习题1 流体流动

1、习题1 流体流动一、填空题1、（2分）并联管路由三支管组成，各支管长度及磨擦因数均相等。若管内径比为3:2:1=d :d :d 321，则三支管的流量之比为 。 2、（4分）并联管路由2个支管组成，管内流体作定态层流流动。已知管径d 1=2d 2，管长l 1=2l 2，则流速之比u 1:u 2= ，阻力损失之比h f 1:h f 2= 。答：2:1、1:1。 3、（2分）流量恒定的流体经过截面为正方形的管路（边长为a ），若将边长加倍，则流体流动的雷诺数将变为原来的 倍。答：0.54、（3分）常温下水的密度为1000kgm -3，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以3 ms -1 速

2、度流动，其流动类型为 。答：湍流5、（2分）密度1000 kg/m 3，粘度=1 cp 的水，以流速为1 m/s ，在内径为d=100 mm 管中流动时，其雷诺准数等于 ，其流动类型为 。答：10，层流6、（2分）20 的水通过10 m 长，内径为100 mm 的钢管，流量为10 m 3/h ，阻力系数为0.02，则阻力降=?P Pa 。答：125.37、（2分）流体在圆形直管中层流流动时，平均流速增大一倍，其能量损失为原来的倍。答：28、（3分）现有两种管路，其横截面分别为正方形A 和矩形B （宽为高的3倍），它们的横截面积均为0.48 m 2，则两种管路的当量直径（d eA 和d eB ）

3、大小关系为 。答：d eB d eA9、（2分）等边三角形的边长为a ，其当量直径为 。答：a 3310、（2分）套管由572.5mm 和252.5mm 的钢管组成，则环隙的流通截面的当量直径为 。答：27mm11、（2分）套管换热器外管1084mm ，内管683mm ，则环隙的当量直径 。答：32mm12、（3分）套管由572.5 mm 和252.5 mm 的钢管组成，则环隙的流通截面积等于 mm 2，润湿周边等于 mm ，当量直径等于 mm 。答：1633 、 242 、 27。13、（2分）测量流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差将 ；若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差将 。（增大

4、、减小、不变、无法判断）答：增大，不变14、（2分）用标准孔板流量计测量流量时，如果管径与流速相等，测量点间距相等，管道水平放置时水银压差计读数为R 1，垂直放置时读数为R 2，则R 1 R 2。（=,答：=15、（4分）当20的甘油（=1261 kgm -3，=1499厘泊）在内径为100mm 的管内流动时，若流速为1.5ms -1时，其雷诺准数Re 为 ，其摩擦阻力系数为 。答：126.2，0.50716、（4分）流体在圆形直管中作层流流动，如果流量等不变，只是将管径增大一倍，则阻力损失为原来的 。答：1/1617、（4分）牛顿粘性定律表达式为 ，其粘性系数（粘度）的大小与 有关。 答：d

5、ydu A F =；物质种类及温度。二、单项选择题1、如图1所示，水流过一段等径水平管子，在A 、B 两处放置如图所示的压差测量装置。两U 形管中的指示剂相同，所指示的读数分别为R 1、R 2，则（ B ）。A 21R R B 21R R =C 21R R D 1122r R R +21)()(B B A f B A f B A f h h h -=21)()()(C B A f B A f B A f h h h -+=21)()()(D B A f B A f B A f h h h -=21)()()(3、某离心泵入口处真空表的读数为200mmHg ，当地大气压为101kPa ，则泵入口

6、处的绝对压强为（ A ）。A 74.3kPaB 101kPaC 127.6kPaD 90.5kPa4、流体静力学基本方程式：gh p Z Z g p p +=-+=12112)( 的适用条件是（ D ）。A 重力场中静止流体B 重力场中不可压缩静止流体C 重力场中不可压缩连续静止流体D 重力场中不可压缩静止、连通着的同一连续流体5、液体在两截面间的管道内流动时，其流动方向是（ D ）。A 从位能大的截面流向位能小的截面；B 从静压能大的截面流向静压能小的截面；C 从动能大的截面流向动能小的截面；D 从总能量大的截面流向总能量小的截面。6、在稳定流动系统中，水由粗管连续地流入细管，若粗管直径是细

7、管的2倍，则细管流速是粗管的（ C ）倍。A 2B 8C 4D 167、层流和湍流的本质区别是（ D ）。A 流速不同B 流通截面积不同C 雷诺数不同D 层流无径向流动，湍流有径向流动8、如何确定雷诺实验的水箱中的水位是否恒定？（ A ）A 水箱的溢流管始终有水溢流出来B 将水箱置于高位即可 图2C始终保持有水注入水箱D让水从水箱上沿满流出来9、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，在管径缩小的地方，流体的静压力（ B ）。A增大B减少C不变D不确定10、计算管路系统突然扩大和突然缩小的局部阻力时，速度u值应取（ B ）。A大管中平均流速B小管中平均流速C上游截面处平均流速

8、D下游截面处平均流速11、流量增大时，流体流经转子流量计的阻力损失（ C ）。A增大B减少C不变D不确定12、下列论述中错误的是（ D ）。A因次分析法提供了减少变量的有效手段，从而可大大减少实验工作量B任何物理方程，等式两边或方程中的每一项均具有相同的因次，因此都可以转化为无因次形式C无因次分析方法的使用使人们可将小尺寸模型的实验结果应用于大型装置，可将水、空气等的实验结果推广应用于其他流体D使用因次分析法时需对过程机理做深入理解13、因次方析的目的在于（ B ）。A得到各变量间的确切定量关系B用无因次数群代替变量,使实验与关联简化C得到无因次数群间定量关系D无需进行实验，即可得到关联式14

9、、在外筒内径为d1、内筒外径为d2，长为L的同心圆筒组成的空隙中充满液体。现外筒不动，内筒绕轴线旋转，若忽略端效应，则水力半径为（ D ）。A(d1 +d2)/2 Bd1 +d2C(d1 -d2)/2 Dd1 -d215、滞流内层越薄，则以下结论是正确的（ D ）。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16、在流体阻力实验中，以水作工质所测得的直管摩擦阻力系数与雷诺数的关系不适用于（ A ）在直管中的流动。A 非牛顿型流体B 牛顿型流体C 酒精D 空气17、如图3所示，液位恒定的A ，B ，C 三水槽，通过三根内径相同的管线同时向D 槽（液位恒定）供水，管线与水槽

10、的连接方式以及插入D 槽中的深度均相同。三条管线的长度（包括所有局部阻力的当量长度）为：B C B A l l l l 3=,2=，则三条管线的阻力损失关系为（ A ）。A 1:1:1=:fC fB fA h h h B 3:1:2=:fC fB fA h h hC 9:1:4=:fC fB fA h h hD 无法判断 图318、在层流流动中，若流体的总流率不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的（ C ）倍。A 2B 6C 4D 119、用离心泵在两个敞口容器间输送液体。若维持两容器的液面高度不变，则当输送管道上的阀门关小后，管路总阻力将（ B ）。A 增加B 不变C 减小D 不确

11、定。20、滞流和湍流的本质区别是（ D ）。A 湍流流速大于滞流流速B 滞流时Re 数小于湍流时Re 数C 流道截面大时为湍流，截面小的为滞流D 滞流无径向脉动，而湍流有径向脉动21、在一水平变径管路中，在小管截面A 和大管截面B 连接一U 型压差计,当流体流过该管时，压差计读数R 值反映（ A ）。A A 、B 两截面间的压强差 B A 、B 两截面间的流动阻力C A 、B 两截面间动压头变化D 突然扩大或缩小的局部阻力22、在一定管路中，当孔板流量计的孔径和文丘里流量计的喉径相同时，相同流动条件下，文丘里流量计的孔流系数C V 和孔板流量系数C 0的大小为（ B ）。A C 0=C VB

12、C 0C V C C 0D 不确定23、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L 1=L 2、管内径d 1=2d 2，则体积流量V 2/V 1为（ C ）。A 1/2B 1/4C 1/8D 1/16 三、计算题1、（12分）某容器中搅拌器所需功率为以下四个变量的函数：（1）搅拌器的直径D ；（2）搅拌器的单位时间内的转数n ；（3）液体的粘度；（4）液体的密度。试用因次分析法导出功率与这四个变量之间的关系式。 2、（20分）如图所示的输水系统，已知管内径为d =50 mm ，在阀门全开时输送系统的l +l e =50 m ，摩擦系数可取0.03，泵的性能曲线在流量为6 m 3

13、/h 至15 m 3/h 范围内可用下式描述：H =18.92-0.82Q 0.8，H 为泵的扬程m ，Q 为泵的流量m 3/h 。问：（1）如要求输送量为10 m 3/h ，单位质量的水所需外加功为多少？此泵能否完成任务？（2）如要求输送量减至8 m 3/h （通过关小阀门来达到），泵的轴功率减少百分之多少?（设泵的效率变化忽略不计）。 3、（20分）用离心泵将水从储槽送至水洗塔的顶部，槽内水位维持恒定，各部分相对位置如图2所示。管路的直径均为 762.5 mm 。在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66103 Pa ；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按212u h

14、f =与 2210u h f =计算。由于管径不变，故式中u 为吸入或排出管的流速m/s 。排水管与喷头处的压强为98.07103 Pa （表压）。求泵的有效功率。（水的密度取为1000 kg/m 3） 4、（18分）用泵将贮槽中密度为1200 kg/m 3的溶液送到蒸发器内，贮槽内液面维持恒定，其上方压强为101.33103Pa ，蒸发器上部的蒸发室内操作压强为26670 Pa （真空度），蒸发器进料口高于贮槽内液面15 m ，进料量为20m 3/h ，溶液流经全部管路的能量损失为120 J/kg ，求泵的有效功率。管路直径为60 mm 。 5用水泵向高位水箱供水（如附图所示），管路流量为150m 3/h ，泵轴中心线距水池液面和水箱液面的垂直距离分别为2.0 m 和45 m 。泵吸入管与排出管分别为内径205mm和内径180mm 的钢管。吸入管管长50m （包括吸入管路局部阻力的当量长度），排出管管长200m （包括排出管路局部阻力的当量长度），吸入管和排出管的管壁粗糙度均为0.3mm ，水的密度1000 kg/m 3，粘度1.010-3 Pa s ，泵的效率为65%，圆管内湍流摩擦系数用下式计算： 23.0Re 681.0? ?+=d 试求：（1）吸入管和排出管内的流速、雷诺数