2012流体力学复习题答案(3)

答：层流：流速较小时，不同流速的水质点成层状分布，相互间互不混掺；

紊流：流速较大时，管中水流充满漩涡，不同流速的水质点互相混掺的流动， 水力半径：过流断面的面积与湿周之比，R Ax； 管流雷诺数：Re vdv，Re值与Rec=2000相比便可判断流态：

Re<Rec，则流动为层流；

Re>Rec，则流动时紊流。

雷诺数含义：反映了惯性力与粘滞力的对比关系，若Re较小，反映出粘滞力的作用大，粘滞力作用

对质点运动起控制作用，因此当Re小到一定程度时，质点呈现有秩序的线状运动，这就是流层。

当Re逐渐增大时，粘滞力对流体的控制也逐渐减小，惯性力对流体的激励作用增加，在质点运动失

去控制时，层流失去了稳定，惯性力作用使微小扰动发展扩大形成紊流。

5、圆管均匀流过水断面上切应力的分布特征，层流和紊流过水断面上的流速分布规律，（画出分布图）。 答：圆管均匀流过流断面上切应力成直线分布，管轴心为零，边壁处最大；

层流过流断面上的流速分布规律呈旋转抛物面；

紊流过流断面上的流速分布规律呈对数分布（指数分布）。

6、沿程水头损失和局部水头损失计算公式及各符号含义。 答：沿程水头损失的计算公式：hf

——沿程阻力系数；

l——流体所在流段管长；

d——流体所在圆管直径；

v——流体流速

lv2d2g

局部水头损失：hm v22g

断面突然扩大：hm (v1 v2)2g2

7、圆管紊流的内部结构、水力光滑管、水力粗糙管。

答：（1）圆管紊流的内部结构：粘性底层（层流底层）和紊流流核（紊流核心）；

（2）水力光滑管：当流层底层的厚度比绝对粗糙度大较多时，管壁的粗糙度对紊流结构基本上没有影 响，水流就像在光滑的管壁上流动一样，这种情况叫做“水利光滑管”；

（3）水力粗糙管：当突出高度深入到紊流流核中，称为漩涡的发源地，从而加剧了紊流的脉动作用， 水头损失也就较大，这种情况称为“水力粗糙管”。

8、绝对粗糙度、相对粗糙度、人工粗糙。

答：（1）绝对粗糙度：管壁粗糙突出的平均高度；

（2）相对粗糙度：管壁粗糙突起高度（绝对粗糙度）与管内径的比值；

（3）人工粗糙管：用不同粒径的均匀砂粒粘附在不同直径的玻璃管道内壁上，来模拟工业管道内壁的 粗糙而制成的管道。

9、尼古拉兹实验曲线的分区及其特性，该曲线所具有的物理意义是什么？它与莫迪图有何不同？

答：第Ⅰ区——层流区，Re<2000时， 与相对粗糙度

第Ⅱ区——层流向紊流的过渡区， 与

第Ⅲ区——紊流光滑区， 与

d d d无关，只是Re的函数，符合 64Re。 无关，只是Re的函数；（可忽略） 无关，只是Re的函数；

d第Ⅳ区——紊流过渡区，不同相对粗糙管的试验点落在不同的曲线上， 与

第Ⅴ区——紊流粗糙区（阻力平方区），曲线与横轴平行，表明 只与

d和Re都有关； 有关，而与Re无关，水流

阻力与流速的平方成正比故又称阻力平方区。

尼古拉兹实验的物理意义：该曲线比较完整地反映了 的变化规律，揭示了影响 变化的主要因素。

10、莫迪图的使用方法、当量粗糙度、当量直径。

答：莫迪图是以相对粗糙度为参数，把 作为Re的函数，绘制出的工业管道阻力系数曲线，在图上按 和Re可直接查出。

当量粗糙度：把直径相同、紊流粗糙区 值相等的人工粗糙管的粗糙度 ，定义为该工业管道的当量粗糙；就是将工业管道紊流粗糙区实测的 值，带入尼古拉兹粗糙管公式反算得出的粗糙度。

当量直径：令非圆管道的水力半径R和圆管的水力半径

de 4R d4 d 相等，即得当量直径的计算公式

11、减小沿程、局部阻力（水头损失）的措施有哪些？

答：减小沿程水头损失的办法：减小管壁内部的粗糙程度，使其更加光滑；降低流体的粘性（温度升高、气压降低）；控制流速在一定范围。

减小局部水头损失的措施：将管道变径由突变改为渐变；将90度弯管改为两个45度弯管，提高管道附件内壁的光洁度，对于气体管道采用导叶来减小横向脉动。

第五章 管路流动

1、孔口出流、薄壁孔口、厚壁孔口、小孔口、大孔口。

答：空口出流：在容器侧壁或底部上开一孔口，容器中的液体经孔口出流，称为孔口出流。

薄壁孔口：在容器侧壁上开一孔口，出流流股与孔口壁接触仅是一条周线，壁的厚度对水流现象没有影响，这种孔口叫做薄壁孔口。

若孔壁厚度和形状促使流股收缩后又扩大，与孔口接触形成面而不是线，这种孔口称为厚壁孔口（管嘴）。 根据dH的比值不同将孔口分类。d H称为小孔口；若d H称为大孔口。

2、孔口自由出流、孔口淹没出流、孔口收缩断面、孔口收缩系数。

答：容器中液体子孔口出流到大气中，称为孔口自由出流；

若孔口流出的水股不是进入大气而是进入水中，即孔流淹没在下游水面之下，这种情况称为淹没出流； 容器中液体从四面八方流向孔口，由于水流惯性，当绕过孔口边缘时，流线不能成直角突然改变方向，只能以圆滑曲线逐渐弯曲，在孔口断面上仍然继续弯曲且向中心压缩，造成孔口断面上急变流，直至断面收缩达到最小，流线趋于平行，成为渐变流，该断面称为收缩断面；孔口断面的面积为A，收缩断面的面积为Ac，ε=Ac/A称为孔口收缩系数。

3、全部收缩孔口、非全部收缩孔口、完善收缩、不完善收缩。

答：当孔口的全部边界都不与相邻的容器底边和侧边重合时，孔口四周的流线全部发生弯曲，水股在各个方向都发生收缩，这种孔口称为全部收缩孔口。而只有部分边发生收缩时称为非全部收缩孔口；根据器壁对流线弯曲有无影响而把全部收缩的水股分为完善收缩和不完全收缩。周边离侧壁的距离大于3倍孔口在该方向上的尺寸，此时出流流线弯曲率最大，收缩的最充分，为全部完善收缩；否则为不完善收缩。

4、圆柱形外管嘴、圆柱形外管嘴的真空度。

答：水流进入管嘴时如同孔口出流一样，流股也发生收缩，在收缩断面处与管壁分离，形成漩涡区；然后流股逐渐扩张，至出口断面上完全充满管嘴断面流出，这种管嘴出流称为圆柱形外管嘴出流。

孔口外面加管嘴后。增加了阻力，但是流量反而增加，这是由于收缩断面处有真空作用的结果。

5、圆柱形外管嘴的作用及其产生机理、圆柱形外管嘴正常工作条件。

答：圆柱形外管嘴：在圆形孔口外侧连接一段长L=(3—4)d的圆管，使其出流量增大，该装置为管嘴； 圆柱形外管嘴的作用：主要是增大流量，另外便于控制水流（方向、速度、开闭）；

圆柱形外管嘴的正常工作条件是：管嘴长度L=(3—4)d，作用水头H≤9mH2O.

6、孔口、管嘴出流的系数有哪些，管嘴类型及其特点。

答：断面收缩系数ε、流速系数φ、流量系数μ

直角管嘴： 钢管与钢制水箱焊接而成

流线型管嘴：利用模具制作而成，水流顺畅

收缩形管嘴：增大水流出口流速，

扩大形管嘴：降低水流出口流速。

7、什么是短管、长管，它们的特点和计算公式。

答：（1）短管：管道的长细比L/d<1000时，沿程水头损失和局部水头损失在总水头损失中所占比重相当， 两者都要计算；

特点：沿程、局部水头损失、速度水头都要计算；

列能量方程解题

（2）长管：管道的长细比L/d≥1000时，沿 …… 此处隐藏：2418字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……