流体力学 - 龙天渝 - 流动阻力和水头损失
更新时间:2023-11-12 06:46:01 阅读量: 教育文库 文档下载
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第四章 流动阻力和水头损失
一、复习思考题 二、习题
1、选择题 2、计算题
一、复习思考题
1.怎样判别粘性流体的两种液态——层流和紊流?
2.为何不能直接用临界流速作为判别液态(层流和紊流)的标准? 3.常温下,水和空气在相同的直径的管道中以相同的速度流动,哪种流体易为紊流?
4.怎样理解层流和紊流切应力的产生和变化规律不同,而均匀流动方程式对两种液态都适用?
5.紊流的瞬时流速、时均流速、脉运流速、断面平均流速有何联系和区别?
6.何谓粘性底层?它对实际流动有何意义?
7.紊流不同阻力区(光滑区,过渡区,粗糙区)沿程摩擦阻力系数的影响因素何不同?
8.什么是当量粗糙?当量粗糙高度是怎样得到的?
9.比较圆管层流和紊流水力特点(切应力、流速分布、沿程水头损失、没种摩系数)的差异。
10.造成局部水头损失的主要原因是什么?
11.什么是边界层?提出边界层概念对水力学研究有何意义? 12.何谓绕流阻力,怎样计算?
二、习题
1、选择题
4-1 水在垂直管内由上向下流动,测压管水头差h,两断面间沿程水头损失,则: (a)hf=h; (b)hf=h+l; (c)hf=l-h; (d)hf=l。
4-2 圆管流动过流断面上切应力分布为: (a)在过流断面上是常数;
(b)管轴处是零,且与半径成正比; (c)管壁处是零,向管轴线性增大; (d)按抛物线分布。
4-3 在圆管流中,紊流的断面流速分布符合( ): (a)均匀规律;
(b)直线变化规律; (c)抛物线规律; (d)对数曲线规律。
4-4 在圆管流中,层流的断面流速分布符合( ): (a)均匀规律;
(b)直线变化规律; (c)抛物线规律; (d)对数曲线规律。
4-5 半圆形明渠半径r0=4m,水力半径为( ): (a)4m; (b)3m; (c)2m; (d)1m。
4-6变直径管流,细断面直径为d1,粗断面直径d2=2d1,粗细断面雷诺数的关系是( ): (a)Re1=0.5 Re2; (b)Re1= Re2; (c)Re1=1.5 Re2; (d)Re1=2 Re2。 4-7 圆管层流,实测管轴线上流速为4m/s,则断面平均流速为( ): (a)4 m/s; (b)3 .2m/s; (c)2 m/s; (d)1 m/s。
4-8 圆管紊流过渡区的沿程摩阻系数λ( ): (a)与雷诺数Re有关;
(b)与管壁相对粗糙ks/d有关;
(c)与Re及ks/d有关; (d)与Re和管长L有关。
4-9圆管紊流粗糙区的沿程摩阻系数λ( ): (a)与雷诺数Re有关;
(b)与管壁相对粗糙ks/d有关; (c)与Re及ks/d有关; (d)与Re和管长L有关。
4-10 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( ): (a)增加; (b)减小; (c)不变; (d)不定。 返回顶部目录 2、计算题
4-11 水管直径d=10cm,管中流速v=1m/s,水温为10℃,试判别流态。又流速等于多少时,流态将发生变化?(紊流;υc=0.0301m/s) 4-12 通风管径直径为250mm,输送的空气温度为20℃,试求保持层流的最大流量。若输送空气的质量流量为200kg/h,其流态是层流还是紊流?(7.087L/s;紊流)
4-13 有一矩形断面的小排水沟,水深15cm,底宽20cm,流速0.15m/s,水温10℃,试判别流态。(紊流)
4-14 输油管的直径d=150mm,Q=16.3m3/h,油的运动粘度ν=0.2cm2/s,试求每公里管长的沿程水头损失。(0.743m) 4-15 应用细管式粘度计测定油的粘度。已知细管直径d=6mm,测量段长l=2m,实测油的流量Q=77cm3/s,水银压差计读值h=30cm,油的密度ρ=901kg/m3。试求油的运动粘度ν和动力粘度μ。(0.743cm2/s μ=8.56×10-6m2/s)
4-16 为了测定圆管内径,在管内通过运动粘度ν为0.013cm2/s的水,实测流量为35 cm3/s,长15m管段上的水头损失为2cm水柱,试求此圆管的内径。(1.94cm)
4-17 油管直径为75mm,已知油的密度为901kg/m3,运动粘度为0.9cm2/s在管轴位置安放连接水银压差计的皮托管,水银面高差hp=20mm,试求油的流量。(5.19L/s;)
4-18 自来水管长600m,直径300mm,铸铁管道,通过流量60m3/h,试用穆迪图计算沿程水头损失。(0.176m)
4-19 钢筋混凝土输水管直径为300mm,长度为500m,沿程水头损失为1m,试用谢才公式求管道中流速。(0.59m/s)
4-20 矩形风道的断面尺寸为1000mm×600mm,空气流量为4200m3/h,空气密度为1011kg/m3 ,测得相距12m的两断面间的压强差为31.6N/m2。试求风道的沿程摩阻系数。(0.0144) 返回顶部目录
4-21 圆管和正方形管道的断面面积、长度和相对粗糙都相等,且通过流量相等。试求两种形状管道沿程损失之比。 (1)管流为层流;
(2)管流为紊流粗糙区。((1)0.785;(2)0.886
4-22 输水管道中设有阀门,已知管道直径为50mm,通过流量为3.34L/s,水银压差计读值?h=150mm,沿程损失不计,试求阀门的局部损失系数。(12.83)
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4-23 水箱中的水通过等直径的垂直管道向大气流出。如水箱的水深H,管道直径d,管道长L,沿程摩阻系数为λ,局部损失系数为ζ,试求在什么条件下,流量随管长的增加而减小?
4-24 用突然扩大使管道流速由v1减到v2,若直径d1及流速v1一定,试求使测压管液面差成为最大的v2及d2是多少,并求最大h值。(H>(1+ζ)d/λ)
4-25 水箱中的水经管道出流,已知管道直径为25mm,长度为6m,水位H=13m,沿程摩阻系数为λ=0.02,试求流量及管壁切应力τ。(d2=1.414d)
4-26 水管直径为50mm,1、2两断面相距15m,高差3m,通过流量Q=6L/s,水银压差计读值为250mm,试求管道的沿程摩阻系数。(3.12L/s;101.12N/m2)
4-27 两水池水位恒定,已知管道直径d=10cm,管长l=20m,沿程摩阻系数λ=0.042,局部损失系数ζ弯=0.8,ζ阀=0.26,通过流量Q=65L/s,试求水池水面高差H。(0.022)
4-28 自水池中引出一根具有三段不同直径的水管,已知直径d=50mm,D=200mm,长度L=100m,水位H=12m,沿程摩阻系数为λ=0.03,局部损失系数ζ阀=5.0,试求通过水管的流量并绘总水头线及测压管水头线。(43.9m)
4-29 有两辆迎风面积相同A=2m2的汽车。其一为20世纪20年代的老式车,其阻力系数CD=0.8。另一为20世纪90年代有良好外形的最新式车,其阻力系数CD=0.28。若两车均以90km/h的速度在20℃的静止空气中行驶。试求为克服空气阻力各需多大的功率?(15;5.25kW)
4-30 输电塔间距500m,两塔间架设20根直径2cm的电缆线,若风速以80km/h横向吹过电缆,求电塔承受的力。已知空气的密度为1.29kg/m3,空气的粘度为.7×10-5Pa·s,假设电缆之间无干扰。(76.44kN)
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