工程流体力学第四版孔珑作业答案详解

1、第二章2- 1.己知某种物质的密度p=2. 94g/cm3,试求它的相对密度do解：d=p /p w=2. 94 (g/cm3) /I (g/cm3) =2. 942- 2.已知某厂1号炉水平烟道中烟气组分的百分数为C( (co2) =13. 5%, a(S02) =0. 3%,a(02) =5. 2%, a(N2)=76%, a(H20)=5%o 试求烟气的密度。引)i瓶理派;Xj .阪.=仍6必3 ,施二2.衍为妇，严二婀朽g ?心=*?号Qag = KjM，二土八虹-十，卜.2ns仅曷。± Oj x AOS2-3. ±题中烟气的实测温度tF70°C,实测静计

2、压强Pe二1432Pa,当地大气压强Pa=10058Pao试求工作状态下烟气的密度和运动粘度。2-4.当压强增量为50000Pa时，某种液体的密度增K 0. 02%,试求该液体的体积模量。OfcM I - -. . .， '.一斗。x -也7/次$灶"衰止监成一CML% 邮邛即点心或咨虫幺生妃®/孔=*一一一匹农三矗一一> * Ap,; 了 _2-5.绝对压强为3. 923X10A5Pa的空气的等温体积模量和等埔体积模量各等于多少?2-6.充满石油的油槽内的压强为4.9033Xl(/5Pa,今由槽中排出石油40kg,使槽内压、-孙修核 k w二即-用荔减无三a

3、知乂 - 一V二-火z V.强降到9.8067X10*,设石油的体积模量K=l. 32X109 Pa。试求油槽的体积。弟?知极舞受_Kw、3盘卬如J二令N .霆云氏_£诙3扁3.、犀_4_以炊1，新/纳皿化灶4d灼加 场椎乞殊狈为 ®时的体胀系数a V=0. 000641/°C，问从锅炉中每小时流出多少立方米的水?2-7.流量为50m3/h,温度为70°C的水流入热水锅炉，经加热后水温升到90°C,而水2- 8.压缩机压缩空气，绝对压强从9. 8067X104Pa升高到5. 8840X 105Pa,温度从20°C升高到78°

4、C,问空气体积减少了多少?解：将空气近似作为理想气体来研究，则由C = RT得出PP9.8067x104, , 3、=1.16&g/"F 287x(273+20)5.8840x10、 e GA. . 3p、=:? = 5.84 lAg/m-Rl2 287x(273+78)m mAV 匕 A "7T P P 5.841-1.166= o(Jzb'mp25.8412- 9.动力粘度为2.9X10'4PaS,密度为678kg/m3的油，其运动粘度等于多少?解：V=u/p =2. 9X 10*-4/678=4. 28X 10*-7m2/s2-10.设空气在0

5、°C时的运动粘度V 0=13. 2X10-6m2/s,密度p 0=1. 29kg/m3o试求在150°C时空气的动力粘度。孙.在o匕对 项峥sJd也&必以加LaJju）必妇2也3抽 或 £生迷妃荒龙了一加=一人出 M（无）.七.一（ G由_心3.， 乂/Q如".2T1.借恩氏粘度计测得石油的粘度为8. 5oE,如石油的密度为p =850kg/m3,试求石油 的动力粘度。解油旎狠荔v -o局iTG - so原/% "却）二。4时（.成小）由V； 学 病就明为孳史 农* =0、6/於/。*乂殴二。响8 c尸® - 胸油形初X）fe

6、 您亿。切Ays）I.2-12. 一平板距离另一固定平板0. 5mm,两板间充满液体，上板在每平方米上有2N的力作用下以0. 25m/s的速度移动，试求该液体的粘度。篓：白牛顿套性定律可得=2、留=°”2-13.已知动力滑动轴承的轴直径d二0.2m,转速n=2830r/min,轴承内径D=0. 2016m, 宽度1=0.3m,润滑油的动力粘度二0.245Pas,试求克服摩擦阻力所消耗的功率。倍，蝴的转动角速度为=60心a 心反线速璧为R = M =260玲“. dd 2rrd渺MP - Mp =以-W = 础=乂D-d)/2 2D-d 36001800(1)-c?)八u 2g302

7、x3.143xO 23 xO 3=0.24x= OJkW1800x(0.2016 0.2)2-14.一重500N的飞轮的回转半径为30cm,由于轴套间流体粘度的影响，当飞轮600r/min旋转时，它的角减速度为0. 02rad/s2。已知轴套的长度为5cm,轴的直径为2cm以及他们之间的间隙为0. 05mm。试求流体的粘度。2-15.直径为5. 00cm的活塞在直径为5. 01cm的缸体内运动。当润滑油的温度由化升 高到120°C时，求推动活塞所需的力减少的百分数。用图1-5中相对密度d=0. 855的原 油的粘度进行计算。2T6.内径为10mm的开口玻璃管插入温度为20C的水中，已

8、知水与玻璃的接触角。=10oo试求水在管中上升的高度。二 2,街"u K脾炉3邕qML一次女衣缶兔可二"卯静只 衣在修彳鬲盅一！二 如厨%4m2T7内径为8mm的开口玻璃管插入温度为20°C的水银中。已知水银与玻璃管的接触角约为140。,试求水银在管中下降的高度。第三章3- 2.如图所示为一直煤气管，为求管中静止煤气的密度，在高度差H=20m的两个截 面装U形管测压计，内装水。已知管外空气的密度p a=l. 28kg/m3,测压计读数 hl=100mm, h2=115mmo与水相比，U形管中气柱的影响可以忽略。求管内煤气的密 度。雷水上ra 2-35Pi =厢.盹

9、+ &巧=轮+ P-gHPal = Pq + PagHhyhy0.1 0.1153% 二二石广 Qh：o + Pa 二lOOOx+1 2S-O.53k&m1L ZU3- 3.如图所示，U形管压差计水银面高度差h=15cm。求充满水的A、B两容器内的 压强差。Pa PH.oShA =pB-+ A) + pgkPPb = (pHs -pHi0 gh = (13600-1000)x9.8x0.15 = 18522死3- 4.如图所示，U形管压差计与容器A连接,已知hl=0.25m, h2=1.61m, h3=lmo求 容器A中水的绝对压强和真空。凡产外一即gg(用一 4)+ Pn2o

10、S(h2 -九)=101325-13600x9.8x(1.61-1)+1000x9.8x(1.61-0.25)= 33352.2PaR = R 一刀=101325 -33352.2 = 67972.8如3- 5.如图所示，在盛有油和水的圆柱形容器的盖上加载荷F=5788N, Bhl=30cm, h2=50cm, d=0. 4m,油的密度p oi=800kg/m3,水银的密度p Hg=13600 kg/m3,求U形管中水银柱的高度差Ho图2 38F 5788解；盖上压强= =；= 46082.8尸"S 02 EP心= P + pHzo + pi Au Pi + 仇曲?46082.8 +

11、1000 x 9.807 x 0. 5 + 800 x 9.807 x 0.3一13600x9.807« 0.4"73-6.如图所示，两根盛有水银的U形测压管与盛有水的密封容器连接。若上面测压管的水银液面距自由液面深hl=60cm,水银柱高h2=25cm,下面测压管的水银柱高h3=30cm,ffl 2 3»3-7.如图所示，一封闭容器内盛有油和水，油层厚hl=30cm,油的密度p oi=800kg/m3,p =13600 kg/m3,试求下面测压管水银面距自由液面的深度h4。%有水银的U形测压管的液面距水面的深度h=50cm,水银柱的高度低于油面h二40cm。试求

12、油面上的计示压强。ffi 2-40f Z-妇）3-8.如图所示，处于平衡状态的水压机，其大活塞上受力Fl=4905N,杠杆柄上作用力 F2=147N,杠杆臂a=15cm, b二75cm。若小活塞直径dl=5cm,不计活塞的高度差及其质量， 计及摩擦力的校正系数r=0.9,求大活塞直径d2。ffl 2 41( »输jO心尊.项三扬我3弘谗去 =_ 顷.3-22.水作用在下图所示3/4圆柱面ABCD ±,画出(a) (b) (c)种开口测压管位置ZH, Z2,情况的压力体及总压力垂直分力的作用方向。图2 543-26.如图所示为一扇形闸门，半径R=7.5m,挡着深度h二4. 8

13、m的水，其圆心角a =43° , 旋转轴距渠底H=5. 8m，闸门的水平投影CB=a=2. 7m,闸门宽度B=6. 4m,试求作用在闸 门上的总压力的大小和压力中心。1« 2 5«普如3最戈公加4土肉庄忍Ma三心初gJfe最加二一jiztiL皿心B .Jf3 弓 0 杵 _=一ygjBA.二 Aw仙二11 2SJLl二 二 3、2(7yiA"幻血l_GIa、编¥13-31.-钢筋混凝土沉箱，长6m,宽5m,高5m,底厚0. 5m,侧壁厚0. 3m,钢筋混凝土 的密度p l=2400kgnT-3,海水的密度p 2=1025kgm、3,沉箱在海面上

14、漂浮是否稳定？_卷编*阪一定三A（三迅8 _,. :=说,人G秘一二予/9笆问-:U_鱼搭"二 二二思./_"（力）.W_丽kc!1!4- 2.已知平面流动的速度分布规律为2丸、+、2仃工+,式中为常数。求流线方程并画出若干条流线。式中k, u为常数。b4-15.如图所示为一文丘里管和压强计，试推导体积流量和压强计读数之间的关系式。vr = (= °4- 3.巳知两平行平板间的平面流动的速度为如4为两平板之间的距离。试给出速度分布图。一丸_缅命皿E站盗妫虹_ 我宅板血备够如我d 寥注v = x仍 一 y'j + xyk4- 4.已知流场的速度分布为 3(1

15、)问属几维流动？(2)求(x, y, z)二(1,2,3)点的加速度。解：(1)属于二维流动，因为该流动的速度分布只与平面坐标X, Y有关。m 3 z«4-20.送风管道的截面积Al=lm2,体积流量qvl=108000 m3/h,静压pl=0. 267N/cm2,风温tl=28°Co管道经过一段路程以及弯管，大小节收缩段等管子件后，截面积A2=0. 64m2,静压 p2=0. 133N/cm2,风温 t2=24°C。当地测得的大气压 pa= 101325 Pa,求截面A2处的质量流量qm2,体积流量qv2以及两个截面上的平均流速V 1、V 2。七JHr"

16、;知三珈& A总/护；"上祯此鲫y即Vs-:£阳83务与人二应超夕肝.W扶a柯 F匹* =义&俱/ Y虹=给=2切 心8t8UL_Al5L2d）L 2*曾二&曲为4- 25.额定流量qm=35690 kg/s的过热蒸汽，压强p二981N/cm2,温度t=5101,（对应 的蒸汽比体积U =0. 03067m3/kg）,经0 273X23mm的主蒸汽管道铅垂向卜，再经90。弯管转向水平方向流动。如不计能量损失，试求蒸汽作用给弯管的水平力。4-33.水泵叶轮的内径dl=20cm,外径d2=40cm,叶片宽度b=4cm,水在叶轮入口处沿径向流入，在出【1处

17、与径向成30。角的方向流出，质量流量qm=81. 58 kg/s。试求水在叶轮入口与出口处的流速V 1与kgvIW 3 39市&治诚牝S监咬加必旋漆s s ，_ 伽*b第五章5- 2.如图所示，用模型研究溢流堰的流动，采用长度比例尺kl =1/20. (1)已知原型 堰上水头h=3m,试求模型的堰上水头。(2)测得模型上的流量qv'=0.19m3/s,试求 原型上的流量。(3)测得模型堰顶的计示压强Pe =-1960Pa,试求原型堰顶的计示压强。图48 溢渔垠小、kl二）左0 .永殳入=3皿/一A/二 h 知=3 Ke在如拐4格%麹垂矍 3=M 二、如三:二绶里找底处、一、询套

18、选_说.气顷也瘁.了= *=&*，5- 4.将一高层建筑物的几何相似模型放在开口风洞中吹风，风速为V ' =10m/s,测得模型迎风面点1处的计示压强pie'二980Pa,背风面点2处的计示压强p2e=-49 Pa。试求建筑物在V =30m/s强风作用F对应点的计示压强。5- 6.长度比例尺kl=1/225的模型水库，开闸后完全放空库水的时间是4min。试求原 型水库放空库水的时间。5-8.在管道内以V =20m/s的速度输送密度p =1.86 kg/m3 ,运动粘度U =1.3XXi?二险 W扳玄次爪徵认淫，_、.、一一如一 乓匕心一中5,_俨二V 乂过1以4_=/5

19、.5威5-10.某飞机的机翼弦长b=1500mm,在气压Pa=105Pa,气温t=10C的大气中以V10-5m2/s的天然气，为了预测沿管道的压强降，采用水模型试验。取长度比例尺kl 二1/10 ,已知水的密度p ' =998 kg/m3,运动粘度U ' =1. 007X 10m2/so为保证流动相似，模型内水的流速应等于多少？已经测得模型每0.1m管长的压降Zip'二lOOOPa,天 然气管道每米的压强降等于多少?、E涌,沥相，从，京责支5原挹号.=180km/h的速度飞行，拟在风洞中用模型试验测定翼型阻力，采用长度比例尺kl =1/3。(a)如果用开口风洞，已知试验

20、段的气压pa'=101325Pa,气温t' =25°C,试验段的 风速应等于多少？这样的试验有什么问题？(b)如果用压力风洞，试验段的气压pa"=lMPa,气温t"=30°C, p " =1.854X 10-5Pa s,试验段的风速应等于多少?5- 13.薄壁孔口出流的流速V与孔口直径d,孔口上水头H,流体密度p，动力粘度p , 表面张力。，重力加速度g有关的表达式。试导出孔口出流速度的表达式。第八章 8-1.试确定下列各流场中的速度是否满足不可压缩流体的连续性条件：（1）= -ky （2）vt =i（A2 4-xy-y2）,

21、= i（x2 （3）vx =/csin（xy）9vy = -ksin（xy） （4） v,=顷（B,% =-kyf xWpp W于了'孑及 佻险共称爰M善如粉i.十 奇=°、乃警中誓k - k =。一，（ W.:.z*、 八'.一 _»一誉七瞥-血2*+*> + *丰。I.不,，I /*.4 _JJ>_七鹫 =ykwtb 4 （-函刷）d.I *；、=* ，二 ，,:.>'， .* 一籍士量=_jk宛-曷=o （潇wy：8-2.在不可压缩体的三维流动中，已知* = /+/+"y + 2和七二/+2*,试用连续 方程推导出的

22、表达式。8-3.下列各流场中哪几个满足连续性条件？它们是有旋流动还是无旋流动？（1） 七=顷广0 （2）=即（了+Q， =+/）= x2 + 2xy,v? = y2 +2xy v, =y+2,vy =z + *x = x+y 弟'成*J氏凯动，生陡夜吏仰为警十手二D；* '1牢二呕次为其液传路览恳土眷彳缙次一暨二裂染盘_ JL、登虹"2_嘤一二一R 一二普=虹必、g_ （2）斐鸟坚蚤。-J/公 咛箫T=浩应如 一舟；工二二.？ ？3 :7° Z，三 _ - 一一 一, . -_ i _（3芸、零二 U土T m±2X._14）彖十 。+ o 玲 o

23、= a . - jfe _散w% 58-5.确定下列各流场是否连续？是否有旋？ （1）马=。叫=盼（2）* = 7/尸,*=0 七=2rsin 9>csB,% = -2r sin 2 9")l/r 二。_ 8 二-,oM匚W）二3伪I，h 十 52)(1/Y = - 1。上（Z?二 o BlrS）二羽 八船 汗* y 方W诙二0+°_°圣弋亍rsi_Vr n M轲地3 M 3y "0 一驾夕十境二啊二o8-6.已知有旋流动的速度场为3f+z，与P+冲十尸十大 求在点2, 2)处 角速度的分量。札展T I誉二翌焰X嘤-囊讪方璧-警)8-7.已知有旋流动的速度场为岭=2>+3"产22 + 3八=2"力。试求旋转角速度，角 变形速度和涡线方程。JX 旋鬼国走庆