流体力学与流体机械教材课后题答案

1、For personal use only in study and research; not for commercial useFor personal use only in study and research; not for commercial use第一章流体及其物理性质1-4.解： 由已知可知： P=20000Pa =0.02%P由 m=V 可得：dm=dV+Vd在压强变化时，质量没有变化，则dm=0，即SV+Vd=0，则竺八理P V所以体积压缩系数._丄岂=丄gio-8dp V dp P1- 5.解：由体积膨胀系数：丄业可得： dT VdV = ： k dT - V_4-

2、5 10 4 55 15二 0.41m3所以说膨胀水箱的最小体积应该是 0.41m3。第二章流体静力学2-2.解：由&二-gh可得Pv40001.28 9.80=318.88m2- 3解：如图所示：同种液体能够互相连通位于同一高度处是等压面,分析可知：Pa =Pb 油 gh3 '水银 gh?-，油 g（ h? gf） 水银 -油 g（ 14）Pa -Pb =（水银-油）g（ h! h2）= 139KPa油BaK /水银图2-32-11解：由题意可知:侧面BC的总压力大小为:F （油gm 水gh2）A（830 9.8 3.8 1000 9.8 1.2） 2.4 2.0= 2.04

3、8 105 N2-14解：真空表C的读数是1.49 xi04Pa，则自由液面在原来的基础上还要补充一段h :-1.49 1041000 9.80左侧水对闸门AB的压力:H25F 左=?水 ghcA =1000 9.8 （ H1 h- 2）1.829 1.829 = 1.0 10 N2左侧压力中心：1313I bh一 x 1.829".829yD左二 yc Xhe 123.05 1223.14mycAycA3.05 1.829右侧油对闸门AB的压力:HF 右=。由 ghcA =750 9.82 1.829 1.829 = 2.25 104N右侧压力中心:yD右丄bhycA 1.829

4、1.8293121.2193m_ 1.82921829 1.82922根据力矩平衡得：（假设作用于B点力的方向向左）F左沌左=F右X_右+Fb X_可得：Fb=39893.79N其中 _ 左=yo左一（H1+h-H2）2-15解：曲面ab的压力：水平方向分力:Fx = TgheAx =1000 9.8 5/2 5 10 =1.225 106N竖直方向分力:FzgVpi6二询 $ LR-S) B =1.0 106N则曲面所受合力:.Fx2 Fz2 =1.58 106 N受力方向:tan 空 二125 =1.225Fz1.02-17解：曲面abed所受的静水压力:水平方向分力为:Fx = SheA

5、x =1000 9.8 (2.4-10) 1.0 1.5=27930N2竖直方向分力为:3 2FzgVP(R B h二R2 B)43 2= 1000 9.8 (1.0 1.5 2.4 嘉 n 1.01.54= 69898.5N则曲面所受合力为:F合二.F： Fz2 = 75272 N受力方向为:tarv孑益8詈0.42-19解：这道题关键是自由液面的选取:因为在C点的绝对压强是196120Pa，其相对压强是:55一羽9612 10 -1.01325 10 = 9.67m1000 9.8作用于半球的总压力只有竖直方向的分力:-2h 1431F 二 Fz = JgVp =1000 9.8 二R2

6、(9.67- ) -R3p22 3 一= 2.5 105N第三章流体运动学和动力学基础3-4解：由连续方程 AM二A2V2可得:£d2“等詁 为哼2=0.5m/s所以说截面2-2处的平均流速为0.5m/s。3- 7解:如图所示:根据伯努利方程可得：2 2 FB ViPA V：Z B = z A AB 9 2g A 'g 2g在此处 Za=zb，Va=0,则v _ 2Fa-pb又因为 Fa -PB =('油)g ：h3-8解:如图所示:则Vb 二 2(1 一 )g.：h = 1.08m/s取两截面1、2列伯努利方程:Zi + P +*忆+仏2旬 2gPg 2g同时根据连

7、续性方程有：AAVi= A2V2V2可得：=2(PP2)_1 _ a2 / A 21由U形管压差计来测量压差R - P2 = （P水银-P）gh2C 水银一:)g h qv _1 * _ A / A 2 】则 qv=0.06m3/s3-19 解:y 二亚二A1.8=1.02m/ s兀21.54同理：V2=2.30m/s取截面1-1、2-2列伯努利方程：2 2 旦.V_卫.止9 2g-g 2g由于该管路是水平的，Z1=Z2则可得B = R . V12g -g 2g 2gp则 F2 二 R V12 -V22 = 397.9KPa水流经渐变段，动量发生变化，必然产生对镇墩产生作用力设轴向力为F，水平

8、向右，则渐变段镇墩所受的力为 R，水平向左, 列动量方程可得：P1A1-P2A 2R=pq (V2-V1)代入数据可得：R二P1A1-P2A2- pq (V2-Vi)=391.8KN则F=-391.8KN，方向是水平向右。3-20 解:3.18m/ s兀20.24同理 VB=5.66m/s(2)取两截面A-A、B-B列伯努利方程:ZBFAP2g由于管路水平，Za=Zb，可得pV2 -v；)PB = PAA B =109KPa2(3) 对控制体内流体进行受力分析本体弯管水平放置，显然不必要考虑重力作用，对于表面力，只有进、出口控制面上的压力 Fa=PaA a=120 X103 X3.14/4 X

9、).22=3.768KNFb=PbAb=109X103X3.14/4X).152=1.93KN两者方向指向控制体。水流经弯管，动量发生变化，必然产生作用力F,而F与关闭对水的反作用力R平衡。管道水平放置在xoy平面上，假设R方向指向弯 管处。与X轴夹角为a(4) 列动量方程求解:X轴方向：Y轴方向：Fa-Rcos(-F bCOs60= pvq bCOs60-Va)FBSi n60-Rs in = pqVbS in 60求解得：R=3108.6Ntan a=.41第四章4-2 解:由已知可得：qv80V v0.71m/sA J2d4320mmHg 所产生的压强为：R=13.6 X0308 &am

10、p;32=4.3XlO4Pa选 0-0、1-1面列伯努利方程：0 = h +Vi2 + Pg 2g"g hw即hg = - - _. -hw 2g Pg0.7124.3 104 , c 3 -1.22 9.89.8 103=3.164m所以说:泵的吸水高度hg为3.164m。4-6 解:(1)在圆管中层流流动时：1V U max2所以 Umax=2v=2 6.8= 13.6cm/s(2)Pf因为u4H(R2-r2)当 r = 20cm,Pff(r2R2T)23-x 4出 4Pf R噺二3 13.6 =10.2cm/s4(3)RVd226.70.24则 =-64 = 0.28Re(4)

11、圆管层流中切应力在有效截面上的分布规律:21Pf R21因为厶Pf二-ghf所以.0 口 ?V2L V2厂1R 2L20.28 0.8 6.8= 0.129N水力坡度J2 0.129Eg40 10 800 9.81=8.2 10*4-16解：(1)求雷诺数ReV =生=0.8m/sA, 4A 30 de =2.72m当t =20 C时，空气的丨=15 10-6m2/s0.8 30所以25九45 10511(2):=0.26mmd = 2.72m0.26 102.72= 9.5 10“= 0.28查莫迪图，得，=0.018= 0.15N/m24-20解：解法一：以1-1,2-2截面列伯努利方程:

12、P2RM所以 hw =_PV1 _V20.269m刁P2V221=z22-92g-g2g因为ZZ2V1 二 qv = 1.89m/sA解法二：公式法二 0.5(1Ad230.5 r®8(5) 孔口、管路流动与气体射流5-14解：由已知可得：l658) 8 (0.035 0.5)S d 2 4°2?4789s2 / m5g兀2d电 2g9.8 汉 3.142 汉 0.24H 二 hf 二 Sq2 = 789 502 =1.97 106ml戶8(九一中送J)，则5-19解.因为S d 24g兀dS1S2 =g 二2d：-9.8 3.142 0.024(L：2)8 (0.0251

13、014)0.01519.8 3.142 0.015424g二 d28( ” 亠-1)8 (0.025 2015)0.0272 ,5= 2.1 10 s /m= 5.1 107 s2/m5在并联管路中qv1: qv2 S : S S1- S2qv1 qv2 二 qv解得:qvi =492.31L/hqv2=307.69L/h5-15 解:D由P = SPq2可得：Sp =2qvP22qv12qv2P2 42q：1P13"15%)981 二 1297.37Pa325-16解：由已知可得:断面积 Ai=2XQ.04=0.08m2断面积 A2=3XQ.04=0.12m2断面积A3=0.04m

14、2由Ad2可得:4d14AiJI4 °.°8 732m3.14d24A24 0.120.39m.3.14d34A4 0.04'3.14=0.23m由表5-2查可得：比阻 A/i=0.7962A/2=0.223As=5.2628Hi - H2 = hfAiLiqv -(AiLi A2L2 A3L3) qv2=(0.79620.223 5.2628) 10 qv二(0.79620.223 5.2628) 10 0.222二 3m(6) 不可压缩黏性流体的外部流动6-8 解:.6(1) t=20 °C=15 10m2/sRe# =2° 巴=8 102u

15、 15x10按Re查表得：Cd=0.38(2)计算受力A = H d = 40 0.6 = 24m 2221.2 202二 CdA =0.3824 =2188.8N26-9 解：(1)-CDtFd2二 CD?2A2(2)S S F F tt二 90Km/h 二 25m/sFd1P2 二 Fd 2 " 2=CD1二 2A '、23A =1.5 103 4W2P2 Cd2仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers

16、?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l ' e tude et la recherche uniquementa ptasonnelles; pas a des fins commerciales.to员bko gA.nrogeHKO TOpMenob3ygoiccH6yHeHuac egoB u HHuefigoHMucno 员 B3OBaTbCEb KOMMepqeckuxqe 员 ex.以下无正文仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen fu r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l ' e tu