流体力学建工课后作业答案第五版.ppt

第一章习题解答,32,1-3 水的密度=1000kg/m3，=0.59910-3Pas，求运动粘度。,解：,1-7 20C的空气在直径为2.5cm的管中流动，距管壁上1mm处的空气速度为3cm/s。求作用于单位长度管壁上的粘性切力为多少？,解：T=20C时， =0.018310-3Pas,空气层厚度很小（1mm），速度可认为是线性分布,1-9 一圆锥体绕其铅直中心轴等速旋转，锥体与固定 壁间的距离=1mm，全部为润滑油（=0.1Pas）充 满。当旋转角速度=16rad/s，锥体底部半径R=0.3m，高H=0.5m时，求作用于圆锥的阻力矩。,又 N = F r ， ，,流体力学,33,H,2R,解：锥体与固定壁间距离很小，速度不大，故考虑润滑油流速分布为线性。,流体力学,34,1-13 水暖系统为防止水温升高时体积膨胀将水管胀裂，在系统顶部设膨胀水箱，若系统内水的总体积V=8m3， 加温前后温差为50C，水的体膨胀系数为0.0005 1/C，求膨胀水箱的最小容积。,解：由,第二章习题解答,45,2-29 有一容器上部盛油h1=1m，1=800kg/m3，下部盛水h2=2m，侧壁倾角=60。求容器壁上单宽静水压力及作用位置。,解：,由力矩平衡,流体力学,46,F,2-7 测压管中水银柱差h=100mm，在水深h=2.5m处安装测压表M，求其读数，并图示测压管水头线的位置。,流体力学,47,解：,即测压表以上3.86m或液面以上3.86-2.5=1.36m。,h,测压管水头线,2-30 密封方形柱体容器中盛水,底部侧面开0.5m0.6m的矩形孔,水面绝对压强p0=117.7kPa,当地大气压强pa=98.07kPa ,求作用于闸门的水静压力及作用点。,解：,流体力学,48,即形心下方0.01m处，或液面下(0.8+0.3+0.01=)1.11m处。,解：1解析法,流体力学,49,由力矩平衡,2图算法,2.32 AB为矩形闸门,A为闸门的转轴,闸宽b=2m,闸门质量m=2000kg,h1 =1m,h2 =2m , 问B端所施的铅直力F为何值时,才能将闸门打开。,2.37 圆柱体直径d=2m，长l=5m，放置于60的斜面上，求水作用于圆柱体上的静水总压力大小及其作用方向。,流体力学,50,解：,60,P指向圆柱中心,作图题1. 画出图中AB 面上的静压强分布图形。,流体力学,51,gh1,gh2,gh3,pa+gh1,pa,pa+gh2,gh1,g(h-h2),gh,gh,g(h+R),g(h-h2),作图题2. 绘出图中各个曲面上的压力体，并标示出曲面所受的垂直分力的作用方向。,流体力学,52,第三章习题解答,48,3-9 管段AB，dA=0.2m，dB=0.4m，高差h=1m， pA=70kPa，pB=40kPa， vB=1m/s 。判断水在管中的流动方向并求损失。,解：,对A，B列伯努利方程，得,所以水的流动方向是AB 。,A,B,h,49,解：,流体力学,3.13 水由喷嘴流出，d1=125mm，d2=100mm， d3=75mm，h=175mm。不计损失，求 H，p，Q。,对1-1，2-2列伯努利方程,对3-3，4-4列能量方程,H,h,d3,d2,d1,p,1,1,2,2,3,3,50,解：,阀关时，由静力学方程,流体力学,3-18 阀关压力表读数时 p=49kPa,阀开时p=0.98kPa， 管进口到闸门总损失为1m，求管中平均流速v。,阀开时，由伯努利方程,51,解：,流体力学,3.28 管末端喷嘴d =10cm，D =40cm，Q=0.4m3/s，12个螺栓固定法兰，不计质量，求每个螺栓的受力。,列动量方程,列能量方程,D,每个螺栓受力：,d,F,52,流体力学,3.33 水流垂直于纸面的宽度为1.2m，求它对建筑物的水平作用力。,列动量方程,代入动量方程得,方向向右,解：,1.5m,0.9m,0.6m,列连续性方程,列能量方程,F,第四章习题解答,26,4-8 油在管中v=1m/s，l=3m，d=25mm，=920kg/m3，水银面高差h=9cm。求流态、运动粘度、若反向流动如何？,解：,若反向流动，Q不变，Re不变，不变，hf不变，所以h不变，只是反向高差为9cm。,h,l,又,设为层流,成立,27,解：,查图为水力粗糙区,流体力学,4-20 环形断面管道中水温10，流量Q=400L/min， 当量粗糙高度K=0.15mm，d=75mm，D=100mm。求在管长l=300m管段上的沿程水头损失。,查水温得,28,解：,列伯努利方程得,流体力学,4-23 烟囱直径d =1m，烟气流量为18000kg/h，烟气密度=0.7kg/m3，大气密度a=1.29kg/m3，烟道=0.035，要保证烟囱底部1-1断面的负压不小于100Pa，烟囱的高度至少应为多少？,所以，烟囱的高度至少应为21m。,H,d,2,2,1,1,29,流体力学,4-24 测定90的弯头的局部阻力系数。AB段管长l=10m，d=50mm，=0.03。若AB两断面测压管水头差h=0.629m，经2分钟流入水箱的水量为0.329m3。,h,A,B,解：,30,流体力学,紊流,层流,过渡区,m=1.75-2.0,由于两种流态的流场结构和动力特性存在很大的区别，对它们加以判别并分别讨论是十分必要的。层流时，沿程水头损失与平均流速成正比，而紊流时则与平均流速的1.752.0次方成正比。利用这一点来判别流态比用肉眼直接观察更可靠、更科学。,第五章习题解答,26,5-3 水箱分A、B两格，隔板上有薄壁孔口d1=25mm，B箱底部有d2=30mm圆柱形管嘴，管嘴长l=0.1m，H1=3m不变。 分析出流恒定条件（H2不变）， H2为多少？水箱Q1多少？,解：,H1,其中,H2,Q1,Q2,A,B,要使出流恒定，则 Q1= Q2,26,5-15 两水池用虹吸管连通，水位差H=2m，管长l1=3m， l2=5m，l3=4m， 直径d=200mm，h=1m。=0.026，1=10，2=1.5，3=1.0，求：虹吸管流量，管中压强最低点位置及其最大负压值。,解：,得,（1）对1-1，2-2列能量方程,l1,l2,l3,1,2,3,1m,H,1,1,2,2,3,3,（2）对1-1，3-3列能量方程,26,5-16 水泵抽水系统Q=40l/s，=0.03，求：吸水管及压水管的S数，水泵所需水头，绘制总水头线。,解：,26,1=3,17m,2=0.2,3=0.2,4=0.5,l1=20 d1=0.25,l2=260 d2=0.2,3m,h压,h吸,z,Hp,总水头线图,26,5-22 管路Q=0.6m3/s，=0.02，忽略局部损失，求：A、D两点间的水头损失。,解：,l4,l3,l2,l5,l1,A,D,B,C,习题7-3：已知速度场为： 式中c为常数，求流场得涡量及涡线方程。,解：1）,涡量场分量为：,2）涡线方程为：,由,即,流体力学,42,习题7-4：求沿封闭曲线 的速度环量。,其中A为常数。,解：1）,因为,得,2）,流体力学,43,3）,因为是平面问题，绕x，y轴的涡量为0，则,流体力学,44,习题7-9：沿倾斜平面均匀流下的薄液层，如图。 证明：1.流层内的速度分布为 2.单位宽度上的流量为,解：1）,x 方