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第四章层流和紊流及水流阻力和水头损失1、紊流光滑区的沿程水头损失系数λ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、''yuxuρτ-=只能代表 X 方向的紊流时均附加切应力。
()7、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ζ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gRJρτ=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λ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。
()27、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。
流体力学（流动状态及阻力损失）历年真题试卷汇编4流体力学（流动状态及阻力损失）历年真题试卷汇编4(总分：58.00，做题时间：90分钟)一、填空题(总题数：9，分数：18.00)1.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）________________________________________________________________ __________________________ 解析：2.(武汉大学2009年考研试题)紊流附加切应力r=_________。
（分数：2.00）________________________________________________________________ __________________________ 正确答案：(正确答案：u" x、u" y符号相反的几率很大，而τ取正值)解析：3.(武汉大学2009年考研试题)某种液体在圆管中做层流运动，如果雷诺数为400，则沿程损失系数λ=_________。
（分数：2.00）________________________________________________________________ __________________________ 正确答案：(正确答案：0．16) 解析：4.(武汉大学2008年考研试题)紊流切应力由_________和_________组成(写出名称和表达式)。
（分数：2.00）________________________________________________________________ __________________________正确答案：(正确答案：粘性切应力τ)解析：5.(武汉大学2008年考研试题)紊流光滑区的沿程水头损失系数与_________有关，紊流粗糙区的沿程水头损失系数y与_________有关。
第四章习题简答4-2 管径cm d 5=，管长m L 6=的水平管中有比重为0.9油液流动，水银差压计读数为cm h 2.14=，三分钟内流出的油液重量为N 5000。
管中作层流流动，求油液的运动粘度ν。
解: 管内平均流速为s m d Q v /604.1)4/05.0/(180/)9.09800/(5000)4//(22=⨯⨯==ππ 园管沿程损失h f 为γ(h 水银γ/油)1-=0.142(13.6/0.9-1)=2.004m园管沿程损失h f 可以用达西公式表示： g v d l h f 22λ=,对层流, Re /64=λ, 有fgdh lv 264Re 2=, 但νvd =Re , 从而lv h gd f 6422=ν, 代入已知量, 可得到s m /10597.124-⨯=ν题 4-2 图4-4 为了确定圆管内径，在管内通过s cm /013.02=ν的水，实测流量为s cm /353，长m 15管段上的水头损失为cm 2水柱。
试求此圆管的内径。
解：422222212842642642642Re 64gd lQ d d g lQ gd lv g v d l vd g v d l h f πνπννν=⎪⎭⎫ ⎝⎛==== m gd lQ d 0194.002.08.9210013.0351********4=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==∴-ππν 4-6 比重85.0s m /10125.024-⨯=ν的油在粗糙度mm 04.0=∆的无缝钢管中流动，管径cm d 30=，流量s m Q /1.03=, 求沿程阻力系数λ。
解: 当78)(98.26∆d >Re>4000时，使用光滑管紊流区公式：237.0Re221.00032.0+=λ。
园管平均速度s m d q v /4147.1)4//(2==π, 流动的33953Re ==νvd , ： 723908)(98.2678=∆d , 从而02185.0Re /221.00032.0237.=+=o λ4-8 输油管的直径mm d 150=,流量h m Q /3.163=，油的运动黏度s cm /2.02=ν,试求每公里长的沿程水头损失。
第1章绪论一、选择题1．按连续介质的概念，流体质点是指（）A .流体的分子； B. 流体内的固体颗粒；C . 无大小的几何点；D. 几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。
2．作用在流体的质量力包括（）A. 压力；B. 摩擦力；C. 重力；D. 惯性力。
3．单位质量力的国际单位是：（）A . N ；B. m/s；C. N/kg；D. m/s2。
4．与牛顿内摩擦定律直接有关系的因素是（）Ａ. 切应力和压强； B. 切应力和剪切变形速率；C. 切应力和剪切变形。
5．水的粘性随温度的升高而（）A . 增大；B. 减小；C. 不变；D，无关。
6．气体的粘性随温度的升高而（）A. 增大；Ｂ. 减小；Ｃ. 不变；D，无关。
7．流体的运动粘度υ的国际单位是（）Ａ. m2/s ；B. N/m2；C. kg/m ；D. N·s/ｍ28．理想流体的特征是（）Ａ. 粘度是常数；B. 不可压缩；C. 无粘性； D. 符合pV=RT。
9．当水的压强增加１个大气压时，水的密度增大约为（）Ａ. 200001；Ｂ. 100001；Ｃ. 40001。
10．水力学中，单位质量力是指作用在（）Ａ. 单位面积液体上的质量力；Ｂ. 单位体积液体上的质量力；Ｃ. 单位质量液体上的质量力；Ｄ. 单位重量液体上的质量力。
11．以下关于流体粘性的说法中不正确的是（）Ａ. 粘性是流体的固有属性；Ｂ. 粘性是在运动状态下流体具有抵抗剪切变形速率能力的量度Ｃ. 流体的粘性具有传递运动和阻滞运动的双重作用；Ｄ. 流体的粘性随温度的升高而增大。
12．已知液体中的流速分布µ－y Ａ.τ＝０；Ｂ.τ＝常数； Ｃ. τ＝ky 13 Ａ. 液体微团比液体质点大；Ｂ. Ｃ. 14．液体的汽化压强随温度升高而（ Ａ. 增大； Ｂ. 减小；Ｃ. 不变；15．水力学研究中，为简化分析推理， Ａ. 牛顿液体模型； Ｂ. 体模型；Ｅ. 连续介质模型。
第四章作业答案4-3水在变直径竖管中流动，已知粗管直径 d 1=300mm ，流速v 1=6m/s 。
两断面相距3m,为使两断面的压力表读值相同。
试求细管直径（水头损失不计）。
解：221122122222112222p v p v Z Z g 2g g 2gp v p v v 6 300 3 4.837m v 9.74m/sg 2g g 2g 2g 2g lh ρρρρ++=+++++=+++=+=⇒=22221121v d v d d 300235.5mm ====4—4变直径管段AB ，d A =0.2m,d B =0.4m ，高差△h=1.5m，测得p A =30kPa ，p B =40kPa ，B 点处断面平均流速v B =1.5m/s ，试判断水在管中的流动方向。
解：22222220.43061.5()6m/s 0 4.900.229.8240 1.51.5 5.69m29.819.6B A A A B A A A B B B B d p H z md g g g p H Z g g υυυρυρ==⨯==++=++==++=++= H B >H A , 水由B 流向A; 水头损失5.69-4.90=0.79m4—5用水银压差计测量水管中的点流速u ，如读值 △h=60mm ，（1）求该点流速；（2）若管中流体是30.8/kg m ρ=的油，△h 不变，不计水头损失，则该点的流速是多少？解：(1) 3.85m/s u ===(2) 4.34m/s u ===4—6 利用文丘里管的喉管处负压抽吸基坑中的积水，已经知道管道直径1100d mm =，喉管直径250d mm =，2h m =，能量损失忽略不计。
试求管道中流量至少为多大，才能抽出基坑中的积水？解：由题意知，只有当1212()()p p z z h g gρρ+-+=时，刚好才能把水吸上来，由文丘里流量计原理有Q =，其中211d k π=，代入数据，有12.7Q l s =。
第一章 导 论1、体积模量 K 值越大，液体越容易压缩。
( )2、液体的内摩擦力与液体的速度成正比。
( )3、水流在边壁处的流速为零，因此该处的流速梯度为零。
( )4、影响水的运动粘度的主要因素为 ( ) (1)水的温度； (2)水的容重； (3)当地气压； (4)水的流速。
5、理想液体是 （ ） (1)没有切应力又不变形的液体； (2)没有切应力但可变形的一种假想液体； (3)切应力与剪切变形率成直线关系的液体； (4)有切应力而不变形的液体。
6、A 、B 为相邻两液层，A 层流速大于B 层流速。
则A 层对B 层的切应力τ1_____________ B 层对A 层的切应力τ2 。
其中τ1 的方向与流向 __________，τ2 的方向与流向______________。
7、单位质量力的量纲为__________________；运动粘度的量纲为 _______________；动力粘度的量纲为 ____________________。
8、物体在外力作用下产生 _______________，在除去外力后能恢复原状消除变形的性质，称为 _______。
9、已知二元明渠断面的流速分布为抛物线，如图示，则其切应力分布τ~y 为_______________________ 分布，切应处。
10 ________________________假定。
11、图为管道过水断面水流流速分布图，从其对应部位取出水体A ，则水体顶面切应力的方向与流向 , 底面切应力的方向与流向 。
12、平板面积为 40×45cm 2,厚度为 1.0cm ，质量 m=5kg ，沿着涂有厚度δ=1.0mm 油的斜面向下作等速运动， 其速度u =1.0m/s,带动油层的运动速度呈直线分布，则油的粘度μ=______________，ν =__________________ (油的密度ρ＝950 kg/m 3)。
第四章层流和紊流及水流阻力和水头损失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、''yuxuρτ-=只能代表 X 方向的紊流时均附加切应力。
7、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gRJρτ=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λ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。
27、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。
28、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。
29、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。
30、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。
31、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λ1成正比。
32、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。
33、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。
34、粘滞底层厚度随 Re 的增大而1 增大；2 减小；3 不变；4 不定。
35、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τ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 τ0圆τ0方τ0矩，qv圆qv方qv矩；2 τ0圆 <τ0方 <τ0矩，qv圆 <qv方 <qv矩；3 τ0圆τ0方τ0矩，qv圆 <qv方 <qv矩；4 τ0圆 <τ0方 <τ0矩，qv圆qv方qv矩。
36、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 。
37、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 。
38、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 。
39、谢才系数 C 的量纲是： 1 L ； 2 121-T L ；3 211T L -； 41无量纲量。
40、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。
41、边界层的外边界线可看成是1 一条流线 ；2 一条迹线 ；3 有旋流动与有势流动的分界线； 4层流与紊流的分界线。
42、紊流附加切应力y x u u ''-=ρτ等号右端的负号是由于_____________________________。
43、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 ＝f44、水流临界雷诺数可以作为判别流动形态的准则数。
圆管流的临界雷诺数Re=_________________，明槽流的临界雷诺数 Re=_________________。
45、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______________________________________________________________.。
46、紊流形态可分为三个流区，其判别标准是：光滑区________________，过渡区__________________， 粗糙区 _________________________。
47、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 21 ττ;再假定沿程水头损失系数 亦相同，求它们的流量之比 q v1／q v2。
（3421=ττ； 32q q 21=νν） 48、动力粘滞系数为 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 ，流速分别方程 v=v0[1-(y/h)2] ，式中 v 0 为表面流速。
坐标 y 由液面铅直向下。
若 、b 、v 0 为已知，求：(1) 断面平均流速； (2) 渠底切应力。
（(1)=v 0u 32(2) 底 =hu 20μ）49、导出直径为 d 的圆管的沿程水头损失系数 与管壁糙率 n 之间的关系式。
设水流处于阻力平方区。
（312dg n 7.12=λ）50、圆管中的流速分布为710m )r /r 1(u u -=。
式中：m u 为管中最大流速；0r 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 m u 的比值； （） (2)点流速恰等于断面平均流速处的半径cd r 与0r 的比值。
（）51、有一圆形断面输水隧洞，长度 L=500 m ，直径 d=5 m 。
当通过流量 qv=200 m 3/s 时，沿程水头损失 hv= m 。
求沿程水头损失系数。
（）52、图示为一倾斜放置的等直径输水管道。
已知管径 d=200 mm ，A 、B 两点之间的管长 l=2 m ，高差 z= m 。
油的重度 g=8600 N/m 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。
（6N/m 2）53、带有两个 90。
转弯的管道，直径 d = 100 mm ，长度 l = 10 m ，沿程水头损失系数 λ = ，转弯的局部 水头损失系数 ξ = ，现取消两弯段，但管长和管段两端的总水头差均不变。
问流量能增加百分之几？ （%）54、流速由 v1 变为 v2 的突然扩大管道，为了减小水头损失，可分为两次扩大，如图所示。
问中间段流速 v 取多大时，所产生的局部水头损失最小？比一次扩大的水头损失小多少？（)v v (21v 21+=；2j h =]g2)v v ([21221-）55、如图管道出口段长 l = 2 m ，d = m ，通过 = 1000 kg/m 3 的流体，流量 q v = m 3/s ，已知h = m ，求 1) 管道壁面切应力 w；2) 该管段的沿程水头损失系数 。
（ 44.23=wτN/m 2；03.0=λ）56、在直径 d = 32 mm 的管路中，流动着液压油，已知流量为 3 l/s ，油液运动粘度 = 30 10-2cm 2/s ，试确定 ：1) 流动状态 ; 2) 在此温度下油的临界速度。
（紊流 ；c v = m/s ） 57、用管径 d = 75 mm 的管道输送重油，已知g 1 = kN/m 3，运动粘度 1 = cm 2/s ，如在管轴线 上装水银压差计的毕托管，水银液面高差 hp = 20mm ，求重油流量。
g 2 = kN/m 3(下标 1为油，下标 2 为 水银) （21.5q v = l/s ）58、圆管直径 d = 15 cm ，平均流速 v = m/s ，水温 t = 18。
C ， = cm 2/s ，已知沿程阻力系数 = ，试求粘滞底层厚度。
若水流速度提高至 m/s ，0 如何变化？又若流速不变，管径增大到 30 cm ，又 如何 变化？(=λRe 8.32d ) （1) 0= cm 2) 0=cm 0067.0 3)0=cm 0134.0）59、油的流量 q v = ml/s ， 通过直径 d = 6 mm 的细管， 在 l = 2 m 长的管段两端装有水银压差计， 压差计读数 h = 18 cm ，已知水银 hg = kN/m 3，油的 og = kN/m 3，求油的运动粘度。
（/s cm 54.02=ν）60、水平管直径 d=100 mm ，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，如图所示，当管中通过流量 q v = 升/秒时，水银柱高差 h=500 mm ， 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。
（09.3=ζ）61、适用时均流速分布的指数型公式 n h y v v )(max =，证明二元明渠流的动能校正系数为 nn 31)1(3++=α。
式中 max v 为断面上时均最大流速，h 为水深，y 为从壁面到该点的距离，n 为指数。
62、证明在推导圆管突然扩大局部水头损失过程中，如果考虑壁面摩擦力(单位面积上的摩擦力为)和沿程损 失 ， 所得结果与略去摩擦力和不计沿程损失的结果相同。
63、若沿程水头损失系数 被取值的误差为±20，问当 hf 为常数时，相应计算出的流量误差有多大？ （10%）64、某灌溉系统的塑料管道，管径 d=50 mm ，管长 l=5 m 。
