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4、一桥墩长lp=24m，墩宽bp=4.3m，水深hp=8.2m，河中水流平均流速vp=2.3m/s，两桥台间的距离Bp=90m，取λl=50来设计水工模型试验，是确定模型的几何尺寸和试验流量。 解：模型的桥墩几何尺寸
流体主要受重力作用，满足弗劳德准则
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5、对某一桥墩采用模型比例为
lm1?进行实验。已知模型中水流速度为0.76m/s，实测模型桥墩受水流lp16作用力为4N。求原型中相应的流速与作用力。
解：经分析可知，此流动的主要作用力是重力，所以决定性相似准数为弗劳德数。可知：
v2Frp?Frm??m
lpgplmgm 由弗劳德数相等推理得：
vp2v2pv2m?lplm;
所以：vp?lplm?vm?16?0.76?3.04m/s 1?p ?v2模型桥墩受水流作用力为压力，欧拉数为Eu??v2v2lpp由欧拉数相等推理得：?2?2?p
?pm?vmvmlm?pp由F??p?l
2可得
FpFM?l3pl3m?Pp?Pm?2lpl2m?lplm?2lpl2m?3lpl3m
故Fp?
?Fm?163?4?16384N
6、长度比尺为40的船舶模型实验，测得船速为1.2m/s时模型受到的波浪阻力为0.03N，试求原型船速和原型船舶所受到的波浪阻力（以重力作用为主）
22?plpvp 答：根据牛顿一般相似原理：力的比例尺：?F? ?22Fm?mlmvmFp2vm? 佛劳德数法则 Fr? gLpgLmv2pvp?vm?l=7.59 m/s 22由于?l?g??v，可得?v??l
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故
FpFm?3lp3lm 最终得Fp=
l3p3lm?Fm=403?0.03?1920N
第五章 流动阻力与水头损失（146） 一、名词解释
1、层流：各流层质点之间互不掺杂的流动，也即Re<2300的流动。
2、湍流： 流体指点的轨迹曲折、混乱，各流层的流体质点相互混惨，这种流动称为湍流。Re>2300的流动。
3、水头损失：流体在流动过程中克服阻力引起的能量损失。。 4、沿程水头损失：克服粘性阻力而引起的能量损失。
5、局部水头损失：由于流动边界形状突然变化引起的流线弯曲以及边界层分离而产生的水头损失。 6、时均速度：流体质点在某一确定方向（x轴向）的瞬时速度ux始终围绕着某一平均值而不断跳动（即脉动），这一平均值就称作时间平均速度—时均速度 7、脉动速度：瞬时速度与时均速度的差。
8、边界层：粘性流体以大雷诺数绕壁面流动时，壁面附近速度梯度很大的薄层。定义为壁面起沿法向至流速达到外界主流流速之99%处。
9、层流边界层：在边界层的前部，边界层厚度较小，边界层内的流速梯度很大，粘滞应力的作用也很大，边界层内的流动属层流，这部分边界层称为层流边界层。
10、湍流边界层：随着边界层厚度增加，内部流速梯度减小，粘性作用力减弱，边界层内的流体流态从层流经过过渡态变为湍流，这部分边界层称为湍流边界层。
11、转捩点：当边界层内的雷诺数达到临界数值，流态转变为湍流。流动形态转变为湍流的点称为转捩点。 12、粘性底层：在湍流边界层内，最靠近壁面的地方，速度梯度仍然很大，粘性切应力仍然占主要作用，使得流动形态仍为层流，故固体边界表面有一层极薄的层流层存在，该流层叫粘性底层。
13、边界层分离：当流体绕流非流线型物体时，物面上的边界层在某个位置开始脱离物面， 并在物面附近出现与主流方向相反的回流，流体力学中称这种现象为边界层分离现象。
14、压差阻力：在边界层分离的过程中，在分离点后的回流区、旋涡区中压强大大下降，形成负压区。这样，绕流物体前后面的压强差形成了作用于绕流物体指向下游的压差阻力
15、粘性阻力：粘性流体绕物体表面流动时，物体表面受到的表面力有切应力和压强，切应力在物体表面的合力称为粘性阻力。
16、绝对粗糙度：管道的壁面是粗糙不平的，凸起的粗糙物的平均高度Δ成为壁面的绝对粗糙度。 17、相对粗糙度：绝对粗糙度Δ与管道直径d的比值Δ/d称为管道的相对粗糙度。 18、相对光滑度：管道直径d与绝对粗糙度Δ的比值称为管道的相对光滑度。
19、水力粗糙：雷诺数较大，当粘性底层厚度δ 小于绝对粗糙度Δ时，管道称为水力粗糙管，管流表现为水力粗糙。
20、水力光滑：雷诺数较小时，当粘性底层厚度δ大于绝对粗糙度Δ时，管道称为水力光滑管，管流表现为水力光滑。
21、当量粗糙度：当量粗糙度是指和工业管道粗糙区λ值相等的同管径尼古拉兹粗糙管的粗糙度。 22、湿周：过流断面上流体与固体壁面接触的周界称为湿周。
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二、选择题
1、湍流粗糙区的水头损失与流速成（ B ）
A、一次方关系； B、二次方关系； C、1.75～2.0次方关系；D、不能确定
2、已知液体流动的沿程水头损失系数λ与边壁粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于 （ C ） A、层流区； B、紊流光滑区； C、紊流过渡粗糙区； D、紊流粗糙区 3、层流断面流速分布规律符合 （ C ）
A、对数分布； B、 直线分布； C、抛物线分布； D、 椭圆分布 。
4、同种液体通过两根相同长度，但粗糙高度不同的等直径长直管道，当雷诺数Re相同时，它们的水头损失在（ A ）内是相同的。
A、层流和层流至紊流过渡区； B、紊流光滑区和紊流粗糙区；C、紊流过渡区； D、紊流粗糙区 8、圆管层流的沿程水头损失hf与断面平均流速υ的（ A ）次方成正比。 A、1 B、2 C、1.75 D、0.5 9、一圆管管道，断面变化前后的直径比为A、2 B、 1 C、0.5 D、4
13、管道中液体的雷诺数与（ D ）无关。 A、温度 B、管径 C、流速 D、管道长度 14、圆管的水力半径R与圆管直径的关系是（ C ）。A、R=d B、R=d/2 C、R=d/4 D、R=4d 15、同一管道中，当流速不变，温度上升时，则雷诺数（ A ）增大 B. 减小 C. 不变 D. 不一定
16、一段直径不变管道的流速从2m/s增加到4m/s时，在水流都处于紊流粗糙区时，沿程水损失是原来的（ D ）倍 A．1 B.2 C. 2 D. 4
17、已知液体流动的沿程水头损失系数λ与边壁粗糙度和雷诺数Re都有关，即判断该流动属于（ C ） A、层流区； B、湍流光滑区； C、湍流过渡粗糙区； D、湍流粗糙区 19、湍流断面流速分布规律符合 （ A ）
A、对数分布； B、 直线分布； C、抛物线分布； D、 椭圆分布
20、同种液体通过两根相同长度，但粗糙高度不同的等直径长直管道，当雷诺数Re相同时，它们的水头损失在（ A ）内是相同的。
A、层流； B、紊流过渡区； C、紊流粗糙区 D、不确定
21、当粘性底层厚度（ A ）管壁绝对粗糙度时，管流处于水力光滑区。 A、大于 B、小于 C、等于 D、以上均可
22、当粘性底层厚度（ B ）管壁绝对粗糙度时，管流处于水力粗糙区。 A、大于 B、小于 C、等于 D、以上均可
23、已知液体流动的沿程水头损失系数λ只与边壁粗糙度有关，与雷诺数无关，即判断该流动属于（ D ） A、层流区； B、湍流光滑区； C、湍流过渡粗糙区； D、湍流粗糙区
24、圆管管道流入水池的突扩处局部损失因数（ A ）相同条件下水池流入管道的突缩处局部损失因数 A、大于 B、小于 C、等于 D、不确定
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d1=2。这两个断面上的水流的雷诺数之比为（ C ）。 d2
（整理完）流体力学网上作业题参考答案20150627
