冶金传输原理吴铿编(动量传输部分)习题参考答案

第一章习题参考答案（仅限参考）第一章习题参考答案（仅限参考）第一章习题参考答案（仅限参考）第一章习题参考答案（仅限参考）p=3

pVdp=3

pVdp式中由此得F=日A工=四ndlV氏8.57N

dy o（题目改成单位质量力的国际单位）（不能承受拉力） 为表现形式解：由体积压缩系数的定义，可得:1 (995-1000)x10一6 x =5x10-91/Pa1000x10-6 2—1)x106解：由牛顿内摩擦定律可知，dvF=|lxAd尤A=tidl第二章参考习题答案（仅限参考）第二章参考习题答案（仅限参考）第二章参考习题答案（仅限参考）第二章参考习题答案（仅限参考）解P=P+Pgh+pgh=pgh+p解.1a油1水2汞 aF/、+Pgh+Pgh(dA2 油1水2兀—2h==0.4mPg(测压计中汞柱上方为标准大气压，若为真空结果为 ).解（测压管中上方都为标准大气压）p=p+pg(h-h)=pg(h-h)+p1a油3 1水2 1ap=pp=p+Pg1a油(h-h)=Pg3 1水(h-h)+2 1D2 S=兀——=0.1256m22V=Sh=0.1256x0.5=0.0628m3水1V=S(h-h)=0.1256x1.3=0.16328m3油3 17解：设水的液面下降速度为为，y=-dzdt单位时间内由液面下降引起的质量减少量为：yP吆4一一 兀d2 -则有等式：yP-=y2,代入各式得:一dP苧二以74z。5整理得:Jd2f7-P z-0-5dz4=0.274Jdt=0.2741解得:1t=解得:1t=—0.274=1518s（兀d2c—P—2

v个TOC\o"1-5"\h\z解：p=p+pgh

1 0\o"CurrentDocument"P=P+Pgh2 0sAp=p-p=（P-P）gh=248.7Pa1 2as第三章习题参考答案（仅限参考）第三章习题参考答案（仅限参考）第三章习题参考答案（仅限参考）第三章习题参考答案（仅限参考）.答：拉格朗日法即流体质点法必须首先找出函数关系 ，, ，P 等。实际上就是要跟踪每一个流体质点，可见这个方法在方程的建立和数学处理上将是十分困难的。因而除研究波浪运动等个别情况外很少采用。实际上，在大多数的工程实际问题中，通常并不需要知道每个流体质点至始至终的运动过程，而只需要知道流体质点在通过空间任意固定点时运动要素随时间变化状况，以及某一时刻流场中各空间固定点上流体质点的运动要素，然后就可以用数学方法对整个流场进行求解计算。6答：流体在运动过程中，若每一空间点的物理量（运动参数）不随时间改变，则称为恒定流动（又称定常流动），否则称为非恒定流动（又称非定常流动）流体质点的运动轨迹称为迹线。流线是速度场的矢量线，是某瞬时在流场中所作的一条空间曲线。•解:,vd1x200x10-3一=-•解:,vd1x200x10-3一=-m-= ev 1x10-6=2x105>2300湍流vd0.2x150x10-3'== ev 28x10-5=107.1<2300,层流8答：Q断面平均流速是一种假想的流速，即过断面上每一点的平均流速都相同。断面平均流速的概念十分重要，它将使我们的研究和计算大为简化。答：不正确。均匀流是相对于空间分布而言，恒定流是相对于时间而言。均匀流的不同时刻的速度可以不同，也可以相同。恒定流的不同空间点上的速度可以不同，也可以相同。当流量不变时，通过一变直径管道，显然是恒定流，但不是均匀流。解：根据欧拉法中速度的定义:V(羽乂z,t)=|xxSt<V(x,y,z,t)=|y得：y StvG"”小ddx-ky=—1dtkx=dy1dt7dzk—2dt第四章习题参考答案（仅限参考）第四章习题参考答案（仅限参考）右边第一个式子，两边对求导，联合第二个式子可得:TOC\o"1-5"\h\zd2X- „於+kx二。，解这个常微分方程得:x=ccos(kt)+csin(kt)112 1将带入原方程得：y=csin(kt)-ccos(kt),z=kt+c112 1 2 3再根据初始条件，得：c=a，c=-b，c=c1 2 3于是得到拉格朗日法表示为：x=acos(kt)-bsin(kt)1 1y=asin(kt)+bcos(kt)1 1加 V+vXSvSvSv+vy X-StXSx x-SyzXSzdvSvSvSvy+vX y_+v y-L在FSxSy■+vSvSvSvSvF+vXSx+vy可+vz葭解：根据随体导数定义:将速度代入随体导数中，得:ayazaX=0+X2y(2xy)+(-3y)Q2)+0=2x3y2-3X2ya=0+(-3y几3)+0+0=9yya=0+0+0+8z3=8z3z代入点(12 )得:a=2X1a=18ya=216错、错、错.解：根据平面不可压缩流体连续性的性质:TOC\o"1-5"\h\z)里十”二0；连续Sx &、SV SV)x+ Z-=1+0=1；不连Sx Sz时连续，其他情况不连续、SV SV时连续，其他情况不连续)—x+—z-=2x+1；当Sx Sz解：同题，=Aycos(xy=Aycos(xy)=一Axcos(xy);当时，连续；其他情况不连续连续SV石SV连续SV石SVy解：应用伯努利方程:匕+上+0二2+0+0Pg2g pg流量Q=1x3.14d2v=2.37x10-3m3/s4解：根据流体静力学知识得到以下关系式:p+pgh-p+pgh+2pgAhTOC\o"1-5"\h\z1 2水根据左右两管水的体积相等，有:,d2 D2hx——=2Ahx——4 4

d2.得：Ah=-——h，代入可解得:2D2h= 工 =0,1md2pg-pg+2pg—TOC\o"1-5"\h\z水 D2解：选取圆柱坐标系，假设流动是沿轴方向进行，且为充分发展的层流流动。根据已知条件可知，流动是轴对称，0方向可不考虑，仅方向有流动。由连续性方程、稳定流动，忽略质量力，则有：Su Su u SuSu1dP u(d2U 1Su 1d2U d2U )z+uz+0-z-+uz—F-+z+z+-S-+zISt rSr r S0 zSz zpSz p(Sr2 rSr r2S02 Sz2 JSuSuSuSu z——z^"Sz S0S2u S2u S z― cz―0: —0:Sz2 S02 St化简得:1S（1S（rSu）—1SPrSrSruSz1SP口而常数进行第一次积分，并将边界条件 处，代入，算得积分常数；再进行第二次积分，并将处，U 代入，算得出。最后得到：1dPf、 R2dPr'r、、亚石(R2-r2)=—电石口一(R月式中为管截面上速度为U处到管中心的距离，为圆管半径。显然其速度分布呈抛物线形。下面很容易推导出U与U 的关系为：TOC\o"1-5"\h\z/ru―u[1-(-)2]zzmax R解：列 处的伯努力方程：(以处为基点)，用相对压强计算：v2 v20+—i—+gh=0+-^-+02 2 2由于水槽的直径比虹吸管的直径大很多，那么就可以近似设等于。代入可得v=J2gh=8.86m/sd2 ，一——d2流量Q—v—3^义3.14—J2gh义—义3.14—6.26义10-3m3/s同理列 处的伯努利方程（为什么为）：（以处为基点）Pv2 " .、八v2c—3+3—+g（h+h）—0+-^―+0p2 12 2第五章习题参考答案（仅限参考）第五章习题参考答案（仅限参考）根据质量守恒：处和处的速度满足:V得v=b=2.215m/s3 4代入得：(V2—V2)P= 2c1-(h+h)Pg=-22024.3Pa3LI2gJ12_负号表示处的压强低于一个大气压，处于真空状态。正是由于这一真空，才可将水箱中的水吸起。用绝对压强表示：•解:Lpv2m•解:-64_64v假设雷诺数小于 ，有4=正=vrj，代入上式得:mTOC\o"1-5"\h\z64VLpv2_64VLpvm= m.vdd2 2d22x0.152x0.965x106 …. =1.84m/s64x4x10-4x920x10001.84x0.151.84x0.154x10-4=690<2300,符合假设c, 兀dc, 兀d2 3.14x0.152x1.84Q=Av= v= m4m 4=0.03（m3；s）另一种简单计算方法：假设雷诺数小于 ，有v=ApR2=d2AP= 0.152x0.965x106 =184m/sm8日L 32vLp32x4x10-4x920x1000 .1.84x0.154x10-4=690<1.84x0.154x10-4=690<2300,符合假设c, 兀d2 3.14x0.152x1.84Q=Av= v= m4m 4=0.03（m3/s）•解:4Q 4x0.03= = m兀d23.14x0.32=0.425（m：s）v

Re=—mrV0.425x0.31.2x10-4=1063<2300.64 .64 A= =0.06Re•解:VRe——mv-0.06x以坦I—0.06m

0.32x9.81v— ― m兀d2 3.14•解:VRe——mv-0.06x以坦I—0.06m

0.32x9.81v— ― m兀d2 3.14x0.252d1.02x0.251.007x10-6=2.5X105>105s0.00130.254x0.05-1.02=O.0052；查莫迪图得a=0.031-九Lv2md2g=0.031x国x』-0.66m0.252x9.814Q/0.3294x 2x60二1.4兀d2 3.14x0.052尸 2Ap lL2x6168.6J 人 pV2d1000x1.42m10 , ,-0.03x—6.29-6—0.290.052.9x3+0.02xk0.15)1.132x 2x9.816.64mVdi解：Re一节"1.78x10-5vdp0.25x0.305x1.23乩二二5269<1052—。3164—0.037R0.25第六章习题参考答案（仅限参考）第六章习题参考答案（仅限参考）44//d、I1c1-4兀(/Ap=LXpv2 2—8m£34/d、兀(―)311一0.39x 6—=5.58Pa0.393 0.0012=Lv2 28.6 11.92=X m-=0.0365xx =Lv2 28.6 11.92=X m-=0.0365xx =7.60md2g 0.722x9.8184x122200解：v二至二60X60二25(m/s).用解m兀d2 3.14Xd2 1,解得Re=vmd=25X1.3=2.07x106>105v 1.57x10-5£0.0005£0.0005_= =0.000385d1.3；查莫迪图得”=0.0155Ah=Z[l+XL]L!=[2.5x11+0.0155x120]x252=921.57mId)2gI 1.3)2x9.81i iAp=pgAh=1.23x9.81x921.57=11120Pap=p+p-Ap=(1.569+1.01325-0.11)x105=2.471x105PaiMa, 175004x ・解：v=皿=—60^^=11.9(m/s)m兀d2 3.14x0.722=5.46x105n=5.46x105Re=-m——= v 0.157x10-4TOC\o"1-5"\h\z£ 0.2===0,000278；查莫迪图得”=0.0147Lv2 28.6 11.92Ah=X m—=0.0147xx =4.21mfd2g 0.722x9.81£ 2()d=720=0.00278；查莫迪图得”=0.0265xux17X3记= v 15x10-6=3.4x106.解：Rex 5x 5x3o= = _=8.13x10-3m6' v'34x106.解：Rex_30.17x=15x10-6=2x105x=0.1m.解：Rexxux.解：Rexx4cr==3X106crv 15X10-6crReL52rL=1,0X107v 15X10-6CfLCfT1.292 =0.41x10-3ReL0.074=2.95x10-3Re0.2LA*=（C-C）Re=7620fT fL xcr若查表，则pu2F=C 4bl=ff2（0.074 A*（查附录，,Re0.2、L对应的pReIL75pu2… 一4bl=9.86N2解：Re=pu4L=379.6

LN0=5正VPu6=56=5maxbl=1.70N上x=0.128mpu8C=L328=0.068fL jierpu2F=2C8f fL2第七章习题参考答案（仅限参考）第七章习题参考答案（仅限参考）第七章习题参考答案（仅限参考）第七章习题参考答案（仅限参考）=357K=357KT八CC企氏0.887T0i解：由于—=0.5<0.528，所以应为超声速流动，但收缩喷管出口喷速最大只能达到P0声速，即 。直接根据书中公式 ，G =0.0404pA=0.0404-p=处=0.242kg/smax T JT4V0 %0（本题根据查附录得到数据也能计算）.解：a=kRTT=340m/s.〜a500sina=—= =0.45v1118v=756m/s…v Ma=—=2.22a.解：T=T—0.0065z=233K298a=RkTT=306m/s,v=250m/s…v Ma=—=0.82a.解：a=rRTF=374m/s…v Ma=t=0.374aT查附录得，t氏0.976T0T—i—0.976.解：由Ma=0.8，查附录可知:p氏0.656,Pp=p=0.656pe=3.22x105PakRTF=343m/s=0.887T=260K0二、kRT~=323m/sv=aMa=258m/seee解：乙=0.866>0.528，故为亚声速流动，所以:P01-(0.866后=158m/s1-(0.866后=158m/s x 1.4-1 1.32（也可根据查附录得到数据计算）p=0.433<0,528P0若为收缩喷管，取直接根据书中公式u=12kp=321.6m/sekk+1p0 0T若为拉瓦尔喷管，查表得.-5工0.791T0T=0.791T=0.791-p-=244Ke 0 pR0v=aMa=MaqkRT=360m/see ee解：p=0.0909<0.528超声速流，且为拉瓦尔喷管，查附录可知:TOC\o"1-5"\h\zp T 人Ma=2.20，工氏0.184，y氏0.508，一六2.00e p T A0 0*T=0.508T=159Ke 0p=0.184p=2.43kg/m3e 0kRTF=240.6m/s

v=aMa=529.3m/seee,兀，GA=一d2= =2.13义10-3m2e4epUee兀一ATOC\o"1-5"\h\zA=一d2=一一=1.07x10-3m2*4e 2.00d=52mm,d=37mm.解：由Ma=2，查附录可知:ep T Ap氏0.128,—氏0.556, 一丈1.69p T A0 0*p=7.93x105Pa0T=0.556T=167Ke 0kRRT~=246.3m/sv=aMa-492.6m/seeeU A一一A-—-0.020m2,A--e--0.118m2eU *1.69e解：p-0.103<0.528，查附录可知:PT-

T-

e氏0.520T0Ma-2.15,2氏0.195,P0T-0.520T-156Ke 0v-aMa-MaRkRT-512m/see ee-0.195p-0.1954-2.45kg/m30RT0,兀一A--D2-0.00196m2e4eG-puA-2.46kg/seee第八章参考习题答案（仅限参考）第八章参考习题答案（仅限参考）第八章参考习题答案（仅限参考）第八章参考习题答案（仅限参考）6答：几何相似：如果两个物体各点之间存在一个一一对应，使得对应点之间距离之比对所有可能的点都为，则称为两物体几何相似。运动相似：原型与模型中对应的运动参数如加速度、速度方向一致，大小成比例。动力相似：两个运动相似的液流中，在对应瞬间，对应点上受相同性质力的作用，离得方向相同，且各对应的同名力成同一比例，则两液流动力相似。.解：（单位长度的压降）由题中给出的条件可以得到：f（Ap,3p,也r）=0,选取0,rp为三个基本物理，前已证明这三个物理量在量纲上是独立的，这样有兀-AP- 1 Ua1rb1pc1根据特征数的量纲为量纲