水力学习题集 

第4章 相似原理与量纲分析

一、选择题

1.速度v、长度l、重力加速度g的无量纲组合是( )

v2lvvlgl。

A.g ;B.gl; C. gv ; D.

2.速度v、密度ρ、压强p的无量纲的组合是( )

ρvρppvA.v ;B.p; C .ρ2p2 ;D. ρv。

3.速度v、长度l、时间t的无量纲组合是( )

lvtl2A.lt ; B.vl;C.vt;D.vt。

4.压强差Δp、密度ρ、长度l和 流量Q的无量纲组合是( )

A.

5.进行水力模型实验,要实现有压管流的动力相似,应选用的准则是( ) A.雷诺准则;√ B.弗劳德准则;C.欧拉准则。

6.密度ρ,动力粘滞系数μ,流速v和长度l的无量纲组合是( )

ρQ2?pl?Qρl?plQ2?pl2。 ?pQ ; B.; C.ρ;D.

μvdρvdρd2ρv2dA.ρ ;B.μ;C.μ; D .vμ 。

7.雷诺数的物理意义表示( )

A.粘滞力与重力之比;B.重力与惯性力之比; C.惯性力与粘滞力之比;D.压力与粘滞力之比。 8.明渠水流模型实验,长度比尺为4.模型流量应为原型流量的( ) 1111A.2; B.8; C.4; D.32。 9..压力输水管模型实验,长度比尺为8,模型水管的流量应为原型输水管流量的( ) 1111A.2; B. 8; C.4;D.16。

10、水流在紊流粗糙区时,要做到模型与原型流动的重力和阻力相似,只要模型与原型的相对粗糙度相等,进行模型设计时就可用 ( )

15 A 雷诺相似准则 B 佛汝德相似准则 C 欧拉相似准则 D 韦伯相似准则

11、佛汝德相似准则考虑起主导作用的力是 ( )

A重力 B表面张力 C粘滞阻力 D紊动阻力

12、雷诺相似准则考虑起主要作用的力是 ( )

A重力 B压力 C 粘滞阻力 D 紊动阻力 二、判断填空题

1、模型中测得闸孔收缩断面处的平均流速vm=1.5m/s,采用的长度比尺λl=25,则原型中收缩断面处的平均流速vp=37.5m/s,是否正确______________________。

2、沿程水头损失系数λ的量纲与谢才系数c的量纲相同,是否正确______________________。

3、某模型按雷诺相似准则设计,模型长度比尺 λl =10,选用的模型液体与原型相同。若测得模型某断面平均流速 vm=100 cm/s,则原型中相应的平均流速 vP=____________________________。

3

4、某溢洪道按重力相似准则设计模型,模型长度比尺 λl=50。如原型流量 qvP=1500 m/s,则模型流量 qm=______________________。 三、计算题

1.试将F,l,V,ρ整理成为无量纲数

2.流线型潜没物体在不可压缩流体运动中所受阻力F与物体速度、线性尺寸、流体密度、动力粘性系数有关,试分别用瑞利法、 ?定理推导阻力的表达式。

3.图示为弧形闸门放水时的情形。已知水深h=6m。模型闸门是按长度比例尺Cl?120制作的,实验时的开度与模型的相同。试求流动相似时模型闸门前的水深。在模型实验中测得

v'?2.0msq'V?3?10?2m3s收缩截面的平均流速,流量,水作用在闸门上的力

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F'?102N,绕闸门轴的力矩M'?120N?m。试求在原型上收缩截面的平均流速、流量以及

作用在闸门上的力和力矩。

4.有一轿车,高hp=1.5m,在公路上行驶,设计时速vp=108km/h,拟通过风洞中模型实验来确定此轿车在公路上以此速行驶时的空气阻力。已知该风洞系低速全尺寸风洞(Cl=3/2),并假定风洞试验段内气流温度与轿车在公路上行驶时的温度相同,试求:风洞实验时,风洞实验段内的气流速度应安排多大?通过风洞模型实验,获得模型轿车在风洞实验段中的风速为45m/s时,空气阻力为1000N,问:此轿车以108km/h的速度在公路上行驶时,所受的空气阻力有多大?

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第5章水头损失

一、判断题

1、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。 ? ? 2、圆管紊流的动能校正系数大于层流的动能校正系数。 ? ? 3、紊流中存在各种大小不同的涡体。 ? ? 4、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。 ? ? 5、谢才公式既适用于有压流,也适用于无压流。 ? ? 6、????u'u'只能代表 X 方向的紊流时均附加切应力。 ? ?

xy7、临界雷诺数随管径增大而增大。 ? ? 8、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。 ? ? 9、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。 ? ? 10、管道突然扩大的局部水头损失系数 ? 的公式是在没有任何假设的情况下导出的? ? 11、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。 ? ? 11、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。 ? ? 12、公式???gRJ 即适用于管流,也适用于明渠水流。 ? ? 13、在逐渐收缩的管道中,雷诺数沿程减小。 ? ? 14、管壁光滑的管子一定是水力光滑管。 ? ? 15、在恒定紊流中时均流速不随时间变化。 ? ? 16、恒定均匀流中,沿程水头损失 hf 总是与流速的平方成正比。 ? ? 17、粘性底层的厚度沿流程增大。 ? ? 18、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。 ? ? 19、当管径和流量一定时,粘度越小,越容易从层流转变为紊流。 ? ? 20、紊流的脉动流速必为正值。 ? ? 21、绕流阻力可分为摩擦阻力和压强阻力。 ? ? 22、有一管流,属于紊流粗糙区,其粘滞底层厚度随液体温度升高而减小。 ? ? 23、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。 ? ? 24、沿程水头损失系数总是随流速的增大而增大。 ? ? 25、边界层内的流动也有层流与紊流之分。 ? ? 26、当雷诺数 Re很大时,在紊流核心区中,切应力中的粘滞切应力可以忽略。 ? ? 二、选择题

1、其它条件不变,层流内摩擦力随压力的增大而 ( ) ⑴ 增大 ; ⑵ 减小 ; ⑶ 不变 ; ⑷ 不定 。 2、按普朗特动量传递理论, 紊流的断面流速分布规律符合 ? ? ? 1 ? 对数分布 ; ? 2 ? 椭圆分布 ? 3 ? 抛物线分布 ? 4 ? 直线分布 。 3、其它条件不变,层流切应力随液体温度的升高而 ? ? ? 1 ? 增大 ; ? 2 ? 减小 ; ? 3 ? 不变 ; ? 4 ? 不定 。 4、其它条件不变,液体雷诺数随温度的增大而 ? ? ? 1 ? 增大 ; ? 2 ? 减小 ; ? 3 ? 不变 ; ? 4 ? 不定 。 5、谢才系数 C 与沿程水头损失系数 ? 的关系为 ? ? ? 1 ? C 与 ? 成正比 ;? 2 ? C 与 1? ? 成正比 ? 3 ? C 与 ?2 成正比;? 4 ? C 与

1

?成正比 。

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6、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 ? ? ? 1 ? qvA > qvB ; ? 2 ? qvA = qvB ; ? 3 ? qvA < qvB ; ? 4 ?不能确定大小 。 7、圆管紊流附加切应力的最大值出现在 ? ? ? 1 ? 管壁 ; ? 2 ? 管中心 ? 3 ? 管中心与管壁之间 ; ? 4 ? 无最大值 。 8、粘滞底层厚度 ? 随 Re 的增大而 ? ? ? 1 ? 增大 ; ? 2 ? 减小 ;? 3 ? 不变 ; ? 4 ? 不定 。 9、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:? ?

? 1 ? ?0圆 ? ?0方 ? ?0矩 ,qv圆 ? qv方 ? qv矩 ; ? 2 ? ?0圆 < ?0方 < ?0矩 ,qv圆 < qv方 < qv矩 ; ? 3 ? ?0圆 ? ?0方 ? ?0矩 ,qv圆 < qv方 < qv矩 ; ? 4 ? ?0圆 < ?0方 < ?0矩 ,qv圆 ? qv方 ? qv矩 。

10、圆管均匀层流与圆管均匀紊流的 ? ? ? 1 ? 断面流速分布规律相同 ; ? 2 ? 断面上切应力分布规律相同 ; ? 3 ? 断面上压强平均值相同 ; ? 4 ? 水力坡度相同 。

11、紊流内部结构分区的判别参数是 ? ? ? 1 ? 管壁绝对粗糙度 ; ? 2 ? 管壁相对粗糙度 ;

? 3 ? 粘滞底层厚度与管壁绝对粗糙度之比 ; ? 4 ? 雷诺数 。 12、图示两管道的管长 L 、管径 d 、流量 qv 及水温均相同,但测压管 水面差 h1 >h2 ,则两管糙率 n1 与n2 的关系为? ?

? 1 ? n1 > n2; ? 2 ? n1 < n2 ; ? 3 ? n1 = n2 ; ? 4 ? 无法确定 。 13、谢才系数 C 的量纲是: ? ? ? 1 ? L ; ? 2 ? LT ; ? 3 ? LT; ? 4 ? ? 1? 无量纲量。

?1?1121214、如图A、B二种截面管道,已知二管长度相同,通过流量相同,沿程水头损失系数相同,则二管道的沿程水头损失 ? ? ? 1? hfA ? hfB; ? 2? hfA ? hfB; ? 3? hfA ? hfB ; ? 4? 尚不能确定大小。

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