流动阻力和水头损失

提问：1、尼古拉茨实验曲线分为哪几个区； 2、工业管路计算沿程阻力损失的步骤； 上次课内容回顾及本次课内导出：

5.7 非圆形截面均匀紊流的阻力计算

实际工程中流体流动的管道不一定是圆形截面，例如大多数通风管道为矩形截面，矿井中的回风巷道也是非圆形截面。

两种方法：一是利用原有公式（达西公式），e d d →。 二是用蔡西公式计算。

一、利用原有公式计算

圆形截面的特征长度：直径d

非圆形截面的特征长度：水力半径R 。

充满流体的圆管的直径： R X

A

d d d 442===ππ 非圆形管道的当量直径

e d ： R X

A

d e 44==

所以 g v R l h f 242

?

?=λ 注意：应用e d 计算非圆管的f h 是近似的方法，并不适用于所有情况。

二、用蔡西公式计算

22222221242RA

c l Q A Q R l g v R l g v

d l h f =??=?=?=λ

λλ

令2

2

2

k RA c =，则 22k

l

Q h f =

i k l

h k

Q f

== Ri c A i

RA c A Q v ==

=22 ——蔡西公式（1775），它在管路、渠道等工程计算中得到广泛应用。 式中 c ——蔡西系数，λ

g

c

8=

； k ——流量模数，R cA k =。

例 5.7.1长30=l m ，截面积A ＝0.35.0?m 2

的镀锌钢板制成的矩形风道，风速

14=v m/s ，风温度20=t °C ，试求沿程损失f h 。若风道入口截面1处的风压 6.9801=p N/m 2，而风道出口截面2 比入口位置高10m, 求2处风压2p =? 解：风道的当量直径

375.0)

5.03.0(25

.03.04)(24=+???=+?=

b a b a d e m

20=t °C 时，空气的运动粘度5

1057.1-?=υm 2/s

3343951057.1375.014Re 5=??=

=

-υ

e

vd >500 紊流==?375

15

.0e d 0.0004

查莫迪图可得到0176.0=λ

1.148

.9214375.0300176.02

=???

=f h m 气柱 查表，空气20=t °C 时，密度205.1=ρkg/m 3，则

f gh z z

g p p ρρ---=)(1212

=1.148.9205.110806.9205.16.980??-??-

=696N/m 2

5.8 边界层理论基础

在分析流体流动状态时已知，随↑e R ，粘性对流体的作用↓，惯性对流体的作用↑。当↑e R 到使粘性的作用可以忽略时，流体将接近理想流体。e R 很大的实际流体绕固体均匀流动时，在固体后部将产生旋涡区，而理想流体的均匀流动则无此区。

举实例：飞机机翼、汽车、船舶航行、高尔夫球在空中滑行、建筑物迎风、

图5.8.1

一、边界层的基本概念

各基本概念结合下图解释。

图5.8.2

边界层中流动的雷诺数 ν

x

u x 0Re =

ν

δ

δ0Re u =

二、边界层分离

图5.8.3

5.9 粘性流体的不均匀流动

列两断面的伯努利方程（设

121==αα ）

j h g

v

p z g v p z +++=++222

2222

11

1γγ

于是局部阻力损失为

g

v v p z p z h j 2)()(2

2

21

2

211-++-+=γγ 由于在dt 时间内，从断面Ⅰ到断面Ⅱ，流速由1v →2v ，根据动量定理得

)(cos )(1221212211v v Q l A A A p A p A p -=+-+-ρβγ

由于21cos z z l -=β，22v A Q =，再根据连续性方程12

1

2v A A v =

，代入上式得 g

v

A A h j 2)1(2

1221?-=

令2211)1(A A -=ζ，则 g

v

h j 22

11ζ= ★★★

式中

1ζ——圆管突然扩大的局部阻力系数。

——包尔达—卡尔那公式。

如令=2ζ（11

2-A A ）2

，则得

g

v

h j 22

22ζ=

式中2ζ亦称为局部阻力系数。

二、局部损失计算的一般公式

通用计算公式为 g

v h j 22

ζ=

式中 ζ——局部阻力系数，与局部装置类型有关；

v ——平均速度，一般应取产生局部损失部位以后的缓变流断面上的流速。

在工程实践中，为了便于计算，常采用当量管长的概念。当量管长——局部损失相当于某一直管段的沿程损失的相当长度，用e l 表示，则式可以改为

g

v d l g v h e j 2222

?

==λζ 式中 e l ——当量管长。

三、能量损失叠加原则

工程实际中的管路，总损失

g

v g v d l h h h i

m

i i

m

i i i i i j f e 222

11

2

∑∑

∑∑==+?=+=ζλ 或 g

v d l g v d l h i m

i i ei i i m

i i

i

i e 222

12

1

?+?=

∑∑

==λλ ——计算任意一条管路能量损失的基本方程，体现了能量损失的叠加原则。 为减少局部损失，在管路设计中，就要尽量减少局部装置。如在矿井通风网路设计

中明确提出要求：尽量避免大小巷道相连接（特别是突然扩大或缩小），不要拐90°的弯道等；在选矿厂的矿浆管路设计中，管道拐弯都要求极为平缓，否则矿砂将在这些地方沉积下来堵塞管道。

例 5.9.1 输水管路某处直径1001=d mm ，突然扩大为2002=d mm ，若已知通过流量

90=Q m 3/h ，问经过此处损失了多少水头？

解：因为

18.31.0436*******=?==πA Q v 4m/s 796.02.04

360090

2

22=?==πA Q v m/s

得 ()()291.08

.92796.0184.322

221=?-=

-=g v v h j

m 水柱

例5.9.2 采矿用水枪，出口流速为50m/s ，问经过水枪喷嘴时的水头损失为多少？ 解：由表4.8.13查得，流经水枪喷嘴的局部阻力系数ζ=0.06，故其水头损失为

65.78

.925006.022

2=??==g v h j ζm 水柱

例5.9.3 某厂自高位水池加装一条管路，向一个新建的居民点供水，已知：40=H m ，管长500=l m ，管径50=d mm ，用普通镀锌管（4.0=?mm ）。问在平均温度20°C 时，这条管路在一个昼夜中能供应多少水量？

解：选水池水面为基准面O —O ，并取过水断面1—1、2—2，由伯努利方程得

g

v d l g v d l g

v p g

v p H e a

a

22222

2

2

222

11?

+?+

+

=

+

+

∑λλαγ

αγ

因为 021≈=v v ， 所以 0222

222

11==

g

v g

v αα

查表得：

进口处 105.02020=?==d l d m

90°弯管 5.105.03030=?==d l d m

90°圆弯 2.005.044=?==d l d m

闸阀 75.005.01515=?==d l d m

出口处 205.04040=?==d l d m 故

=∑e

l

1+1.5+0.2+0.75+2=5.45m

代入上式得

()8

.9205.045

.5052402

2

??

?=

?+=

∑v g

v d

l l e λλ 因008.050/4.0/==?d ，设在过渡区，并从莫迪图中相应位置暂取λ=0.036，代入上式得

()

()468.145.5500036.040

05.08.922=+????=

+=

∑e l l gdH

v λm/s

7288901007

.05

8.146Re =?=

=

υ

vd

???

?

?

?+?-=λλRe 51.27.3lg 21

d 左端=

27.5036

.01=

右端=26.5036.07288951

.2507.34.0lg 2=?

??

?

??

+?-

左右两端几乎相等，故所选的λ=0.036是合适的。

总的水头损失 408

.92468.105.045.505036.022

2

=???=?=g v d l h f λm 水柱

昼夜供水量 249468.105.04

3600243600242=???

?=?=π

Av Q m 3/h

作业：5—4、5—5

思考题：

5—8．非圆形截面均匀紊流的阻力计算的方法；

5—9．局部阻力损失计算的一般公式；如何推导圆管突然扩大处的局部损失； 5—10．什么是能量损失叠加原则？

流体流动阻力及水头损失

沿程阻力和沿程水头损失 流体在流动时，流体的黏滞力及流体与管壁的摩擦力统称为沿程摩擦阻力。流体流动时，刻服沿程阻力而造成的水头损失称为沿程水头损失。 用符号hy=入L D v2 2g H y-----沿程水头损失m ?-----沿程阻力系数 L----管段长度 D-----管段直径 。。。 二、局部阻力和局部水头损失 当流体经过三通、大小头、弯头、阀门等配件或配件时，由于这些局部障碍的影响使流体流动状况发生急剧变化，流体质点互相碰撞，产生漩涡，而产生另一种阻力。 H j=§v2 2g §:局部阻力系数 用水定额 ；建筑物的生活日用水量是随季节而每日变化的，即使一年中用水最高的那一天也是不均匀的。因此根据统计资料，我国规范提供了安按人按日的最高日用水定额，并提供了小时变化系数，按以上定额就可以计算出最高日最大时的用

水量。但是，建筑物内的用水量是随时变化的，要计算管道的管径与水压，就 要建立设计秒流量计算中心式，而室内用水量是通过各用水设备的配水龙头出 水的，因此测定各种用水设备的额定流量对建立设计秒流量计算公式是尤其重 要的。 表2-8 住宅生活用水量及小时变化系数 住宅类别和卫生有大器具设置标准单位生活用水量定额 （最高日）/L 小时变化系数 有大便器，洗涤盆，无沐浴设备 每人每日 85--180 3.0---2.5 有大便器，洗涤盆和沐浴设备每人每日130--220 2.8---2.3 有大便器，洗涤盆\沐浴设备和热水供应每人每日170--300 2.5—2.0 高级住宅和别墅每人每日300---400 2.3—1.8 设计秒流量计算 1、住宅、集体宿舍、旅馆、医院、幼儿园、办公楼、学校等建筑物的生活 给水管道设计秒流量的计算公式。 q g=0.2a√N a+k N a 式中：q g----计算管段的给水设计秒流量，L/S N a ---计算管段的卫生器具给水当量总数 a\k根据建筑物用途而定的系数， 建筑物名称a值K值 住宅有大便器，洗涤盆，无沐浴设备1．05 0．005 有大便器，洗涤盆和沐浴设备1．02 0．0045 有大便器，洗涤盆\沐浴设备和热水供应1．1 0．005

第四章层流和紊流及水流阻力和水头损失

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、' 'y u x u ρτ -=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gRJ ρτ= 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 。

流体力学_龙天渝_流动阻力和水头损失

第四章流动阻力和水头损失 一、复习思考题 二、习题 1、选择题 2、计算题 一、复习思考题 1．怎样判别粘性流体的两种液态——层流和紊流？ 2．为何不能直接用临界流速作为判别液态（层流和紊流）的标准？3．常温下，水和空气在相同的直径的管道中以相同的速度流动，哪种流体易为紊流？ 4．怎样理解层流和紊流切应力的产生和变化规律不同，而均匀流动方程式 对两种液态都适用？ 5．紊流的瞬时流速、时均流速、脉运流速、断面平均流速有何联系和区别？ 6．何谓粘性底层？它对实际流动有何意义？ 7．紊流不同阻力区（光滑区，过渡区，粗糙区）沿程摩擦阻力系数 的影响因素何不同？ 8．什么是当量粗糙？当量粗糙高度是怎样得到的？ 9．比较圆管层流和紊流水力特点（切应力、流速分布、沿程水头损失、没种摩系数）的差异。 10．造成局部水头损失的主要原因是什么？ 11．什么是边界层？提出边界层概念对水力学研究有何意义？ 12．何谓绕流阻力，怎样计算？ 二、习题 1、选择题 4-1水在垂直管内由上向下流动，测压管水头差h，两断面间沿程水头损失，则： （a）h f=h； （b）h f=h+l； （c）h f=l－h；

（d）h f=l。 4-2圆管流动过流断面上切应力分布为： （a）在过流断面上是常数； （b）管轴处是零，且与半径成正比； （c）管壁处是零，向管轴线性增大； （d）按抛物线分布。 4-3在圆管流中，紊流的断面流速分布符合（）： （a）均匀规律； （b）直线变化规律； （c）抛物线规律； （d）对数曲线规律。 4-4在圆管流中，层流的断面流速分布符合（）： （a）均匀规律； （b）直线变化规律； （c）抛物线规律； （d）对数曲线规律。 4-5半圆形明渠半径r0=4m，水力半径为（）： （a）4m； （b）3m； （c）2m； （d）1m。 4-6变直径管流，细断面直径为d1，粗断面直径d2=2d1，粗细断面雷诺数的关系是（）： （a）Re1=0.5 Re2； （b）Re1= Re2； （c）Re1=1.5 Re2； （d）Re1=2 Re2。

流体力学第六章 流动阻力及能量损失

第六章流动阻力及能量损失 本章主要研究恒定流动时，流动阻力和水头损失的规律。对于粘性流体的两种流态——层流与紊流，通常可用下临界雷诺数来判别，它在管道与渠道内流动的阻力规律和水头损失的计算方法是不同的。对于流速，圆管层流为旋转抛物面分布，而圆管紊流的粘性底层为线性分布，紊流核心区为对数规律分布或指数规律分布。对于水头损失的计算，层流不用分区，而紊流通常需分为水力光滑管区、水力粗糙管区及过渡区来考虑。本章最后还阐述了有关的边界层、绕流阻力及紊流扩散等概念。 第一节流态判别 一、两种流态的运动特征 1883年英国物理学家雷诺（Reynolds O.）通过试验观察到液体中存在层流和紊流两种流态。 1.层流观看录像1-层流 层流（laminar flow），亦称片流：是指流体质点不相互混杂，流体作有序的成层流动。 特点： （1）有序性。水流呈层状流动，各层的质点互不混掺，质点作有序的直线运动。 （2）粘性占主要作用，遵循牛顿内摩擦定律。 （3）能量损失与流速的一次方成正比。 （4）在流速较小且雷诺数Re较小时发生。 2.紊流观看录像2－紊流 紊流（turbulent flow），亦称湍流：是指局部速度、压力等力学量在时间和空间中发生不规则脉动的流体运动。 特点： （1）无序性、随机性、有旋性、混掺性。 流体质点不再成层流动，而是呈现不规则紊动，流层间质点相互混掺，为无序的随机运动。 （2）紊流受粘性和紊动的共同作用。 （3）水头损失与流速的1.75~2次方成正比。

（4）在流速较大且雷诺数较大时发生。 二、雷诺实验 如图6-1所示，实验曲线分为三部分： （1）ab段：当υ<υc时，流动为稳定的层流。 （2）ef段：当υ>υ''时，流动只能是紊流。 （3）be段：当υc<υ<υ''时，流动可能是层流（bc段），也可能是紊流（bde段），取决于水流的原来状态。 图6-1 图6-2 观看录像3观看录像4观看录像5实验结果（图6-2）的数学表达式 层流：m1=1.0, h f=k1v , 即沿程水头损失与流线的一次方成正比。 紊流：m2=1.75~2.0, h f =k2v1.75~2.0，即沿程水头损失h f与

武大水力学习题第4章层流絮流及水流阻力及水头损失

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、 ' ' y u x uρ τ- =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gRJ ρ τ=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λ 1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 τ 0圆 τ 0方 τ 0矩， q v圆 q v方 q v矩； 2 τ 0圆 < τ 0方 < τ 0矩， q v圆 < q v方 < q v矩； 3 τ 0圆 τ 0方 τ 0矩， q v圆 < q v方 < q v矩； 4 τ 0圆 < τ 0方 < τ 0矩， q v圆 q v方 q v矩。

流动阻力和水头损失

提问：1、尼古拉茨实验曲线分为哪几个区； 2、工业管路计算沿程阻力损失的步骤； 上次课内容回顾及本次课内导出： 5.7 非圆形截面均匀紊流的阻力计算 实际工程中流体流动的管道不一定是圆形截面，例如大多数通风管道为矩形截面，矿井中的回风巷道也是非圆形截面。 两种方法：一是利用原有公式（达西公式），e d d →。 二是用蔡西公式计算。 一、利用原有公式计算 圆形截面的特征长度：直径d 非圆形截面的特征长度：水力半径R 。 充满流体的圆管的直径： R X A d d d 442===ππ 非圆形管道的当量直径 e d ： R X A d e 44== 所以 g v R l h f 242 ? ?=λ 注意：应用e d 计算非圆管的f h 是近似的方法，并不适用于所有情况。 二、用蔡西公式计算

22222221242RA c l Q A Q R l g v R l g v d l h f =??=?=?=λ λλ 令2 2 2 k RA c =，则 22k l Q h f = i k l h k Q f == Ri c A i RA c A Q v == =22 ——蔡西公式（1775），它在管路、渠道等工程计算中得到广泛应用。 式中 c ——蔡西系数，λ g c 8= ； k ——流量模数，R cA k =。 例 5.7.1长30=l m ，截面积A ＝0.35.0?m 2 的镀锌钢板制成的矩形风道，风速 14=v m/s ，风温度20=t °C ，试求沿程损失f h 。若风道入口截面1处的风压 6.9801=p N/m 2，而风道出口截面2 比入口位置高10m, 求2处风压2p =? 解：风道的当量直径 375.0) 5.03.0(25 .03.04)(24=+???=+?= b a b a d e m 20=t °C 时，空气的运动粘度5 1057.1-?=υm 2/s 3343951057.1375.014Re 5=??= = -υ e vd >500 紊流==?375 15 .0e d 0.0004 查莫迪图可得到0176.0=λ 1.148 .9214375.0300176.02 =??? =f h m 气柱 查表，空气20=t °C 时，密度205.1=ρkg/m 3，则 f gh z z g p p ρρ---=)(1212 =1.148.9205.110806.9205.16.980??-??- =696N/m 2 5.8 边界层理论基础 在分析流体流动状态时已知，随↑e R ，粘性对流体的作用↓，惯性对流体的作用↑。当↑e R 到使粘性的作用可以忽略时，流体将接近理想流体。e R 很大的实际流体绕固体均匀流动时，在固体后部将产生旋涡区，而理想流体的均匀流动则无此区。 举实例：飞机机翼、汽车、船舶航行、高尔夫球在空中滑行、建筑物迎风、

第四章层流和紊流及水流阻力和水头损失

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、 ' ' y u x u ρ τ- =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gRJ ρ τ=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λ的关系为() ( 1 ) C 与λ成正比；( 2 ) C 与1/λ成正比；( 3 ) C 与λ2 成正比；( 4 ) C 与λ 1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δ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λ也相等，则三管道通过的流量的相互关系如下：() ( 1 )τ 0圆> τ 0方> τ 0矩， q v圆> q v方> q v矩； ( 2 )τ 0圆< τ 0方< τ 0矩， q v圆< q v方< q v矩； ( 3 )τ 0圆> τ 0方> τ 0矩， q v圆< q v方< q v矩； ( 4 )τ 0圆< τ 0方< τ 0矩， q v圆> q v方> q v矩。

水力学(流动阻力与水头损失)-试卷1

水力学（流动阻力与水头损失）-试卷1 (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） __________________________________________________________________________________________ 解析： 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τ0的相互关系如下，如果沿程阻力系数λ也相等，则三管 道通过的流量的相互关系如下_____。 （分数：2.00） A.τ0圆＞τ0方＞τ0矩，q v圆＞q v方 >＞q v矩√ B.τ0圆＜τ0方＜τ0矩，q v圆＜q v方＜q v矩 C.τ0圆＞τ0方＞τ0矩，q v圆＜q v方＜q v矩 D.τ0圆＜τ0方＜τ0矩，q v圆＞q v方 >＞q v矩 解析： 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 解析： 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 解析： 5.谢才系数C的量纲是_______ ( ) （分数：2.00） A.L B.L 1/2 T -1√ C.L -1 T 1/2 D.无量纲 解析： 6.如图4—8所示，A、B两种截面管道，已知两管长度相同，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 fB B.h fA =h fB C.h fA＜h fB√ D.尚不能确定大小 解析：

第六章流体力学流动阻力与水头损失

第6章流动阻力与水头损失 教学要点 一、教学目的与任务 1、本章教学目的 （1）使学生掌握流体流动的两种状态与雷诺数之间的关系； （2）使学生切实掌握计算阻力损失的知识，为管路计算打基础。 2、本章教学任务 （1）了解雷诺实验过程及层流、紊流的流态特点，熟练掌握流态判别标准；（2）掌握圆管层流基本规律，了解紊流的机理和脉动、时均化以及混合长度理论；(3）了解尼古拉兹实验和莫迪图的使用，掌握阻力系数的确定方法；（4）理解流动阻力的两种形式，掌握管路沿程损失和局部损失的计算。 二、重点、难点 重点：雷诺数及流态判别，圆管层流运动规律，沿程阻力系数的确定，沿程损失和局部损失计算。 难点：紊流流速分布和紊流阻力分析。 三、教学方法 用对比的方法讲清什么是均匀流动，什么是不均匀流动。讲清什么是沿程损失、什么是局部损失，以及绝对粗糙度、相对粗糙度等概念，进而通过实验法讲清楚上下临界速度、流动状态与雷诺数之间的关系、流速与沿程损失的关系，讲清楚在什么样的前提条件下得出什么样的结论，进而解决什么样的问题。

5、程 军、赵毅山. 流体力学学习方法及解题指导. 上海：同济大学出版社，2004 作业 习题：6—1、6—3 思考题：6—1、6—2、6—3、6—4、6—5 本次课内容导入 形成流动阻力的主要因素：1、粘性大小；2、流体的流动状态；3、流体与固体壁面的接触情况。 ★☆▓实验资料和经验公式。 §6-1 流动阻力与水头损失的分类 一、 水头损失在工程上的意义 图4-1 水头损失的数值大小直接关系到动力设备容量的确定，因而关系到工程的可靠和经济性。 如图4-1，水泵供水示意图。 据供水要求，水泵将水池中水从断面１－１提升到断面２－２。 静扬高：断面１和２的高程差Ｈ。 扬程Ｈ：静扬高加水头损失。 即： ∑+=w h H H 0 当水泵提供的Ｈ为定值时，若w h 增大则Ｈ减小，因而不能满足生产需要：则需Ｈ一定，则需增大Ｈ，即增大动力设备容量，可见动力设备的容量，与管路系统的能量损失有关，所以只有正确计算水头损失，才能合理的选用动力设备。 二、水头损失的两种形式 液体的粘滞性是液体能量损失的根本原因，据边界形状和大小是否沿程变化和主流是否脱离固体边界壁或形成漩涡，把水头损失分为沿程水头损失f h 和局