化工工程師-公共基礎(chǔ)-流體力學(xué)-流動(dòng)阻力與能量損失

化工工程師-公共基礎(chǔ)-流體力學(xué)-流動(dòng)阻力與能量損失

［單選題］1.直徑為20mm的管流，平均流速為9m/s,已知水的運(yùn)動(dòng)黏性系數(shù)u

=0.0114cm2/s,則管中水流的流態(tài)和水流流態(tài)轉(zhuǎn)變的臨界流速分別

是()。［2016年真題］

A.層流，19cm/s

B.層流，13cm/s

C.紊流，19cm/s

D.紊流，13cin/s

正確答案：D

參考解析：區(qū)分層流和紊流根據(jù)雷諾系數(shù)判斷。雷諾數(shù)：Rek=vkd/u0本題

中，Rek=vkd/v=(9X0.02)/0.00000114=157894>2300,故管中水流的流

態(tài)為紊流；當(dāng)雷諾數(shù)Rek=2300時(shí)，水流流態(tài)轉(zhuǎn)變的紊流流速為：vk=uRek/d

=(0.0114X2300)/2=13.llcm/s0

［單選題］2.雷諾數(shù)的物理意義是()。［2016年真題］

A.壓力與黏性力之比

B.慣性力與黏性力之比

C.重力與慣性力之比

D.重力與黏性力之比

正確答案：B

參考解析:2諾數(shù)是慣性力和黏性力的比，雷諾數(shù)越大，流體流動(dòng)中慣性力的

作用所占的比重越大，黏性效應(yīng)占的比重越小，通常用雷諾數(shù)區(qū)分層流和紊

流。

［單選題］3.圓管層流中，下述錯(cuò)誤的是()。［2014年真題］

A.水頭損失與雷諾數(shù)有關(guān)

B.水頭損失與管長(zhǎng)度有關(guān)

C.水頭損失與流速有關(guān)

D.水頭損失與粗糙度有關(guān)

正確答案：D

參考解析：圓管層流時(shí)，水頭損失hf的計(jì)算公式為：hf=X(L/d)［v2/

(2g)］o式中，L為管長(zhǎng)；d為管內(nèi)徑；v為斷面平均流速；入為沿程阻力系

數(shù)，在圓管層流時(shí)可按卜式計(jì)算：入=64/Re,其中Re為雷諾數(shù)。圓管中層流

的水頭損失與雷諾數(shù)有關(guān)，而與管壁粗糙度無(wú)關(guān)。

［單選題］4.在長(zhǎng)管水力計(jì)算中，()。［2017年真題］

A.只有速度水頭可忽略不計(jì)

B.只有局部水頭損失可忽略不計(jì)

C.速度水頭和局部水頭損失均可忽略不計(jì)

D.兩斷面的測(cè)壓管水頭差并不等于兩斷面間的沿程水頭損失

正確答案：C

參考解析：按水頭損失所占比例不同可將有壓管分為長(zhǎng)管和短管。長(zhǎng)管是指該

管流中的能量損失以沿程損失為主，局部損失和流速水頭所占比重很小，可以

忽略不計(jì)的管道；短管是指局部損失和流速水頭所占比重較大，計(jì)算時(shí)不能忽

略的管道。

［單選題］5.一直徑為50nm的圓管，運(yùn)動(dòng)黏滯系數(shù)u=0.18cm2/s、密度P=

0.85g/cm3的油在管內(nèi)以v=10cm/s的速度做層流運(yùn)動(dòng)，則沿程損失系數(shù)是()。

［2018年真題］

A.0.18

B.0.23

C.0.20

D.0.27

正確答案：B

參考解析：雷諾數(shù)Re=\，d/u,式中u為運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)，單位為m2/s。因此，

本題雷諾數(shù)Re=(10X5)/0.18=277.8,沿程損失系數(shù)入=64/Re=6,4/277.8

=0.23。本題題干所給的是運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)，需要區(qū)別于動(dòng)力粘滯系數(shù)口，單位

為kg/(m-s)二者關(guān)系為：U=U/P。因此，若題干提供的是動(dòng)力粘滯系

數(shù)，則使用公式Re=vPd/u求雷諾數(shù)。

［單選題］6.沿程水頭損失hf()。［2013年真題］

A.與流程長(zhǎng)度成正比，與壁面切應(yīng)力和水力半徑成反比

B.與流程長(zhǎng)度和壁面切應(yīng)力成正比，與水力半徑成反比

C.與水力半徑成正比，與流程長(zhǎng)度和壁面切應(yīng)力成反比

D.與壁面切應(yīng)力成正比，與流程長(zhǎng)度和水力半徑成反比

正確答案：B

參考解析：沿程水頭損失hf=、(1/d)［v2/(2g)］,其中沿程阻力系數(shù)入=

64/Re,雷諾數(shù)Re=vd/u,綜上各式得hf=32uvl/(d2g)o可見(jiàn)hf與流程

長(zhǎng)度和壁面切應(yīng)力成正比，與水力半徑成反比。

［單選題］7.水流經(jīng)過(guò)變直徑圓管，管中流量不變，已知前段直徑dl=30mm,雷

諾數(shù)為5000,后段直徑變?yōu)閐2=60mm,則后段圓管中的雷諾數(shù)為()。［2011年

真題］

A.5000

B.4000

C.2500

D.1250

正確答案：C

參考解析：根據(jù)雷諾數(shù)公式Re=vd/u,有：1^前=丫1(51/1),以后=丫2d2/

v,則Re后/Re前=丫2d2/(vldl)o根據(jù)連續(xù)性方程vlAl=v2A2,有兀

dl2vl/4=Jid22v2/4,則v2/vl=dl2/d22。因此，Re后/Re前=dl/d2,Re后

=(dl/d2)?Re前=30/60X5000=2500。

［單選題］8.管道長(zhǎng)度不變，管中流動(dòng)為層流，允許的水頭損失不變，當(dāng)直徑變

為原來(lái)2倍時(shí)，若不計(jì)局部損失，流量將變?yōu)樵瓉?lái)的多少倍？()［2010年真題］

A.2

B.4

C.8

D.16

正確答案：D

參考解析：圓管層流的斷面平均流速v=［pgj/(32口)］d2,則流量

2=以=也才,研=也獷

32〃4128〃其中，j為沿程損失且j=hf/l,即

沿程損失不變。所以當(dāng)直徑擴(kuò)大2倍后，流量Q將變?yōu)樵瓉?lái)的24=16倍。

［單選題］9.A、B兩根圓形輸水管，管徑相同，雷諾數(shù)相同，A管為熱水，B管為

冷水，則兩管流量qvA、qvB的關(guān)系為()。［2008年真題］

A.qvA>qvB

B.qvA<qvB

C.qvA=qvB

D.不能確定

正確答案：B

參考解析：液體的運(yùn)動(dòng)黏性系數(shù)u隨溫度升高而減小，即uAVuB。由于雷諾

數(shù)Re=vd/u相同，則可得vA<vB。流量公式為：

q=fudA-Av

由于管徑相同，因此qvAVqvB。

［單選題］10.尼古拉斯實(shí)驗(yàn)的曲線圖中，在以下哪個(gè)區(qū)域里，不同相對(duì)粗糙度的

試驗(yàn)點(diǎn)，分別落在一些與橫軸平行的直線上，阻力系數(shù)人與雷諾數(shù)無(wú)關(guān)？

()［2012年真題］

A.層流區(qū)

B.臨界過(guò)渡區(qū)

C.紊流光滑區(qū)

D.紊流粗糙區(qū)

正確答案：D

參考解析：由尼古拉斯阻力曲線圖可知，在紊流粗糙區(qū)時(shí)阻力系數(shù)人只與相對(duì)

粗糙度有關(guān)，與雷諾數(shù)無(wú)關(guān)。

［單選題］11,邊界層分離的必要條件是()。［2008年真題］

A.來(lái)流流速分布均勻

B.有逆壓梯度和物面黏性阻滯作用

C.物面開關(guān)不規(guī)則

D.物面粗糙

正確答案：B

參考解析:邊界層分離的必要條件是：逆壓梯度和物面黏性的阻滯作用。僅有

黏性的阻滯作用而無(wú)逆壓梯度，不會(huì)發(fā)生邊界層的分離。

［單選題］12.圓管直徑d=0.2m,管長(zhǎng)L=1000m,輸送石油的流量、=

0.04m3/s,運(yùn)動(dòng)黏滯系數(shù)u=1.6cm2/s,則沿程損失系數(shù)人等于()。

A.0.02

B.0.04

C.0.4

D.不確定

正確答案：B

參考解析：由于Q=v?A,v=Q/A=4Q/(nd2)=1.27m/s,則雷諾數(shù)Re=vd/

u=1592。判斷圓管中層流和紊流的雷諾數(shù)界限值為2300,因此圓管中水流為

層流，則沿程損失系數(shù)入=64/Re=0.04。

［單選題］13.如圖6-3-1所示一矩形斷面通風(fēng)管道，斷面尺寸為1.2mX0.6m,空

氣密度P=1.20kg/ni3,流速v=16.2m/s,沿程阻力系數(shù)入=0.0145,流程長(zhǎng)度

L=12m的沿程壓強(qiáng)損失為()N/m2。

1.2m

II圖6-3~1

A.28.14

B.31

C.34.25

D.45.51

正確答案：C

參考解析：根據(jù)水力半徑公式求得：R=A/x=bh/(b+2h)=(1.2X0.6)/

(2X1.2+2X0.6)=0.2。因此，

流程長(zhǎng)度L=12m的沿程壓強(qiáng)損失為：

f47?2

1.20x16.22

=0.0145x―-—x----------------

4x0.22

=34.25N/m2