圆管层流，实测管轴线上流速为4m／s，则断面平均流速为（）m/s。
A、4
B、3.2
C、2
D、1
【正确答案：C】
断面流速分布是以管中心线为轴的抛物面，在管轴上，达到最大流速，即圆管中层流的断面平均流速等于管轴最大流速的一半。
这个是水力学的问题
某圆管直径d=30mm，其中液体平均流速为20cm/s。液体粘滞系数为0.0114cm3/s，则此管中液体流态为（ C.紊流 ）。
A. 层流 B. 层流向紊流过渡 C.紊流
计算雷诺数
3.等直径圆管中紊流的过流断面流速分布是 （B. 呈对数线分布 ）
A呈抛物线分布 B. 呈对数线分布
C.呈椭圆曲线分布 D. 呈双曲线分布
4.等直径圆管中的层流，其过流断面平均流速是圆管中最大流速的（ D. 1/2倍）
A 1.0倍 B.1/3倍 C. 1/4倍 D. 1/2倍
5.圆管中的层流的沿程损失与管中平均流速的（ B. 二次方）成正比.
A. 一次方 B. 二次方 C. 三次方 D. 四次方
6.圆管的水力半径是 ( A. d/2)
A. d/2 B. d/3 C. d/4 D. d/5.
7. 谢才公式中谢才系数的单位是（ A. 无量纲）
A. 无量纲 B. C. D.
8. 判断层流和紊流的临界雷诺数是 B.下临界雷诺数
A.上临界雷诺数 B.下临界雷诺数
C.上下临界雷诺数代数平均 D.上下临界雷诺数几何平均
煤层底板承压水的沿程水头损失主要是指底板承压水沿隔水层向上侵入、劈裂和导升过程中，水流受到岩体隙面的摩擦阻力、吸附阻力等作用而产生的水头损耗。沿程水头损失研究是从圆形管道开始的。著名学者达西依据均匀流动力学方程切应力 和层流运动切应力（以牛顿内摩擦力表示为
煤矿底板突水
由二者关系推导得圆管均匀层流沿程水头损失方程式为：煤矿底板突水
式中：L为管长，m；d为管径，m；v为断面平均流速，m/s；g为重力加速度；λ为沿程阻力系数。
式中，阻力系数λ＝64υ/（υd）＝64/（υd/υ）＝64/Re，Re为雷诺数，是层流与紊流的分界线。但实际上，无论是层流还是紊流，在均匀流情况下，因水流在隙边壁面上切应力为：
煤矿底板突水
式中：γ为水容重，N/m3；R为水力半径，m；J为水力梯度；f为摩擦系数；
相对糙率；ρ为水密度，kg/m3；L为管洞长度，m；Δ—糙率，cm；υ为水流速度。
于是沿程水头损失算式可写为：
煤矿底板突水
将γ＝ρg代入式得：
煤矿底板突水
经整理可得水流沿程水头损失计算通用式：
煤矿底板突水
关于式中阻力系数λ值，同样与Re和Δ/R相关，对层流或紊流在均匀流时相一致，但紊流的阻力系数需由试验确定。
1933年尼古拉兹根据试验结果得经验算式为：
紊流光滑区：
煤矿底板突水
紊流粗糙区：
煤矿底板突水
后来，柯尔布鲁特一怀特提出紊流过渡区与3000＜Re＜1000000范围内阻力系数算式为：
煤矿底板突水
4.3.2.1 导高带三带划分［67］
近年来对煤层底板的研究理论涉及很多，其中最具有代表性的就是“下三带”理论，其把底板划分为破坏带、完整岩层带、承压水导高带。后来还有采场底板“四带”划分理论，该理论又将煤层底板进行了细分，分为矿压破坏带、新增损伤带、原始损伤带以及原始导高带。采动矿压底板破坏带前面已经确定，比较难确定的就是导高带，也是有效保护层确定的关键，也是底板承压水导升过程中产生水头损耗的主要层位。
按承压水在导高带中导升过程来划分，还可以将导高带进行进一步划分，可以将其分为三个带（图4.11）：水蚀带（c）、原始裂隙带（b）和裂隙扩展带（a）。
图4.11 煤层底板导高带分带示意图
在实际生产中，能否实施安全带压开采，除了与煤层底板隔水层的阻抗水能力有关外，与煤层底板承压水水压大小也有非常密切关系。煤层底板承压水经导高带“三带”导升后，在各带中水压发生了不同程度的衰减，使得实际作用在有效隔水层底板上的水压不是底板含水层中的原始水压，而是经隔水层导升衰减后作用在有效隔水层底端的残余水压，这对指导带压开采的预测预报具有重要意义。
（1）水蚀带：水蚀带是岩体经水流长期侵蚀、搬运等作用形成的裂隙比较大的溶沟和溶隙。在水蚀带内，由于裂隙比较大，承压水主要表现为动水压力。溶沟和溶隙表面一般比较粗糙（图4.12），具有一定的粗糙度，当承压水在其中向上导升过程中，由于水流自身的黏滞力、岩石碎屑和隙面的摩阻力等，其将产生沿程水头损失。但由于底板承压水水流速度很小，因此沿程水头损失很小。
图4.12 溶隙带中溶隙结构面图
（2）原始裂隙带：在水蚀带，水压力主要以动水压力为主，表现为对岩体的冲刷、侵蚀等，而原始裂隙带则是在没有人为因素干扰的情况下，由于煤层底板外界条件的变化，主要是应力场的变化，在水压力的作用下，使得细微裂隙的进一步扩展。
由于原始裂隙带中水流速度相对比较小，所以水压力主要表现为渗透静水压力。静水压力主要表现为导升、楔劈等作用。承压水在原始裂隙带导升过程中，沿程水头损失是次要的，但其还要克服岩层的地应力（图4.13），再加上裂隙变小岩石颗粒吸附力增强，水头损失较大。当水流导升至原始裂隙尖端时，常会发生应力集中，但由于水头压力的损耗，现有静水压力己没有能力劈裂岩石而继续导升，此时的水头压力则为底板承压水前期的残余水压。
（3）裂隙扩展带：裂隙扩展带是煤层开采中，由于煤层底板岩层上覆压力减小，开采扰动使围岩应力场发生变化（变化情况如图4.14所示），使得底板岩体原有抵抗承压水静水压力的弹性势能变小，则由能量扩展准则可知，此时G≥R，即岩体裂隙将进一步被扩展。
图4.13 水流在裂隙中受力图
4.3.2.2 煤层底板残余水压的计算
田干［68］根据承压水沿底板隔水层向上渗流原理以及在水压作用下裂隙的渐进扩容机理，结合现场煤层底板岩层结构性质及组构关系，建立室内物理模拟模型，模拟煤矿煤层隔水底板在承压水作用下，底板岩层的阻水性能、底板水沿隔水层导升过程中残余水压的存在及其分布规律和数量关系。模型材料主要为沙子、大白粉、水泥等，按照材料不同比例进行配制。
图4.14 采动围岩变化及工作面支承压力分布图
通过对实验分析得知，低渗透岩层对底板承压水导升过程中水头损耗的影响主要来自地层的岩性、岩石的力学性质（抗拉强度）以及其渗透性等，另外还与底板含水层水头压力大小有关。但底板承压水在隔水层导升过程中，对水头压力损耗影响最大的因素为地层的渗透性。原文研究了水头损耗与岩层渗透系数关系的数量特征。
利用实验数据（表4.4）可得出渗透系数与水头损耗率之间的关系式为：
煤矿底板突水
式中：η为水头损耗率（单位厚度岩体所损耗的水头压力），MPa/m；K为岩层的渗透系数，m/d。
表4.4 渗透系数与水头损耗率关系表
在实际中，知道煤层底板的渗透系数，就可以通过式上式计算出煤层底板承压水递进导升一定高度后其水头压力损耗，进而计算出此时的残余水头压力。
煤层底板高承压水在向上导升过程中，经过导高带中溶隙带、原始裂隙带和扩展裂隙带后，发生了沿程水头损失以及扩展裂隙中的能量损耗，导致水头压力受到很大的消耗，当减小到一定值时水流不能再继续导升而形成残余水压，此时承压水导升的高度就是导高带的厚度。则残余水压的计算由上面实验可得：
煤矿底板突水
式中：pc为煤层底板残余水压，MPa；p0为层底板水压，MPa；η为水头损耗率，MPa/m；Mm为煤层底板导高带厚度，m。
4.3.2.3 万年矿煤层底板残余水压的计算
万年矿奥灰含水层与9＃煤底板相距H＝25m，－200m水平工作面煤层开采引起的底板最大破坏深度是h1＝7.92m，底板导高带本文正常开采阶段取h3＝5m，遇断层时取h3＝10m，正常开采阶段底板有效隔水层的厚度取为h2＝12.08m。
（1）正常开采阶段导高带残余水压计算
导高带水头损耗率为：
η＝0.0906e－14.969 K＝0.0906e－14.969×0.01＝0.078
则－200m水平工作面底板原始水压导升带上驻点的残余水头压力：
pc＝p0－Mm×η＝2.548－5×0.078＝2.16MPa
同理，计算其他可开采煤层正常开采阶段导高带残余水压见表4.5。
（2）遇断层时导高带残余水压计算：导高带水头损耗率为：
η＝0.0906e－14.969 K＝0.0906e－14.969×0.01＝0.078
表4.5 万年矿各煤层正常开采时导高带残余水压计算表
注：H为各煤层与奥灰顶面间的距离，h为各煤层所受的奥灰水的水压值（m），p0为各煤层所受的奥灰水的水压值（MPa），pc正常开采阶段导高带残余水压值。
－200m水平工作面底板原始水压导升带上驻点的残余水头压力：pc＝p0－Mm×η＝2.548－10×0.078＝1.77MPa
同理，计算其他可开采煤层遇断层开采阶段导高带残余水压见表4.6。
表4.6 万年矿各煤层遇断层时导高带残余水压计算表
续表
注：H为各煤层与奥灰顶面间的距离，h为各煤层所受的奥灰水的水压值（m），p0为各煤层所受的奥灰水的水压值（MPa），pc正常开采阶段导高带残余水压值。
第3题 水击现象产生的根本原因是由于流体具有( B、压缩性和惯性)
第4题 在紊流水力粗糙管范围内时，则圆管随着雷诺数Re的增大，其沿程损失系数λ将(C、不变 )
第5题 雷诺数物理意义是指( C、惯性力与粘性力之比)
第6题 直径为D圆管的水力半径为(A、D/4 )
第7题 在紊流水力光滑管范围内时，则圆管随着雷诺数Re的增大，其沿程损失系数λ将( D、减小 )
第8题 在相同的作用水头和出口面积条件下，孔口出流量(B、小于 )管嘴出流量
第9题 并联管路水力特性：总流量为各管流量( 相加)，总损失(等于 )各管损失。
C、相加，等于
第10题 串联管路水力特性：各管流量(相等 )，总损失是各管损失( 相加)
B、相等，相加
第11题 长管计算时其流速水头可以忽略(A、忽略不计 )
第13题 圆管层流时沿程阻力系数与雷诺数关系为(64/Re)
第14题 水力光滑区具有沿程水头损失与平均流速的(B、1.75方 )的性质。
第15题 水力粗糙区具有沿程水头损失与平均流速的( A、2次方)的性质
第16题 水力光滑管是指层流边层厚度(A、大于 )管路的绝对粗糙高度
第17题 圆管层流时沿程水头损失与平均流速的(C、1次方 )的性质
第18题 圆管紊流时过流断面上流速按(A、均匀化 )规律分布
第19题 圆管层流时过流断面上流速按(B、旋转抛物面 )规律分布
第20题 过水断面的水力要素包括过水断面面积、湿周和(B、水力半径 )
判断题
第21题 压力中心永远在平面的形心下方。 （正确 ）（特殊情况：当受压平面为水平面时，二者重合）
第22题
紊流流动中的流速分布毫无规律可寻，是杂乱无章的。
错误
第23题
实际流体伯努利方程的适用条件为：不可压缩流体、稳定流、质量力只受重力 （还有两断面是渐变流断面）
正确
第24题
流管与流束的区别是内部是否有流体。
正确
第25题
等压面是指同一种静止液体中静压强相等的点组成的面。
正确
第26题
长管的第二类计算问题需用试算法进行计算。（指求管径）
正确
第27题
产生流动阻力的根本原因是液体在流动过程中的摩擦与撞击现象。
错误（根本原因应是液体的粘性）
第28题
层流的沿程水头损失与流速的 2 次方成正比。
错误
第29题
层流与紊流的判别标准是流速或流量。
错误
第30题
因次分析法的基本原理是因次的和谐性原理。
正确
温馨提示：
