工程流体力学课后习题与答案杜广生

www3，因此烟气在标准状态下的密度为：NHO3.解：〔1〕气体等温压缩时，气体的体积弹性模量等于3T〔2〕气体等熵压缩时，其体积弹性模量等于等熵指数和压强的乘积，因此，绝对压强为4atm的空气的等式中，对于空气，其等熵指数为1.4。.s，因此，由牛顿摩擦定律可知：由于间隙很小，所以间隙润滑油的流速分布可看作线性分布，那么有：由于间隙很小，所以油层在间隙中沿着径向的速度分布可看作线性分布，即：--δD摩擦应力即为单位面积上的牛顿摩擦力。由牛顿摩擦力公式可得：活塞与缸壁之间的间隙很小，间隙中润滑油的速度分布可以看作线性分布。-3m因此，活塞运动时克制摩擦力所消耗的功率为：DD22-4x-3x-2x-3对于飞轮，存在以下关系式：力矩M=转动惯量J*角加速度C，即M=J—负负Ggdμd3LAB43Hg由于煤气的密度相对于水可以忽略不计，因此，可以得到如下关系式：由于不同高度空气产生的压强不可以忽略，即1,2两个高度上的由空气产生的大气压强分别为p和p，水-33如下图，选取1-1截面为等压面，那么可列等压面程如下：设容器中气体的真空压强为p，绝对压强为p如下图，选取1-1，2-2截面为等压面，并设1-1截面距离地面高度为H，那么可列等压面程：.如下图，选取1-1,2-2截面为等压面，那么列等压面程可得：2.如下图，取1-1,2-2截面为等压面，列等压面程：Hg3如下图，选取1-1,2-2,3-3截面为等压面，列等压面程：联立上述程，可以解得两点压强差为：如下图，选取1-1截面为等压面，并设B点距离1-1截面垂直高度为h.v..图示状态为两杯压强差为零时的状态。积相等原那么，可知A杯中液面下降高度与B杯中液面上升高度相等，均为h/100。’-0’将式〔1〕代入，可得e’分析：隔板不受力，只有当隔板左右液面连成一条直线时才能实现〔根据上升液体体积与下降液体体积相a此时，直线的斜率tan=-〔1〕g l+l=21l+ll+l容器和载荷共同以加速度a运动，将两者作为一个整体进展受力分析：2f121a不溢出的情况下，液面最高点与容器边沿齐平，并且有：g根据容器中水的体积在运动前后保持不变，可列出如下程：dp=p(fdx+fdy+fdz)=p(a-g)dzpa0(a)一a=g-phpa〔1〕初始状态圆筒中没有水的那局部空间体积的大小为-h)1圆筒以转速n1旋转后，将形成如下图的旋转抛物面的等压面。令h为抛物面顶点到容器边缘的高度。空体积旋转后形成的旋转抛物体的体积等于具有一样底面等高的圆柱体的体积的一半：.-24即(4)(4)1等角速度旋转容器中液体相对平衡时等压面的程为r2r2.d(d)22得负=d1ππdπd〔1〕水正好不溢出时，由式(4)(9)，得1πd即〔3〕旋转时，旋转抛物体的体积等于圆柱形容器体积的一半这时容器停顿旋转，水静止后的深度h2，无水局部的体积为2,那么--2H得ad采用离心铸造可以使得边缘处的压强增大百倍，从而使得轮缘局部密实耐磨。关于第二问：螺栓群所受到的总拉力。题目中没有告诉轮子中心小圆柱体的直径，我认为没有方法计算，圆筒容器旋转时，易知筒流体将形成抛物面，并且其部液体的绝对压强分布满足程：如下图，取空气所形成的抛物面顶点为坐标原点，设定坐标系rozaa令p=par2下面计算抛物面与顶盖相交处圆的半径r0，以及抛物面的高度z0，如下图：.根据静止时和旋转时液体的体积不变原那么，可以得到如下程：.V-V=V气体体积用旋转后的抛物面所围体积中的空气体积来计算：气气r22πg〔5〕气气负2负2002H20说明顶盖上从半径r0到R的围流体与顶盖接触，对顶盖形成压力，下面将计算流体对顶盖的压力N：r32积分上式可得液体作用在顶盖上，向沿z轴正向的总压力：由于顶盖的所受重力G向与z轴反向，因此，螺栓受力F=N-G=175.6-5*9.8=126.6N如下图，作用在闸门右侧的总压力：由于闸C为长形，故形心位于闸门的几中心，容易计算出：ICC3FpFp2CDDIC高x1.83ICx1.83设水闸宽度为b，水闸左侧水淹没的闸门长度为l1，水闸右侧水淹没的闸门长度为l2。作用在水闸左侧压HHp12sincp12sinc作用在水闸右侧压力为.2sinc2bsinc2sincsinc2sinc由于矩形平面的压力中心的坐标为2所以，水闸左侧在闸门面上压力中心与水面距离为水闸右侧在闸门面上压力中心与水面距离为D2D2对通过O点垂直于图面的轴取矩，设水闸左侧的力臂为d1，那么得11D1（sinc3sinc)3sinc11D1（sinc3sinc)3sinc得22D2（sinc3sinc)3sinc22D2（sinc3sinc)3sinc当满足闸门自动开启条件时，对于通过O点垂直于图面的轴的合力矩应为零，因此2sinc（3sinc)2sinc（3sinc)22sinc（3sinc)2sinc（3sinc)(4)〔1〕题目：首先找到曲面边界点和自由液面水平线，从曲面边界点向自由液面作垂线，那么自由液面、垂线、曲面构成的封闭面就是压力体。此题目中是虚压力体。力的向垂直向上。〔2〕题目：将与水接触的曲面在圆的水平最大直径处分成两局部，对两局部曲面分别采用压力体的做法进展作图，上弧面是实压力体，下弧面是包括两局部：实压力体和虚压力体。求交集即可得到最终的压力Hsinasina等于压力体的水重量，该压力体为实压力体，垂直分力向向下：那么作用在扇形闸门上的总压力为：设总压力与水平向的夹角为θ,那么px液体作用于上半球面垂直向上的分力即为上班球体作用于螺栓上的力，向向上。压力体的体积可以通过以直径d的圆为底面，高为d/2的圆柱体体积减去半个球体的体积得到。即因此，液体作用于球面垂直向上的分力为：测压管中水头高度，而测压管与大气相通。此时，可将测压管中的液面看作自由液面，作半球面AB在垂如下图，做出压力体图，那么：法一：根据该物体浸没于液体中〔没有说是悬浮还是沉到底了〕，考虑其受力知道必然受到两种液体的浮力，其大小分别为柱形物体排开液体的重力。因此有：浮力分为两局部，上局部为pVg法二：可以用压力体的法分析，参考Page472，流体流动速度与三个坐标均有关，因此，该流动属于31一维不可压缩定常流动加速度公式：x ──x2y2 22)可知流线为一簇以原点为圆心的同心圆，绘制如下图。2可以采用任一截面来计算质量流量，这里采用截面1来进展计算：根据不可压缩管流的连续性程，可得：(0.02)2(0.01)2(0.015)2(0.02)2(0.01)2(0.015)20根据支管的流量和流速，可以求得支管的直径：1209m0-0根据喷管尺寸的几关系，可以求得：-2CD2pCD2p wD2pD2p 〔2〕2设液体p左侧界面的坐标为z，由流体静力学根本程，得：p p p w-pg1pg2H)+ wp |d)d)(p)(p)(p)2)22d2〔9〕2d2)2(dd2)2(d4)1((d4|1pwp)))=|（d)（d)(214((((d4pwp)))((((1pwp1d41))))|)设皮托管入口前未受扰动处为点1，皮托管入口处为点2，水与测量液体左侧界面处为点3，水与测量液体右侧界面处压强为点4，水与测量液体左侧界面与静压管入口处距离为x。D2pD2p 2g1pg2g2pgp.pD2.pD2)()液体()液体()水.8.3根据牛顿运动定律，支撑弯管在其位置所需的水平力等于管道给流体的作用力。零xoy平面为水平面，入口段沿x轴负半轴，出口段沿y轴正半轴，弯头在原点，建立坐标系。〔1〕沿x向的外力有：由入口压强p引起的压力由管道给流体的作用力R的分力R，xΣF=pA-R根据，单位时间动量的变化等于系统所受外力的合力，得到在x向上有：〔2〕沿y向的外力有：由出口压强p根据，单位时间动量的变化等于系统所受外力的合力，得到在y向上有：V