水力學(xué)(聞德蓀)習(xí)題答案第六章分析解析

1、h，兩斷面間沿程水頭損失，則:(a)k選擇題(單選題)1. 水在垂直管內(nèi)由上向下流動，測壓管水頭差(a) hf=h；( b) hf=h+l ； ( c) hf=l h；( d) hf=l。2. 圓管流動過流斷面上切應(yīng)力分布為：(b)(a)在過流斷面上是常數(shù)； (b)管軸處是零，且與半徑成正比;(c)管壁處是零，向管軸線性增大；(d)按拋物線分布。3. 圓管流的雷諾數(shù)(下臨界雷諾數(shù))：(d)(a)隨管徑變化；(b)隨流體的密度變化；(c)隨流體的黏度變化；(d)不隨以上各量變化。4.在圓管流中，紊流的斷面流速分布符合:(d)(a)均勻規(guī)律；(b )直線變化規(guī)律；(c)拋物線規(guī)律；(d )對數(shù)曲線

2、規(guī)律。5. 在圓管流中，層流的斷面流速分布符合：(c)(a)均勻規(guī)律；(b)直線變化規(guī)律；(c)拋物線規(guī)律；(d)對數(shù)曲線規(guī)律。6. 半圓形明渠半徑r o=4m,水力半徑為：(c)(a) 4m；( b) 3m；( c) 2m；( d) 1m。7. 變直徑管流，細(xì)斷面直徑為di，粗?jǐn)嗝嬷睆絛2=2di，粗細(xì)斷面雷諾數(shù)的關(guān)系是：(d)(a) Re=0.5 Re2；( b) Re= Re2；( c) Re=1.5 Re2；( d) Re=2 Re?。8. 圓管層流，實測管軸線上流速為4m/s，則斷面平均流速為：(c)(a) 4 m/s ； ( b) 3 .2m/s ； ( c) 2 m/s ； (

3、d) 1 m/s。9. 圓管紊流過渡區(qū)的沿程摩阻系數(shù)X : ( c)(a)與雷諾數(shù) Re有關(guān)；(b)與管壁相對粗糙ks/d有關(guān)；(c)與Re及ks/d有關(guān)；(d)與Re和管長L有關(guān)。10. 圓管紊流粗糙區(qū)的沿程摩阻系數(shù)X : ( b)(a)與雷諾數(shù) Re有關(guān)；(b)與管壁相對粗糙ks/d有關(guān)；(c)與Re及ks/d有關(guān)；(d)與Re和管長L有關(guān)。11. 工業(yè)管道的沿程摩阻系數(shù)X，在紊流過渡區(qū)隨雷諾數(shù)的增加：(b)（a）增加；（b）減?。唬╟）不變；（d）不定計算題【6.12】水管直徑d=10cm,管中流速v=1m/s,水溫為10C，試判別流態(tài)。又流速等于多少時，流態(tài)將發(fā)生變化？解：查表得 10

4、 時水 v2000.0462?3600 1.20m3/sQc為紊流【6.14】有一矩形斷面的小排水溝,水深 15cm，底寬20cm，流速0.15m/s，水溫10C，試判別流態(tài)。解：查表得 10。時水=1.31 10-6 m2/s20 15R 二衛(wèi)6cmb 2h 20 2 15Re 二哩=0.15 吧 二 6870575 為紊流v 1.310【6.15】輸油管的直徑d=150mm，Q=16.3m3/h，油的運動粘度v=0.2cm/s，試求每公里管長4 16.34Q的沿程水頭損失。22二 0.2563 m二 d 3.14 0.153600O.2563 15=19220.2 1064 _ 64 Re

5、 一1922=0.03332 2.l v1000 0.2563hf0.03330.744 md 2g0.1519.6【6.16】應(yīng)用細(xì)管式粘度計測定油的粘度。已知細(xì)管直徑d=8mm,測量段長l=2m，實測油的流量Q=70cm3/s，水銀壓差計讀值hp=30cm，油的密度p =901kg/m3。試求油的運動粘度v和動力粘度 由（0.743 cm2/s尸8.56 X 10-需/ s)解:列細(xì)管測量段前后斷面1、2)伯努利方程，化hfP1一1 hp宓0110.3 = 4.23m設(shè)為層流v = 4Q 47010 色2-：0.008=1.39m/ s2 2,64 l v64u l vhfRed 2g v

6、d d 2g=hf2gd64lv= 4.2322 9.8 0.00864 2 1.3952 ，-= 2.98 10 一 m s門=901 2.98 105 =0.02685Pa sRe =亠需翠=373.1 v 2300層流，計算成立?！?.17】為了測定圓管內(nèi)徑，在管內(nèi)通過運動粘度v為0.013cm2/s的水，實測流量為35cni/s，長15m管段上的水頭損失為2cm水柱，試求此圓管的內(nèi)徑。（1.94cm）解：先按層流計算,由泊肅葉公式Q =上2，冗。?得8 口8Ql8 .13 35 1500 797cm3.14 980 28七4:gJ ghfd =2r0 = 1.94 cm4 35檢驗是否

7、為層流4Q1769 ： 2300v vnd 0.013.11.94是層流,說明計算正確【6.18】油管直徑為75mm已知油的密度為901kg/m3，運動粘度為0.9cm2/s在管軸位置安放連接水銀壓差計的皮托管，水銀面高差hp=20mm試求油的流量。（5.19L/S ；）解：皮托管測定的是管軸處的速度19.6 x （I3600 1） x 0.02 = 2.35 m/s以管軸處速度為特征流速計算雷諾數(shù)901RUd = 2.35 呼5 = 1958 ： 2300 流動是層流 v9況10 一v = u =1.175 m/s2：d“175 314 .0752=0.00519 m3/s = 5.19 L

8、/s【6.19】自來水管長600m直徑300mm鑄鐵管道，通過流量60nVh，試用穆迪圖計算沿程水頭損失。（0.176m）解：鑄鐵管道,取 ks=1.25mm （平均值）ks1.25 =4.1 103d 300v 亠 4 60/3600 7236 m/sJ23.14 0.32Rvd=0_3=5.4 10461.31 10查穆迪圖得，-0.031 -0.031 600 a236 =0.176 md 2g0.319.6【6.20】鋼筋混凝土輸水管直徑為 300mm長度為500m沿程水頭損失為1m試用謝才公式求管道中流速。（0.59m/s）解：查表，取n=0.135dR = = 0.075 m4hf

9、1J =0.002l 5001 1 / 6C R =48.10n管中流速 v = C RJ 二 0.59 m/s【6.21】矩形風(fēng)道的斷面尺寸為1000mm(1 + Z )d/ 入)解：由伯努利方程得2 2 2h 上(D2g2g2g由連續(xù)性方程得di2v2; Md2=h*1葺一(1號)2山知呂2g d2d2 g d2 d22丄 d(h)di，由0= 2二 1=0 d2 二 2did(d2)d22. v1hmax-4g【6.26】水箱中的水經(jīng)管道出流，已知管道直徑為25mm長度為6m水位H=13m沿程摩阻系數(shù)為入=0.02，試求流量及管壁切應(yīng)力t。( 3.12L/S ; 101.12N/m2)解

10、：由伯努利方程得v vH進(jìn)2g 2gl v2d亦1 0.5 0.020.02519.6 13=6.36 m/sn1L1i-r流量：2 2d3.14 0.0253/Q = v= 6 36 x= 0.00312 m Is = 3.12 L/s441hfld 2g= 0.020.0256.36219.6= 1.65.0gRJ =1000 9.81.65 =101.1 Pa【6.27】水管直徑為50mm 1、2兩斷面相距15m高差3m,通過流量Q=6L/s，水銀壓差計讀值為250mm試求管道的沿程摩阻系數(shù)解:4Q 4 0.0062 2d3.14 0.05二 3.06 m/shf =(-1)hp =12

11、.6 0.23.15mhf 3.15 0.05 19.6I v2 一 15 3.062=0.022d 2g【6.28】兩水池水位恒定，已知管道直徑 d=10cm,管長l=20m,沿程摩阻系數(shù) 入=0.042 ,局部損失系數(shù)Z彎=0.8，z閥=0.26，通過流量解:八也=4 .65 =8.28 m/s2 2二d3.14 0.1由伯努利方程得,b,b,bIH =(進(jìn) 3彎閥出 一)d 2g2208 28-(0.5 3 0.8 0.26 1 0.042)0.119.6= 43.9 m【6.29】水池中的水經(jīng)彎管流入大氣中。已知管道直徑d=100mm水平段AB和傾斜段BC的長度均為l=50m,高差h1

12、=2m h2=25m BC段設(shè)有閥門，沿程阻力系數(shù) 入=0.035 ,管道入口及轉(zhuǎn)彎局部阻力不計。試求：為使 AB段末端B處的真空高度不超過7m閥門的局部水頭損失系數(shù)Z最小應(yīng)是多少？此時的流量是多少？解列伯努利方程hih22 2 2v 2l v . v+Z+ U2g d 2g 2g2 25 =(1 0.035 100匸0.12g= 19.52 | 2Pb v 、 l v h 1Pg 2g d 2g50 v22 = -7(10.035) 0.1 2gv =3.09m/sq=v工=0.0243 m3/s4【6.30】風(fēng)速20m/s的均勻氣流，橫向吹過高 H=40m直徑d=0.6m的煙囪，空氣的密度p=1.20kg/m3，溫度為20 T，求煙囪所受風(fēng)力。解: Re20 0.65 =7.6 105v 1.57漢10一查圖表得CD =0.4pv2Fd -CdA21.20 漢 202= 0.40.6 40 =2304 N2【6.31】有兩輛迎風(fēng)面積相同A=2m的汽車。其一為20世紀(jì)20年代的老式車，其阻力系數(shù)C=0.8。另一為20世紀(jì)90年代有良好外形的最新式車，其阻