武汉大学水力学教材答案第六章.docx
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武汉大学水力学教材答案第六章
第六章恒定管流
1、并联管道中各支管的单位机械能损失相同，因而各支管水流的总机械能也应相等。
（）
2、图示虹吸管中B点的压强小于大气压强。
（）
3、恒定管流的总水头线沿流程下降，而测压管水头线沿流程可升可降。
（）
4、在等直径圆管中一定发生均匀有压流动。
（）
5、各并联支管的水头损失相同，所以其水力坡度也相同。
（）
6、图示两个容器由两根直管相连，两管的管径、管长及糙率均相同，所以通过的流量相等。
（）
7、设计管道时，若选用的糙率大于实际的糙率，则求得的管道直径偏小，不能通过要求的设计流量。
（）
8、图示A、B两点间有两根并联管道1和2。
设管1的沿程水头损失为hf1,管2的沿程水头损失为hf2。
则hf1与hf2的关系为（）
（1）hf1＞hf2；
（2）hf1＜hf2；（3）hf1=hf2；（4）无法确定。
9、图示为坝身下部的三根泄水管a、b、c，其管径、管长、上下游水位差均相同，则流量最小的是（）。
（1）a管；
（2）b管；（3）c管；（4）无法确定。
10、在管道断面突然扩大处，测压管水头线沿程________________________________________________________；在管道断面突然缩小处，测压管水头线沿程____________________________________。
11、图示为一串联管段恒定流。
各管段流量qv1、qv2、qv3的关系为______________________。
各管段流速v1、v2、v3的关系为____________________________________________________________。
12、对于有压管流出口为自由出流时，测压管水头线终点在_________________________________________________；出口为淹没出流时，若下游水池中流速v2=0,测压管水头线终点在____________________________，若v2≠0，测压管水头线应____________________________________________________________________下游水面。
13、定性绘出图示等直径短管道的总水头线和测压管水头线，并标明符号及负压区。
14、定性绘出图示水泵管道的总水头线和测压管水头线，标明有关的符号，并标出管中的M、N两点的压强高度pm/g及pn/ρg。
15、定性绘出图示短管道的总水头线和测压管水头线，并标明符号。
16、定性绘出图示短管道的总水头线和测压管水头线，并标明符号。
17、一水泵管道布置如图。
已知流量qv=6l/s，l1=3.5m，l2=1.5m，l3=2m，l4=15m,l5=3m,Z=18m,水泵最大真空度hv=6m，管径d=75mm，沿程水头损失系数λ=0.04，局部水头损失系数ξ1=8,ξ2=ξ3=ξ4=0.3,ξ5=1.0。
取动能修正系数为1。
（1）确定水泵允许安装高度hs；（4.87m）
（2）计算水泵总扬程H;（20.19m）
（3）定性绘出水泵管道的总水头线和测压管水头线，并标明有关的符号。
18、图示管道的长度L＝15m，管径d=0.1m，进口局部水头损失系数ξ1=0.5；转弯局部水头损失系数ξ2=1.1。
当水头H＝2.5m时，通过管道的流量qv=0.02m3/s,求管道沿程水头损失系数λ。
取动能修正系数为1。
（0.0257）
19、某输水管如图所示。
已知管径d1=200mm，d2=100mm管长L1=20m,L2=10m；沿程水头损失系数λ1=0.02，λ2=0.03。
各局部水头损失系数为：
进口ξ1=0.5，转弯ξ2=0.6，收缩ξ3=0.4（对应于大管流速），阀门ξ4=2.06。
管道水头H=20m。
试求：
（1）当阀门开启时，求通过输水管的流量qv；（0.0619m3/s）
（2）定性绘出管道的总水头线和测压管水头线。
20、一水电站压力引水管道如图所示。
已知管长L=90m，管径d=0.3m，沿程水头损失系数λ=0.03，进口局部水头损失系数ξ1=0.5，转弯局部水头损失系数ξ2=0.3。
在距管道出口l=30m处设一水银测压计，其液面差Δh=0.5m，较低的水银液面至管轴的高度h=1.5m。
（1）求此高度的流量qv及水头H；（0.415m3/s;19.058m）
（2）定性绘出此高度的总水头线及测压管水头线。
21、用长度为1的两条平行管道由水池A向水池B输水，如图所示。
已知管径d2=2d1，两管的糙率n相同。
忽略局部水头损失。
求两管通过的流量比qv1/qv2。
（按长管计算）（
=
）
22、图示为一从水箱引水的水平直管。
已知管径d=20cm，管长L=40m，局部水头损失系数：
进口ξ=0.5，阀门ξ=0.6。
当通过流量qv=0.2m3/s时，在相距Δl=10m的1－1及2－2断面间装一水银压差计，其液面高差Δh=4cm。
求作用水头H。
（6.36m）
23、一直径沿程不变的输水管道，连接两水池如图所示。
已知管道直径d=300mm，管道全长L=90m，沿程水头损失系数λ=0.03.，局部水头损失系数：
进口ξ=0.5，转弯ξ=0.3，出口ξ=1.0。
出口中心在下游水面以下深度h2=2.3m。
在距出口l=30m处有一水银测压计，其液面高差Δh=0.5m，较低的水银液面至管轴的高度h=1.5m。
试确定：
（1）通过高度的流量qv；
（2）两水池的水位差Z。
（0.313m3/s;11.11m）
24、图示虹吸管上下游水位差H=5m，水头损失从1点至4点为
，其中从1到2的水头损失为
，2－2断面处测压管水面5－5低于2－2断面形心7m。
求2－2断面形心高于上游水面的高度Z。
（4m）
25、一管路如图所示。
管段AB与BC的长度、直径与材质相同，通过流量为qv0。
若在AB段再并联一段与AB完全相同的管段（如图中虚线所示），且水头H保持不变，问并联后管道的总流量qv与原流量qv0之比为多少？
（可按长管计算，设沿程水头损失系数在此过程中不变）（1.265）
26、如图所示虹吸装置，管径d=200mm，管长AC=10m，CE=15m，ξA=0.5，ξB=ξD=0.9，ξE=1.8，λ=0.03，求：
（1）通过虹吸管的恒定流流量qv；
（2）上下游水位差z。
（99l/s;3.97m）
27、图示直径400mm的钢管（n=0.012）将水池A的水引到水池B作恒定流动。
已知管长l=40m，qv=200l/s，管道上有90。
弯头（ξ=0.6）两个，阀门（全开ξ=0.12）一个，进口（ξ=0.5），出口（ξ=1.0）。
求水池A与水池B的水面高差H。
（0.67m）
28、如图所示用水泵从蓄水池中抽水，蓄水池中的水由自流管从河中引入，自流管管长l1=20m，直径d1=150mm，吸水管管长l2=12m，直径d2=150mm，两管的沿程水头损失系数λ=0.024,河的水面与水泵进口断面中点高差h=2.0m，自流管的莲蓬头进口、出口入池、吸水管的莲蓬头进口以及缓弯头的局部水头损失系数分别为ξ1=0.2，ξ2=1，ξ3=6，ξ4=0.3，水泵的进口断面的最大真空高度为6.0m，求最大的抽水流量为多少？
（0.0424m3/s）
29、图示水银压差计装置，管长l=75cm，管径d=2.5cm，流速v=3m/s，沿程水头损失系数=0.02，进口局部水头损失系数ξ=0.5。
计算水银液面高差hp。
（7.65cm）
30、某人工渠道以两孔断面为4×4m2的钢筋混凝土方形涵洞穿越某河道。
下游水位为142m，上游水位为146m，糙率n=0.014，进口局部水头损失系数ξ1=0.5，每一折角局部水头损失系数为ξ=0.25。
涵洞外流速可以不计。
试求：
当两孔总流量为178.8m3/s时，涵洞中最大压强的值。
（81.0Kpa）
31、如图所示，活塞A受一恒定力F作用而左移，使液体（ρ=900kg/m3,μ=0.002kg/（m.s））从针孔直径0.25mm，针长1.5m。
问若针孔流量qv=0.4cm3/s，作用力F为多少?
（不计大筒内水头损失，且液流为层流）（14.5N）
32、图示的液体在直径d=3cm的倾斜管中流动。
密度ρ=917kg/m3，动力粘度μ=0.29kg/（m.s），现测得两断面压强分别为pB=180kPa，pA=500kPa。
要求：
（1）判别流动方向；
（2）计算流量。
（液流为层流）（A—B;1.83m3/h）
33、有一钢筋混凝土输水管道，输水流量Q=550l/s，管长l=3000m，内径d=600mm，糙率n=0.013，试求管道的流量模数、比阻及沿程水头损失。
（24.06m）
34、有一硬塑料输水管道，其沿程阻力系数可以表达为λ=0.25/Re0.226，试推导出管道流量模数、比阻及沿程水头损失的表达式。
（
）
35、一自来水管道，设计供水流量为Q=50l/s，试按经济流速确定其经济管径。
（250mm）
36、一水电站压力管道，设计流量为Q=30.0m3/s，电站作用水头为H=100m，试确定其经济管径。
（2.81m）
37、如题图所示的输水管道系统，管线经过起伏不平的地形区。
假定管道可以看作长管，试绘制测压管水头线，找出负压区及最大真空处。
38、有一串联管道如图，各管段的长度、管径、沿程阻力系数分别为：
l1=125m，l2=75m，d1=150mm，d2=125mm，λ1=0.030，λ2=0.032，闸阀处的局部损失系数为0.1，管道的设计输水流量为Q=0.025m3/s。
（1）分析沿程水头损失和局部水头损失在总水头损失中所占比例，
（2）分别按长管和短管计算作用水头H。
（H1=6.62mH2=6.94m）
39、有一串联管道如图，各管段的长度、管径、沿程阻力系数分别为：
l1=2m，l2=1.5m，l3=5m，d1=50mm，d2=100mm，d3=75mm，λ1=λ2=λ3=0.032,闸阀处的局部损失系数为0.1，折管处的局部损失系数为0.5，管道的设计输水流量为Q=0.035m3/s。
试计算作用水头H并绘制总水头线和测压管水头线。
（52.72m）
40、如图所示的倒虹吸管,管径d=1m,管长L=50m,上下游水头差H=2.24m,设倒虹吸管的沿程阻力系数和局部阻力系数分别为:
λ=0.02,ζ进=0.5,ζ弯=0.25,ζ出=1.0,试求虹吸管通过的流量.（3m3/s）
41、有一虹吸管输水管道如图，虹吸管的长度、管径、粗糙系数分别为：
l1=13m，l2=20m，l3=15m，d=1.0m，n=0.014，进出口的局部损失系数分别为0.5和1.0，折管处的局部损失系数为0.183。
（1）当上下游水面差为z=1.0m时，虹吸管的输水流量为多少?
（2）当虹吸管中的最大允许真空值为hv=7m时，虹吸管的最大安装高度为多少？
（Q=2m3/s,hs=6.12m）
42、一管道系统如图，各管段的长度分别为：
l1=300m，l2=200m，l3=400m，管径d=300mm，沿程阻力系数λ=0.03，闸阀处的局部损失系数为0.07，折管A、B处的局部损失系数分别为0.3、0.35。
已知z1=9.0m，z2=14.0m，pM=200kN/m，试计算流量并绘制总水头线和测压管水头线。
（0.128m3/s）
43、有一长管道系统如题图，A、C两管上接水池，下接B管，C管联有水泵。
已知各管段的长度均为l=800m，各管段的直径均为d=600mm，沿程阻力系数λ=0.025，水池水面高程z=100m，水泵扬程Hm=10.0m，C管流速为vC=3.0m/s。
试计算各管段流量及B管出口高程。
（QA=0.50m3/s,QB=1.35m3/s,QC=0.85m3/s,ZB=55.9m）
44、如题图所示的离心泵抽水管道系统，已知抽水流量Q=30l/s，上下水池的水面高程分别为z1=30m，z2=55m，吸水管长度l1=15m，管径d1=200mm，压水管长度l2=200m，管径d2=150mm，各管段的沿程阻力系数均为0.038，各局部阻力系数分别为ζ阀=5.0，ζ90=1.0，ζ闸=0.10，ζ折=0.11，水泵最大允许真空值为7m。
（1）确定水泵的最大安装高度；
（2）计算水泵的扬程；（3）绘制管道系统的总水头线和测压管水头线。
（Zp=5.65mHm=32.8m）
45、在题图的水力发电管路系统中,管径为1m,管长为320m,管道粗糙系数为0.015,每个弯头局部损失系数均为0.25,闸阀处局部损失系数为0.45,上下游水池液面差为70m,流量为2m3/s,试求水轮机的效率为0.75时,水轮机的功率.
（Nt=978KW）
46、如题图所示，水池A、B、C由三个管段相连，已知各管段的管径为d1=d2=d3=300mm，管长l1=l2=l3=1500m。
沿程阻力系数λ=0.04，各水池水面高程分别为zA=60m，zB=30m，zC=15m，
（1）判断各管段的流向；
（2）计算各管段的流量及水头损失。
（Q1=0.118m3/s,Q2=0.028m3/s,QC=0.090m3/s）
47、有一并联管道，由三支旧钢管组成，各管段的长度、管径分别为：
l1=1000m，l2=600m，l3=1500m，d1=d2=147mm，d3=198mm，三支管道的总流量为Q=0.1m3/s。
试求三支管道的流量及水头损失。
（Q1=0.246m3/s,Q2=0.0317m3/s,Q3=0.0441m3/s）
48、在6-5-1所示的沿程均匀泄流管道中，进口总流量为Q，出口过境流量为Qt，单位长度沿程泄流量为q，全管长l的沿程泄流总量为Qn=ql。
假设水流处于层流区，试推导沿程均匀泄流沿程水头损失的表达式。
（
）
49、如题图所示，水塔向B、C、D三点供水，已知流量QB=15l/s，QC=QD=10l/s，管径dAB=199mm，dBC=149mm，dCD=99mm，管长lAB=400m，lBC=300m，lCD=250m。
水塔地面高程zM=20m，供水点D处地面高程zD=15m，要求供水点D处具有h=15m的自由水头，试确定水塔高度H。
（29.09m）
50、在题图所示由铸铁管组成的环状管网中，各管段的比阻可按舍维列夫公式计算，各管段的长度、管径分别为：
l1=l3=l5=l7=50m，l2=l4=l6=100m，d1=d4=d7=199mm，d2=d3=d5=d6=149mm，各结点的供水流量分别为q1=-100l/s，q2=q4=q5=20l/s，q3=15l/s，q6=25l/s。
试对程序进行适当修改并计算各管段的流量及水头损失。
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2
3
4
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0.027
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