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武大水力学习题第6章 恒定管流


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; 无法确定。 (2)hf1 <hf2 ; ( ) (4)

(3)hf1 = hf2 ;

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 ( ) 。 (2)b 管; (3)c 管; (4)无法确定。

(1)a 管;

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____________________________________。
32

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/ρ g。

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。

33

17、 一水泵管道布置如图。 已知流量 qv=6 l /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 ξ 1 =8, ξ 2 = ξ 3 = ξ 4 =0.3 , ξ 5 =1.0 。取动能修正系数为 1。 (1) 确定水泵允许安装高度 hs; (2)计算水泵总扬程 H ; (4.87m) (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 ξ 1=0.5;转弯局部水头损失 系数 ξ 2= 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=200 mm ,d2=100 mm 管长 L1=20 m ,L2=10 m;沿程水头损 失系数 λ 1= 0.02,λ 2=0.03。各局部水头损失系数为:进口 ξ 1=0.5 ,转弯 ξ 2=0.6,收缩 ξ 3=0.4 ( 对应于大管流速),阀门 ξ 4= 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; (2) 定性绘出管道的总水头线和测压管水头线。 (0.0619m /s)
3

20、 一水电站压力引水管道如图所示。 已知管长 L=90 m, 管径 d=0.3 m, 沿程水头损失系数 λ =0.03, 进 口局 部水头损失系数 ξ 1=0.5,转弯局部水头损失系数 ξ 2=0.3。在距管道出口 l=30 m 处设 一水银测压计,其液面差 Δ h = 0.5m,较低的水银液面至管轴的高度 h=1.5 m。 (1) 求此高度的流量 qv 及水头 H ; (0.415 m /s;19.058m)
3

(2) 定性绘出此高度的总水头线及测压管水头线。

34

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) (
d 8 q v1 =( 1 )3 ) q v2 d2

22、图示为一从水箱引水的水平直管。 已知管径 d=20 cm,管长 L=40 m,局部水头损失系数:进 口 ξ =0.5,阀门 ξ =0.6。当通过流量 qv=0.2 m3/s 时,在相距 Δ l =10 m 的 1-1 及 2-2 断面间 装一水银压差计,其液面高差 Δ h=4 cm。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=300 mm, 管道全长 L=90 m, 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=2.3 m。在距出口 l=30 m 处有一水银测压计,其液面高差 Δ

h=0.5 m,较低的水银液面至管轴的高度 h=1.5 m。试确定:(1)通过高度的流量 qv;(2)两水池的
水位差 Z。 (0.313m /s; 11.11m)
3

2 24、图示虹吸管上下游水位差 H=5 m,水头损失从 1 点至 4 点为 10 v ,其中从 1 到 2 的水头

2g

2 损失为 5 v ,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

2g

水面的高度 Z。 (4m)

35

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=200 mm,管长 AC=10 m,CE=15 m,ξ A=0.5,ξ B=ξ D=0.9,ξ E=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。 ( 99 l/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=40 m,

qv=200 l/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=20 m, 直径 d1=150 mm,吸水管管长 l2=12 m,直径 d2=150 mm,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=2.0 m,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 ξ 1 =0.2,ξ 2=1,ξ 3=6,ξ 4=0.3,水泵的进口断面的 最大真空高度为 6.0 m ,求最大的抽水流量为多少? ( 0.0424m /s)
3

36

29、 图示水银压差计装置, 管长 l=75 cm, 管径 d=2.5 cm, 流速 v=3 m/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 4×4 m2 的钢筋混凝土方形涵洞穿越某河道。下游水位为 142 m,上 游水位为 146 m, 糙率 n=0.014, 进口局部水头损失系数 ξ 1=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 178.8 m3/s 时, 涵洞中最大压强的值。 ( 81.0 Kpa )

31、如图所示,活塞 A 受一恒定力 F 作用而左移,使液体(ρ =900 kg/m3, μ =0.002 kg/(m.s)) 从针孔直径 0.25 mm,针长 1.5 m 。问若针孔流量 qv=0.4 cm3/s,作用力 F 为多少? (不计大筒 内水头损失,且液流为层流) ( 14.5 N )

32、图示的液体在直径 d=3 cm 的倾斜管中流动。密度ρ =917 kg/m3,动力粘度 μ =0.29 kg/(m.s), 现测得两断面压强分别为 pB=180 kPa,pA=500 kPa。要求:(1) 判别流动方向;(2) 计算流量。(液 流为层流) (A—B;1.83m /h)
3

37

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)
0.226

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/Re 比阻及沿程水头损失的表达式。 ( S0 ?

,试推导出管道流量模数、

2Q 2 L 2 0.113 h ? , , ) k ? ? dR g / 2 f 0.226 e 0.226 g? 2 d 2 R e g? 2 d 2 Re

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=30.0m /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
3

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,
3 d2=125mm, λ 1=0.030, λ 2=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=0.025m /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=6.62m H2=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, λ 1=λ 2=λ 3=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=0.035m /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 )
3

38

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 ( 3m /s )
3



=0.5,ζ



=0.25,ζ



=1.0,试求虹吸管通过的流量.

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=2m /s ,hs=6.12m )
3

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。 ( 0.128m /s )
3

39

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=0.85m /s,ZB=55.9m )
3

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


=5.0,ζ

90

=1.0 ,ζ



=0.10,ζ



=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=5.65m Hm=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 2m /s,试求水轮 机的效率为 0.75 时,水轮机的功率. ( Nt=978KW )
3

40

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=0.118m /s, Q2=0.028m /s, QC=0.090m /s )
3 3 3

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=0.246m /s, Q2=0.0317m /s, Q3=0.0441m /s )
3 3 3

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。( h f ?
128lu (Qt ? Qn 2) ) ??d 4

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 )

41

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。 i Q hf 1 0.073 2.53 2 0.027 3.27 3 0.007 0.16 4 0.028 0.90 5 0.030 2.03 6 0.015 1.21 7 0.010 0.07 m /s m
3

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