断面的边坡系数为 1：15(图 41)。当水深 h=40cm，断面平均流速 v=50cms，水温为 20，试判别水流流态。如果水温和水深都保持不变，问断面平均流速减到多少时水流方为层流?
2、（分数：2.00）_3.有一送风系统，输送空气的管道直径 d=400mm，管内的断面平均流速 v=12ms，空气温度为 10。试判断空气在管内的流动型态。如果输气管的直径改为 100mm，求管道内维持紊流时的断面平均流速。（分数：2.00）_4.有一供实验用的圆管，直径为 15mm，今进行沿程水头损失试验，量测段管长为 40m，试问：(1)当流量 Q=000002m 3 s 时，水流所处的流态，并计算该量测段的沿程水头损失；(2)当水流处于由紊流至层流的临界转变点时，量测段的流速和沿程水头损失各为多少?设水温为 40。（分数：2.00）_5.直径 d=300mm 的管道长 L=5km，输送重度
3、 =966kNm 3 的重油，其重量流量 G=2373kNh(h 为小时)，试计算油温从 t 1 =10(运动黏度 v 1 =25cm 2 s)变到 t 2 =40“C(v 2 =15cm 2 s)时，管道损失功率的变化。（分数：2.00）_6.半径 t 0 =150mm 的输水管在水温 t=15下进行试验，所得数据为断面平均流速 v=30ms 及沿程水头损失系数 =0015。(1)求 r=05r 0 和 r=0 处的切应力；(2)如果流速分布曲线在 r=05r 0 处的时均流速梯度为 434s，求该点的黏性切应力和紊流附加切应力。（分数：2.00）_7.有 3 个管道，其断面形状分别为如图
4、42 所示的圆形、正方形和矩形，它们的过水断面积相等，水力坡度也相等。试求：(1)三者边壁上的平均切应力之比；(2)当沿程水头损失系数 相等时，三者的流量之比。 （分数：2.00）_8.若圆管紊流光滑区的流速分布服从指数规律 （分数：2.00）_9.有甲乙两输水管，甲管直径为 200mm，当量粗糙度为 086mm，流量为 000094m 3 s；乙管直径为40mm，当量粗糙度为 019mm，流量为 00035m 3 s，水温为 15，试判别两根管中水流处于何种流区。如果处于水力光滑区请用布拉休斯公式计算 ；如果处于过渡区可先用 Jain 公式计算 ，最后计算两管的水力坡度 J。（分数：2.00
5、）_二、判断题请判断下列各题正误(总题数：24，分数：48.00)10.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。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误11.圆管紊流的动能校正系数大于层流的动能校正系数。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误12.紊流中存在各种大小不同的涡体，而层流中不会存在涡体。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误13.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。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误14.谢才公式既适用于无压明槽流，也适用于有压管流。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误15.临界雷诺数随管径增大
6、而增大。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误16.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。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误17.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。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误18.雷诺数可以反映惯性力与黏性力之比。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误19.液体的黏性是引起液流水头损失的根源。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误20.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。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误21.公式 =RJ 既适用于管流，也适用于明渠水流。
7、 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误22.在逐渐收缩的管流中，管径沿程减小，则雷诺数沿程减小。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误23.管壁光滑的管子一定是水力光滑管。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误24.在恒定紊流中时均流速不随时间变化。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误25.恒定均匀流中，沿程水头损失，总是与流速的平方成正比。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误26.黏性底层的厚度沿流程增大。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误27.阻力平方区的沿程水头损失系数 与断面平均流速 v 的平方成正比。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误28.当管
8、径和流量一定时，黏度越小，越容易从层流转变为紊流。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误29.有一管流，属于紊流粗糙区，其黏滞底层厚度随液体温度升高而减小。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误30.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。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误31.沿程水头损失系数总是随流速的增大而增大。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误32.边界层内的流动也有层流与紊流之分。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误33.雷诺数 Re 很大时，在紊流核心区中，切应力中的黏滞切应力可以忽略。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误三、单项选
9、择题(总题数：7，分数：14.00)34.单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。（分数：2.00）_35.其他条件不变，层流内摩擦力随压力的增大而_。 ( )（分数：2.00）A.增大B.减小C.不变D.不定36.其他条件不变，液体雷诺数随温度的增大而_。 ( )（分数：2.00）A.增大B.减小C.不变D.不定37.谢才系数 C 与沿程水头损失系数 的关系为_。 ( )（分数：2.00）A.C 与 成正比B.C 与 1 成正比C.C 与 2 成正比D.正比38.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_。 ( )（分数：2.00）A
10、.Q A Q BB.Q A =Q BC.Q A Q BD.不能确定大小39.圆管紊流附加切应力的最大值出现在_。 ( )（分数：2.00）A.管壁B.管中心C.管中心与管壁之间D.无最大值40.黏性底层厚度 随 Re 的增大而_。 ( )（分数：2.00）A.增大B.减小C.不变D.不定水力学（流动阻力与水头损失）-试卷 2 答案解析(总分：80.00，做题时间：90 分钟)一、计算题(总题数：9，分数：18.00)1.某管道的直径 d=100mm，(1)当通过流量 Q=0004m 3 s、水温为 20时，其流态为层流还是紊流?(2)若通过相同流量、运动黏度为 v=1510 -4 m 2 s
11、的重燃油，其流态为层流还是紊流?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：2.有一梯形断面的排水沟，底宽 b=70cm，断面的边坡系数为 1：15(图 41)。当水深 h=40cm，断面平均流速 v=50cms，水温为 20，试判别水流流态。如果水温和水深都保持不变，问断面平均流速减到多少时水流方为层流? （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：3.有一送风系统，输送空气的管道直径 d=400mm，管内的断面平均流速 v=12ms，空气温度为 10。试判断空气在管内的流动型态。如果输气管的直径改为 100mm，求管道内维持紊流时的断面平均流速。（分数：2.00）_正确答案
12、：(正确答案： 维持紊流时的断面平均流速： )解析：4.有一供实验用的圆管，直径为 15mm，今进行沿程水头损失试验，量测段管长为 40m，试问：(1)当流量 Q=000002m 3 s 时，水流所处的流态，并计算该量测段的沿程水头损失；(2)当水流处于由紊流至层流的临界转变点时，量测段的流速和沿程水头损失各为多少?设水温为 40。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)断面平均流速 运动黏度 v=1572210 -6 (m 2 s)。 (2)当水流从紊流转为层流时，Re=2000。 )解析：5.直径 d=300mm 的管道长 L=5km，输送重度 =966kNm 3 的重油，其重量流
13、量 G=2373kNh(h 为小时)，试计算油温从 t 1 =10(运动黏度 v 1 =25cm 2 s)变到 t 2 =40“C(v 2 =15cm 2 s)时，管道损失功率的变化。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：6.半径 t 0 =150mm 的输水管在水温 t=15下进行试验，所得数据为断面平均流速 v=30ms 及沿程水头损失系数 =0015。(1)求 r=05r 0 和 r=0 处的切应力；(2)如果流速分布曲线在 r=05r 0 处的时均流速梯度为 434s，求该点的黏性切应力和紊流附加切应力。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：t=15的水的 v=113
14、910 -6 m 2 s (1)r=0 处切应力 =0 )解析：7.有 3 个管道，其断面形状分别为如图 42 所示的圆形、正方形和矩形，它们的过水断面积相等，水力坡度也相等。试求：(1)三者边壁上的平均切应力之比；(2)当沿程水头损失系数 相等时，三者的流量之比。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：由面积相等， 得： )解析：8.若圆管紊流光滑区的流速分布服从指数规律 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：9.有甲乙两输水管，甲管直径为 200mm，当量粗糙度为 086mm，流量为 000094m 3 s；乙管直径为40mm，当量粗糙度为 019mm，流量为 00035
15、m 3 s，水温为 15，试判别两根管中水流处于何种流区。如果处于水力光滑区请用布拉休斯公式计算 ；如果处于过渡区可先用 Jain 公式计算 ，最后计算两管的水力坡度 J。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：二、判断题请判断下列各题正误(总题数：24，分数：48.00)10.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。 ( )（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：11.圆管紊流的动能校正系数大于层流的动能校正系数。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：12.紊流中存在各种大小不同的涡体，而层流中不会存在涡体。 ( )（分数：2.00）A.正
16、确B.错误 解析：13.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。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：14.谢才公式既适用于无压明槽流，也适用于有压管流。 ( )（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：15.临界雷诺数随管径增大而增大。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：16.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。 ( )（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：17.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。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：18.雷诺数可以反映惯性力与黏性力之比。 ( )（
17、分数：2.00）A.正确 B.错误解析：19.液体的黏性是引起液流水头损失的根源。 ( )（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：20.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。 ( )（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：21.公式 =RJ 既适用于管流，也适用于明渠水流。 ( )（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：22.在逐渐收缩的管流中，管径沿程减小，则雷诺数沿程减小。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：23.管壁光滑的管子一定是水力光滑管。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：24.在恒定紊流中时均流速不随时间变化。 (
18、)（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：25.恒定均匀流中，沿程水头损失，总是与流速的平方成正比。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：26.黏性底层的厚度沿流程增大。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：27.阻力平方区的沿程水头损失系数 与断面平均流速 v 的平方成正比。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：28.当管径和流量一定时，黏度越小，越容易从层流转变为紊流。 ( )（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：29.有一管流，属于紊流粗糙区，其黏滞底层厚度随液体温度升高而减小。 ( )（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：30.当管流过水断
19、面流速符合对数规律分布时，管中水流为层流。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：31.沿程水头损失系数总是随流速的增大而增大。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：32.边界层内的流动也有层流与紊流之分。 ( )（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：33.雷诺数 Re 很大时，在紊流核心区中，切应力中的黏滞切应力可以忽略。 ( )（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：三、单项选择题(总题数：7，分数：14.00)34.单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。（分数：2.00）_解析：35.其他条件不变，层流内摩擦力随压力的增大而_。 ( )（分数：
20、2.00）A.增大B.减小C.不变 D.不定解析：36.其他条件不变，液体雷诺数随温度的增大而_。 ( )（分数：2.00）A.增大 B.减小C.不变D.不定解析：37.谢才系数 C 与沿程水头损失系数 的关系为_。 ( )（分数：2.00）A.C 与 成正比B.C 与 1 成正比C.C 与 2 成正比D.正比 解析：38.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_。 ( )（分数：2.00）A.Q A Q BB.Q A =Q BC.Q A Q B D.不能确定大小解析：39.圆管紊流附加切应力的最大值出现在_。 ( )（分数：2.00）A.管壁B.管中心C.管中心与管壁之间 D.无最大值解析：40.黏性底层厚度 随 Re 的增大而_。 ( )（分数：2.00）A.增大B.减小 C.不变D.不定解析：
