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。 ( )

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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。

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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

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____________________________________________________________________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。

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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=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

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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)

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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 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=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 ξ1=0.5，转弯局部水头损失系数 ξ2=0.3。在距管道出口 l=30 m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=1.5 m。

(1) 求此高度的流量 qv 及水头 H ； (0.415 m3/s;19.058m)

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(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) (qv1qv2d18=()3)

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 Δl =10 m的1－1及2－2断面间装一水银压差计，其液面高差 Δh=4 cm。求作用水头 H。 （6.36m）

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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 Δh=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。 (0.313m3/s; 11.11m)

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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 10v，

22g其中从 1 到 2的水头损失为 5v ，2－2 断面处测压管水面 5－5低于2

22g－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 )

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26、如图所示虹吸装置，管径 d=200 mm，管长 AC=10 m，CE=15 m，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。 ( 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 )

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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 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 6.0 m ，求最大的抽水流量为多少？ ( 0.0424m3/s)

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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 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 178.8 m3/s时，涵洞中最大压强的值。 ( 81.0 Kpa )

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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;1.83m3/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)

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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。 (S0220.226gd2Re

,kdR0.113e2Q2Lg/2,hf) 0.226g2d2Re35、 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。

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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=6.62m 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，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。

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( 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 )

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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 )

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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

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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 )

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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）

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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。

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( h

f128lu(QtQn2) ) d4实用文档

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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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