【考研类试卷】水力学(流动阻力与水头损失)-试卷1及答案解析.doc
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1、水力学(流动阻力与水头损失)-试卷 1 及答案解析(总分:80.00,做题时间:90 分钟)一、单项选择题(总题数:7,分数:14.00)1.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)_2.如图 4-7 所示,管道断面面积均为 A(相等),断面形状分别为圆形、方形和矩形,其中水流为恒定均匀流,水力坡度 J 相同,则三者的边壁切应力 0 的相互关系如下,如果沿程阻力系数 也相等,则三管道通过的流量的相互关系如下_。 ( ) (分数:2.00)A. 0 圆 0 方 0 矩 ,q v 圆 q v 方 q v 矩B. 0 圆 0 方 0 矩 ,q v 圆 q v 方 q
2、v 矩C. 0 圆 0 方 0 矩 ,q v 圆 q v 方 q v 矩D. 0 圆 0 方 0 矩 ,q v 圆 q v 方 q v 矩3.圆管均匀层流与圆管均匀紊流的_。 ( )(分数:2.00)A.断面流速分布规律相同B.断面上切应力分布规律相同C.断面上压强平均值相同D.水力坡度相同4.紊流内部结构分区的判别参数是_。 ( )(分数:2.00)A.管壁绝对粗糙度B.管壁相对粗糙度C.黏滞底层厚度与管壁绝对粗糙度之比D.雷诺数5.谢才系数 C 的量纲是_ ( )(分数:2.00)A.LB.L 1/2 T -1C.L -1 T 1/2D.无量纲6.如图 48 所示,A、B 两种截面管道,已
3、知两管长度相同,通过流量相同,沿程水头损失系数相同,则两管道的沿程水头损失为_。 ( ) (分数:2.00)A.h fA h fBB.h fA =h fBC.h fA h fBD.尚不能确定大小7.边界层的外边界线可看成是_。 ( )(分数:2.00)A.一条流线B.一条迹线C.有旋流动与有势流动的分界线D.层流与紊流的分界线二、填空题(总题数:5,分数:10.00)8.填空题请完成下列各题,在各题的空处填入恰当的答案。(分数:2.00)_9.圆管沿程水头损失系数 的影响因素分别是_。 层流 =f ( ) 紊流光滑区 =f( ) 紊流过渡区 =f( ) 紊流粗糙区 =f( )(分数:2.00)
4、_10.推导管道突然扩大的局部水头损失系数 公式时的假设条件有:_,_,_.(分数:2.00)_11.在紊流光滑区,沿程水头损失系数 与相对粗糙度无关的原因是_。(分数:2.00)_12.紊流型态可分为 3 个流区,其判别标准是:光滑区_,过渡区_,粗糙区_。(分数:2.00)_三、计算题(总题数:28,分数:56.00)13.有 3 根直径相同的输水管,直径 d=100mm,通过的流量均为 Q=0015m 3 s,管长均为 l=1000m,各管的当量粗糙度分别为 1 =01mm, 2 =04mm, 3 =3mm,水温为 20,求各管中的沿程水头损失 h f ,水力坡度 J,摩阻流速 u *
5、和各管中损失的功率。(分数:2.00)_14.有一梯形断面的渠道,已知:底宽 b=10m,均匀流水深 h=3m,边坡系数 1:1,渠道的粗糙系数(即糙率)n=002,通过的流量 Q=39m 3 s,试求在每公里渠道长度上的水头损失及沿程水头损失系数。(分数:2.00)_15.如图 43 所示有两个水池。其底部以一水管连通。在恒定的水面差 H 的作用下,水从左水池流人右水池。水管直径 d=500mm,当量粗糙度=06mm,管总长 l=100m,直角进口,闸阀的相对开度为 ,90缓弯管的转弯半径 R=2d,水温为 20,管中流量为 05m 3 s。求两水池水面的高差 H。 (分数:2.00)_16
6、.设计一给水管道,其直径 d 已定,今就其长度 l 研究和两种方案,第方案比第方案短 25。若水塔的水面高程不变,另因水管都很长,可以不计局部水头损失和流速水头,试就光滑管和完全粗糙管两种流区情况分别推求两种方案的流量比 Q Q 。(分数:2.00)_17.如图 44 所示用水泵从蓄水池中抽水,蓄水池中的水由自流管从河中引入。自流管长 l 1 =20m,管径d 1 =150mm,吸水管长 l 2 =12m,管径 d 2 =150mm,两管的当量粗糙度均为 06mm,河流水面与水泵进口断面中点的高差 h=20m。自流管的莲蓬头进口,自流管出口入池,吸水管的带底阀的莲蓬头进口以及吸水管的缓弯头的局
7、部水头损失系数依次为 1 =02, 2 =10, 3 =60, 4 =03,水泵进口断面处的最大允许真空高度为 60m 水头。求最大的抽水流量。水温为 20。 (分数:2.00)_18.有一圆形断面有压隧洞,长 l=200m,通过流量 Q=700m 3 s,如果洞的内壁不加衬砌,其平均直径 d 1 =78m,糙率 n=0033;如果用混凝土衬砌,则直径 d 2 =70m,糙率 n=0014;试问衬砌方案比不衬砌方案沿程水头损失减少多少?(分数:2.00)_19.如图 45 所示,某新铸铁管路,当量粗糙度=03mm,管径 d=200mm,通过流量 Q=006m 3 s,管中有一个 90折角弯头,
8、今欲减少其水头损失拟将 90折角弯头换为两个 45折角弯头,或者换为一个缓弯 90角弯头(转弯半径 R=1m),水温为 20。试求:(1)三种弯头的局部水头损失之比;(2)每个弯头的局部水头损失相当于多长管路的沿程水头损失。 (分数:2.00)_20.流速由 v 1 变为 v 2 的突然扩大管道,为了减小水头损失,可分为两次扩大,如图 46 所示。问中间段流速 v 取多大时,所产生的局部水头损失最小?若没有采用两次扩大,则一次扩大的水头损失为多少? (分数:2.00)_21.直径 d=1cm 的小球,在静水中以匀速 v=04ms 下沉,水温为 20,试求:(1)小球受的阻力 F;(2)小球的比
9、重 s。(分数:2.00)_22.底宽与水深均为 a 的矩形断面明渠和边长为 a 的正方形管道中通过水流时,假定水力坡度相同,试求它们的边壁切应力之比 1 2 ;再假定沿程水头损失系数 亦相同,求它们的流量之比 Q 1 Q 2 。(分数:2.00)_23.如图 4-9 所示,动力黏滞系数为 的液体在宽度为 b 的矩形断面明渠中作层流运动。已知液体深度为h,流速分布方程 u=u 0 1 一(yh) 2 ,式中 u 0 为表面流速。坐标 y 由液面铅直向下。若 、b、u 0 为已知,求: (1)断面平均流速; (2)渠底切应力。 (分数:2.00)_24.如图 4-10 所示,圆管中的流速分布为
10、u=u m (1 一 rr 0 ) 1/7 。式中:u m 为管中最大流速;r 0 为管道半径,r 为任一液层处的半径。试计算:(1)断面平均流速 v 与 u m 的比值;(2)点流速恰好等于断面平均流速处的半径 r cp 与 r 0 的比值。 (分数:2.00)_25.有一圆形断面输水隧洞,长度 L=500m,直径 d=5m。当通过流量 Q=200m 3 s 时,沿程水头损失 h f =758m。求沿程水头损失系数 。(分数:2.00)_26.图 4-11 所示为一倾斜放置的等直径输水管道。已知管径 d=200mm,A、B 两点之间的管长 L=2m,比压计液面差h=02m。油的重度 0 =8
11、600Nm 3 。求: (1)A、B 两点之间的沿程水头损失 h f ;(2)A、B 两点的测压管水头差;(3)圆管边壁的切应力 0 ,并绘出圆管断面的切应力分布图。 (分数:2.00)_27.如图 4-12 所示,管道出口段长 l=2m,d=01m,通过 =1000kgm 3 的流体,流量 Q=002m 3 s,已知 h=18m。求:(1)管道壁面切应力 ;(2)该管段的沿程水头损失系数 。 (分数:2.00)_28.带有两个 90转弯的管道,直径 d=100mm,长度 l=10m,沿程水头损失系数 =0037,转弯的局部水头损失系数 =029,现取消两弯段,但管长和管段两端的总水头差均不变
12、。问流量能增加百分之几?(分数:2.00)_29.在直径 d=32mm 的管路中,流动着液压油,已知流量为 3Ls,油液运动黏度 v=3010 -2 cm 2 s,试确定:(1)流动状态;(2)在此温度下油的临界速度。(分数:2.00)_30.如图 413 所示,用管径 d=75mm 的管道输送重油,已知 1 =883kNm 3 ,运动黏度 v 1 =09cm 2 s,如在管轴线上装水银压差计的毕托管,水银液面高差 h p =20mm,求重油流量。 2 =13338kNm 3 (下标 1 为油,下标 2 为水银)。 (分数:2.00)_31.如图 414 所示,油的流量 Q=77mLs,通过直
13、径 d=6mm 的细管,在 l=2m 长的管段两端装有水银压差计,压差计读数 h p =18cm,已知水银 h =13338kNm 3 ,油的 0 =843kNm 3 ,求油的运动黏度。 (分数:2.00)_32.圆管直径 d=15cm,平均流速 v=15ms,水温 t=18,v=001062cm 2 s,已知沿程阻力系数=003,试求黏性底层厚度。若水流速度提高至 30ms, 0 如何变化?又若流速不变,管径增大到30cm, 0 又如何变化?(分数:2.00)_33.水平管直径 d=100mm,管中装一蝶阀。为测定蝶阀的局部水头损失系数 ,在蝶阀前后设有 U 形水银压差计,如图 415 所示
14、,当管中通过流量 Q=157Ls 时,水银柱高差 h=500mm,设沿程水头损失可以不计,求蝶阀在该开度时的局部水头损失系数。 (分数:2.00)_34.图 416 所示管道出口段长 l=10m,直径 d=01m,通过重度 =9800Nm 3 的流体,流量 Q=002m 3 s。已知 h=02m,h m =01m, H =136,求:(1)管道壁面切应力 ;(2)该管段的沿程水头损失系数 。 (分数:2.00)_35.某灌溉系统的塑料管道,管径 d=50mm,管长 l=5m。已测得 50s 内出口出水量为 200L,管道首末测压管水头差为 05m,求管道糙率 n 和相应的沿程水头损失系数 。(
15、分数:2.00)_36.若要一次测得圆管层流的断面平均流速,试问毕托管应放在距离管轴多远处?(分数:2.00)_37.推求圆管和宽矩形明槽在层流流速分布条件下的动量修正系数 。(分数:2.00)_38.推求指数流速分布条件下的宽矩形明槽的 ,及混合长度 l 的表达式。(分数:2.00)_39.试根据圆管层流中的 公式,水力光滑管中 公式及完全粗糙区的 (分数:2.00)_40.一直径 d=005mm、密度 s =2650kgm 3 的球形沙粒,在 20的静水中匀速下沉,求其沉速。(分数:2.00)_水力学(流动阻力与水头损失)-试卷 1 答案解析(总分:80.00,做题时间:90 分钟)一、单
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