1 习题课

第一章总复习本章总体框架图主要公式静力学方程式：连续性方程：（不可压缩流体）（圆管内）要求能够对管路进行计算和分析。机械能衡算方程：管路计算阻力计算：直管简单管路局部2211gzpgzp222211dudu2211AuAu212222121122fehpugzWpugz)/(Re,Re642h2dfudlf湍流：层流：2222uhudlhfef)5.0,5.0(出入复杂管路设计型计算操作型计算主要公式ρgzpPconstρρgzpρP）（ρρRgh0f21PPfhuuρρRg）（22)(2122210PP静力学基本方程：虚拟压强：非等径直管中稳态流动：等径直管中稳态流动：连续介质模型、等压面、牛顿粘性定律、粘度及其影响因素、雷诺数/层流与湍流的本质区别、因次分析法、边界层概念（普兰特边界层理论）、边界层厚度、边界层的形成和发展、边界层分离、脉动、层流底层压差计、流量计等结构及测量原理。重要概念1、当不可压缩理想流体在水平放置的变径管中作稳定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力______（A）不变（B）增大（C）减小（D）不确定2、水在内径一定的圆管中稳定流动，若水的质量流量保持恒定，当水温升高时，Re值将______（A）不变（B）增大（C）减小（D）不确定3、层流和湍流的本质区别是______（A）湍流流速大于层流流速（B）流动阻力大的为湍流（C）层流的雷诺数小于湍流的雷诺数（D）层流无径向脉动，而湍流有径向脉动CBD5、在皮托管工作时，测压孔正对流体流动方向所测压力代表该处的______，此时侧壁小孔所测压力代表该处的______。（A）动压，静压；B）动压，动压与静压之和；（C）动压与静压之和，静压（D）静压，动压与静压之和；1、当不可压缩理想流体在水平放置的变径管路中作稳定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力。(A)不变(B)增大(C)减小(D)不确定2、水在内径一定的圆管中稳定流动，若水的质量流量保持恒定，当水温升高时，Re值将。(A)不变(B)增大(C)减小(D)不确定3、、层流与湍流的本质区别是。(A)湍流流速大于层流流速；(B)流动阻力大的为湍流；(C)层流的雷诺数小于湍流的雷诺数；(D)层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。4、如图所示，水流过一段等径水平管子，在A、B两处放置相同压差计（测压点等高），其读数分别为R1、R2，则。(A)R1R2(B)R1=R2(C)R1R2(D)R2=R1+2r15、如图所示的并联管路，各支管及其总管阻力间的关系应是。(A)BAfBAfhh21)()(；(B)BAfBAfBAfhhh21)()()(；(C)BAfBAfBAfhhh21)()()(；(D)BAfBAfBAfhhh21)()()(。4、如图所示，水流过一段等径水平管子，在A、B两处放置相同的压差计（测压点等高），其读数分别为R1，R2，则______（A）R1R2（B）R1=R2（C）R1R2（D）R2=R1+2r16、流速增加一倍后流体在圆管内仍作层流流动，则流动阻力损失为原来的______倍。BC27．滞流内层越薄,则以下结论是正确的。A．近壁面处速度梯度越小B．流体湍动程度越低C．流动阻力越小D．流动阻力越大8．流体流过两个并联管路管1和2，两管内均呈滞流。两管的管长L1=L2、管内径d1=2d2，则体积流量V2/V1为。A．1/2；B．1/4；C．1/8；D．1/16D9.管路设计的正确思路应是___________。A.尽量选用低流速，以减少动力消耗费用（操作费用）B.尽量选用高流速，以减少管道费用（设备费用）C.应选择适宜的流速，使设备费和操作费之和为最少CD10.水在圆形直管中作完全湍流时，当输送量、管长和管子的相对粗糙度不变，仅将其管径缩小一半，则阻力变为原来的（）倍。A.16B.32C.不变11.已知直圆管内流动阻力损失与流速的平方成正比，则其流动形态为_________________。A.层流B.湍流C.完全湍流C12.相同管径的圆形管道中，分别流着粘油和清水，若雷诺数Re相等，二者的密度相差不大，而粘度相差很大，则油速（）水速。A大于；B等于；C小于13.流体流动时产生内摩擦力的根本原因是______________。A.流动速度大于零B.管边不够光滑C.流体具有粘性CBA14.流体在管内作湍流流动时，层流内层的厚度随Re数的增大而___________。A.增厚B.减薄C.不变B15.U形管压差计测得_______________。A.AB间的阻力损失B.A、B间的压强差C.A、B间的位头差和阻力损失D.A、B间的位差A16.随着流量的增大，流体通过哪种流量计时，其压降变化幅度最小？A.孔板流量计B.文丘里流量计C.转子流量计C17.转子流量计的主要特点是______________。A.恒截面、恒压差B.恒流速、恒压差C.恒流速、变压差D.变流速、变压差B（3）当两段管路中流体均作湍流流动时，并取λ(1)＝λ(2)，则V(1)/V(2)=（）Ａ、2；Ｂ、4;Ｃ、8;Ｄ、1/2;Ｅ、1/4（2）当管路中流体均作层流流动时，V(1)/V(2)=（）Ａ、2；Ｂ、4;Ｃ、8;Ｄ、1/2;Ｅ、1（1）h(f1)/h(f2)＝（）Ａ、2；Ｂ、4;Ｃ、1/2;Ｄ、1/4;Ｅ、118.有一并联管路如图所示，两段管路的流量、流速、管径、管长及流动阻力损失分别为V(1)、u(1)、d(1)、L(1)、h(f1)及V(2)、u(2)、d(2)、L(2)、h(f2)。若d(1)=2d(2)，L(1)=2L(2)，则CBＥ1.如图1所示，液体在等径倾斜管中稳定流动，则阀的局部阻力系数ξ与压差计读数Ｒ的关系式为_______。gRuhf)(2022.流体在流动过程中，由于速度的大小和方向发生变化而引起的阻力，称为______________阻力形体3.流体在水平等径直管中流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的____项。P/4.一般情况下，温度升高，气体的粘度___________，液体的粘度_____________。升高降低1、粘性是流体的物性之一，无论是静止的还是流动的流体都具有粘性。（）2、尽管粘性是流体的物性之一，但只有流动的流体才考虑粘性的影响，对静止的流体可不考虑粘性的影响。（）3、U型压差计测量的是两截面间静压强的差值。（）4、流体在圆形管道中作稳态流动，流速会因内摩擦力的存在而减速。（）5、孔板流量计工作时，流体在流过孔板前后的静压强差不变。（）6、转子流量计工作时，流体作用在转子上下截面间的静压强差不变。（）√√××√×1、如图所示，在两个压强不同的密闭容器A，B内充满了密度为ρ的液体，两容器的上部与下部分别连接两支规格相同的U行管水银压差计，连接管内充满密度为ρ的液体。试回答：（1）判断1-2，2-3，3-4及5-6，6-7，7-8等对应截面上的压强是否相等；（2）两压差计读数R与H的关系。（1）1-2，3-4及5-6，6-7为等压面（2）R=H2、20℃的清水以一定流速从细管流入粗管（如本题附图所示），测得U形管压差计读数为R。保持管内流动状况不变，将管路从水平放置改为垂直放置，U形管压差计的读数将如何变化？'RR3、某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面1-1’的压强、流速也相等（阀门全开）。问：（1）在三种情况中，下游截面2-2’的流速是否相等？（2）在三种情况中，下游截面2-2’的压强是否相等？如果不等，指出哪一种情况的数值最大，哪一种情况中的数值最小？其理由何在？fhpp21cfbfafhhh,,,cbauuucbappp,2,2,2（1）（2）4、本题附图中所示的高位槽液面维持恒定，管路中ab和cd两段的长度、直径及粗糙度均相同。问：（1）液体通过ab和cd两管段的能量损失是否相等？（2）此两管段的压强差是否相等？并写出它们的表达式；（3）两U管压差计的指示液相同，压差计的读数是否相等？22udlhf）（ε/dRe,f解：(1)cdabcd,fab,fhh（2）此两管段的压强差是否相等？并写出它们的表达式；fhρ21PP-dcbaPPPPcdababpglp＋cd,fab,fhhcdabpp（3）两U管压差计的指示液相同，压差计的读数是否相等？fρhgR）（021PP-21RR5、上题图示的管路上装有一个阀门，如减小阀门的开度。试讨论：（1）液体在管内的流速及流量的变化情况；（2）液体流经整个管路系统的能量损失情况。1.关小阀门，局部阻力加大，管内流速及流量均变小。2.E1=E2+hf整个管路系统的能量损失不变（包括出口阻力）。答：6、已知：管内径为50mm，管路总长为l，且lle，流量为Vh，水塔水面与送水管出口间的垂直距离为h。今用水量增加50%，需对送水管进行改装。有如下三种改装方案，试分析这些建议的效果。假设在各种情况下，摩擦系数变化不大，水在管内的动能可忽略。（1）有人建议将管路换成内径为75mm的管子（见附图a）。后前＝f,f,hh2222'u'dludld'du'u7562515222..d'du'uVV.h'h解：（2）有人建议将管路并联一根长度为l/2、内径为50mm的管子（见图b）。（增加26.5%）解：设改装后支管流速为u′，则总管流速为2u′后前＝f,f,hh22udlh,f＝前2222222)'u(d/l'ud/lh,f＝后u.'u52126515222..u'uVVh'h（3）有人建议将管路并联一根长度为l、内径为25mm的管子（见附图c）。（增加17.7%）后前＝f,f,hh22udlh,f＝前2222'udl'udlhBBAA,f＝后1771222.udduduVVBBAAh'hu.'u,u'uBA50其中：解：7、如图所示，槽内水面维持不变，水从B、C两支管排出，各管段的直径、粗糙度阀门型号均相同，槽内水面与两支管出口的距离均相等，水在管内已达完全湍流状态。试分析：(1)两阀门全开时，两支管的流量是否相等？c,fcB,fBhEhEE111c,fB,fhh11cBEECBVV11BBCC解：选择高位槽液面为1-1截面，B，C支管出口内侧为B-B和C－C截面，有：其中：（2）若把C支管的阀门关闭，这时B支管内水的流量有何改变？（3）当C支管的阀门关闭时，主管路A处的压强比两阀全开时是增加还是降低？答：（2）B支管内水的流量增大（但小于两支管均全开时的流量和）。（3）增加（主管能量损失及管内动能比原来减小）。BBCC118、如附图所示，水由位于水箱底部、孔径d为30mm的泄水孔排出。若水箱内水面上方保持20mmHg真空度，水箱直径D为1.0m，盛水深度1.5m，试求(1)能自动排出的水量及排水所需时间；(2)如在泄水孔处安装一内径与孔径相同的0.5m长的导水管（虚线所示），水箱能否自动排空及排水所需时间（管内阻力忽略不计。）HD1.5mdp真解：（1）设t时刻水箱内水深度为H，孔口水流速度为u0，以孔口面为基准面，在水面1-1与孔口内侧截面2-2间列柏努利方程，有:P2=pa;p1=pa-p真2222222111upgzupgz220upgHppaa真gHpu真20z1-z2=H;u1=0;u2=u01122HD1.5mdp真(1)能自动排出的水量及排水所需时间；gHpu真20gHρp真当u0=0m27.081.91000103.101760203gpH真即时32