流体力学课后习题答案自己整理孔珑4版

本文格式为Word版，下载可任意编辑——流体力学课后习题答案自己整理孔珑4版《工程流体力学》课后习题答案

孔珑第四版

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第2章流体及其物理性质4

2-142-342-462-562-662-772-872-982-1182-1292-1392-14102-15102-1611第3章流体静力学12

3-1123-2123-3133-5133-6143-9143-10153-21183-22193-23203-25203-2720第4章流体运动学及动力学基础224-2224-5224-6234-8234-11244-12244-14254-22254-24264-2627第6章作业28

6-1286-3286-729

2

6-10296-11296-12306-1731

3

第2章流体及其物理性质

2-1

已知某种物质的密度ρ=2.94g/cm3，试求它的相对密度d。解：ρ=2.94g/cm3=2940kg/m3，相对密度d=2940/1000=2.94

2-2已知某厂1号炉水平烟道中烟气组分的百分数为，α(CO2)=13.5%α(SO2)=0.3%，α(O2)=5.2%，α(N2)=76%，α(H2O)=5%。试求烟气的密度。

解：查课表7页表2-1，可知ρ(CO2)=1.976kg/m3，ρ(SO2)=2.927kg/m3，ρ(O2)=1.429kg/m3，ρ(N2)=1.251kg/m3，ρ(H2O)=1.976kg/m3，ρ(CO2)=1.976kg/m3，

????i?i?1.341kg/m3

2-3

上题中烟气的实测温度t=170℃，实测静计示压强Pe=1432Pa，当地大气压Pa=100858Pa。试求工作状态下烟气的密度和运动粘度。解：

1）设标准状态下为1状态，则p1=101325pa，T1=273K，ρ1=1.341kg/m3工作状态下为2状态，则p2=pa-pe=100858-1432=99416pa，T2=273+170=443K，

4

则根据理想气体状态方程，可知

p1p?2?1T1?2T2带入数值，可得工作状态下ρ2=0.8109kg/m3

2）运动粘度，与课本14页例题2-4题比较

先求出每一种气体在170℃时的动力粘度，利用苏士兰公式，课本12页。

黏度（标态下）工作温度T（K)二氧化碳14.8443二氧化硫11.6443氧气19.2443氮气17.6443水8.93443S254306125104961黏度（工况下）23.1313601918.5360142227.8097819625.0742707216.22411924利用公式2-19求出混合气体在工况下的动力黏度：

0.1350.0030.0520.760.005分子量4464322818分子量开平方6.638.005.665.294.24黏度23.1318.5427.8125.0716.22分子20.710.448.18100.820.34130.50工况动力黏度分母0.900.020.294.020.025.2624.836pa?s）工作状态下的动力黏度为??24.83?10-（

工作状态下的运动粘度???24.83??10?6?30.62?10?6m2/s?0.8109

5

2-4

当压强增量为50000Pa时，某种液体的密度增长0.02%，试求该液体的体积模量。

K??p50000??2.5?108pa??0.0002?

2-5

绝对压强为3.923×105Pa的空气的等温体积模量和等熵体积模量各等于多少？

2-6

充满石油的油槽内的压强为4.9033×105Pa,今由槽中排出石油40kg，使槽内压强降到9.8067×104Pa，设石油的体积模量K＝1.32×109Pa。试求油槽的体积。??900kg/m3?V?

?p?m402??m3K??V?15m33

?V?90045V6

2-7

流量为50m3/h,温度为70℃的水流入热水锅炉，经加热后水温升到90℃,而水的体胀系数av=0.000641/℃,问从锅炉中每小时流出多少立方米的水？

解：?V?V??V??T?50*0.000641*20=0.64m3/h8?0.005?50?2mV+0.64=50.64m3/h答：50.64m3/h

2-8

压缩机压缩空气，绝对压强从9.8067×104Pa升高到5.8840×105Pa，温度从20℃升高到78℃，问空气体积减少了多少？

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2-9

解：油的动力粘度??2.9?10?4Pa?s，密度??678kg?m?3，则油的运动粘

?2.9?10?4?4.28?10?7m2/s。度????678答：略

2-10设空气在0℃时的运动粘度ν0=13.2×10-6m2/s,密度ρ0=1.29kg/m3。试求在150℃时空气的动力粘度。

273?S?T?2课本12页公式2-18，苏士兰公式???0??

T?S?273?3?0??0?0?13.2?10?6?1.29?17.02810?6pa?s

查表2-6S=111KT=273+150=423K

273?S?T????0??T?S?273?32?23.62?10?6pa?s

答：略

2-11

解：课本15页公式2-21

??0.0731?E?0.0631/?E?0.0731*8.5?0.0631/8.5?0.614cm2/s

?????850*0.614*10?4?0.05219Pa?s

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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。

解

F?A??A??dv?A??dyhFh0.5?10?3????2??0.004(pa?s)

Av0.25

2-13

已知动力滑动轴承的轴直径d=0.2m，转速n=2830r/min，轴承内径D=0.2023m，宽度l=0.3m，润滑油的动力粘度μ=0.245Pa·s，试求战胜摩擦阻力所消耗的功率。解：F?A???dl??速度梯度：

h?h?

?dn?3.14?0.2?2830/60?37045(s?1)

0.0008?v?D?d?/2摩擦阻力：

F?A???dl???h???0.2?0.3?0.245?37045?1710.8(N)

战胜摩擦阻力所消耗的功率：

P?Fv?F??dn/60?1710.8???0.2?2830/60?50701(W)

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2-14

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0℃升高到120℃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。

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2-16

内径为10mm的开口玻璃管插入温度为20℃的水中，已知水与玻璃的接触角θ=10o。试求水在管中上升的高度。

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第3章流体静力学

3-1

如图2-34所示，烟囱高H=20m,烟气温度Ts=300℃，压强ps，试确定引起火炉中烟气自动流通的压强差。烟气密度可按下式计算：ρs=(1.25-0.0027ts)kg/m3，空气的密度ρa=1.29)kg/m3

3-2

解：如图示，分别在等压面1-2，3-4处列平衡方程

P1?P3?Pair1??H2Ogh1，P2?P4?Pair2??H2Ogh2

由于P1?P2??煤气gH，

Pair1?Pair2??airgH

所以

?煤气?P-P??H2Og(h1-h2)?airgH??H2Og(h1-h2)Ph-h1-P2?air1air2==?air+?H2O12gHgHgHH（100?115）?10?3＝0.53kg?m-3＝1.28＋20答：略

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3-3

pA?pB?(?水银-?水）gh?18522pa

3-4如下图，U形管压差计与容器A连接，已知h1=0.25m,h2=1.61m,h3=1m。求容器A中水的绝对压强和真空。

绝对压强pA?pa??Hgg(h2?h3)??水g(h2?h1)=33352.2pa真空PV=101325-33352.2=67972.8pa

3-5

解：有压力引起的压强

PF=F?4=d24F4?5788==46059.4Pa22?d3.14?0.4如图示，在等压面1-2处列平衡方程

P1?Pa?PF??oigh1??H2Ogh2，

P2?Pa??HggH

由于P1?P2，所以，

Pa?PF??oigh1??H2Ogh2=Pa??HggH

，

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所以

H=PF??oigh1??H2Ogh2?Hgg46059.4+800?9.81?30?10-2?103?9.81?50?10-2==0.399m313.6?10?9.81答：略3-6

?水银g(h3?h2)??水g(h4?h1)得h4=1.28米

3-9

一双杯式微压计如图2—49所示，A、B两杯的直径均为d＝50mm，用U形管连接，U形管的直径d2＝5mm，A杯中盛有酒精，密度P1＝870k8／m3，B杯中盛有煤油，密度P2＝830kg／m3，当两杯的压强差为零时，酒精煤油的分界面在o—o线上，试求当两种液体的分界面上升到o’一o’的位置，h＝280mm时压强差为多少?

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3-10

p?pa??Hgg?h4?h3???水g?h2?h3???Hgg?h2?h1???水g?H?h1?

=366284pa

2-11

（1）??45?时，

15

v2v2Lv264Lv2?(1?)所以h??hf???

2g2gd2gRed2g6450.014152?(1??)??0.09617m?35.666?102?9.816-17

解：在两容器液面处列伯努力方程：

Lv20?0?H?0?0?0?hw，hw?hf?hj?(???1??2)，所以有

d2gLv230v2H?hw?(???1??2)?(??0.5?1)?3，即?2d2g30?102g(100??1.5)v2?6?9.81?58.86，

假设滚动处于层流，则??式得：(1006464?64?0.0690.0184???，代入上?2Redv?30?10?800?vv0.0184?1.5)v2?58.86，求解得：v?5.6808m?s?1vdv?30?10?2?5.6808?800??19759.3?2320，为湍则相应的雷诺数为Re??0.069流，由于管子为光管，则??0.31640.3164??0.02669，0.250.25Re19759.3所以代入式(100??1.5)v2?6?9.81?58.86，可求出

v?58.86?3.757m?s?1

100?0.02669?1.5dv?30?10?2?3.757?800??13067.8?2320，则其相应的雷诺数为Re?为湍?0.069流，由于管子为光管，则??0.31