材料工程基础习题.doc

流体力学1.10 解：A=4540cm m=5Kg u=1m/s =1mm 下滑力：f=Gsin=59.8513=18.85KN 匀速下滑，内摩擦力F=f=18.85KN =F/ Adu/dy=18.85/(454010-4)1/(110-3)=0.105Pas1.11解：u=1m/s =10mm =0.09807Pas =du/dy0.098071/(1010-3)=9.807N1.15解：P1=2gZ2=136009.815010-3=6670.8Pa Z1= P1/1g=6670.8/(10009.81)=0.68m1.17解：P3= P4+2g（4 -3 ）=2g（1 -4 ）+Pa+2g（4 -3 ） =2g（1 -3 ）+Pa=1g（2 -3 ）+Pa 3 =(12 21 ）/(1 2)= (1360020 1000100 ）/(13600 1000)=13.65cm1.18解：1 =3.0m 2 =0.6m 3 =2.5m 4 =1.0m 5 =3.5mP5= P4-H2Og（5 -4 ）P4= P3-Hggg（3 -4 ）P3= P2-H2Og（3 -2 ）P2= P1+Hgg（1 -2 ）P1=0P5= P0+Hgg（1 -2 ）-H2Og（3 -2 ）+Hgg（3 -4 ）-H2Og（5 -4 ）= P0+Hgg（1 -2 +3 -4 ）-H2Og（3 -2 +5 -4 ）=101325+ 136009.81 (30.6+2.5-1）-10009.81 (2.50.6+3.5-1） =578483.4Pa1.20解：dA=0.2m, dB=0.4m，uB=1m/s 以A断面为基准面，建立A-B断面伯努利方程PA=70KPa, PB=40KPa,ZA=0, ZB=1m,=27690Pa从A到B阻力为正，流向：从A到B。1.21解：d1=125mm, d2=100mm, d3=75mm, z=175mm 忽略阻力，首先通过水银测压计计算流速。 （1）以2-2断面中心水平面为基准面，建立1-1、2-2断面伯努利方程 H1-H2=Z1 根据静力学方程：P1+Hgg（Z1+Z2 +Z）= P2+H2O gZ2+Hg gz P1 -P2+HggZ1=（Hg-H2O）gZ 根据连续性方程：Z=0.175m m/s（2）以3-3断面中心水平面为基准面，建立3-3、0-0断面伯努利方程 P3=P0=0 Z3=0 Z0=H u0=0根据连续性方程： （3）以3-3断面中心水平面为基准面，建立3-3、P-P断面伯努利方程 P3= 0 Z3=0 ZP=0 uP= u2=8.56m/s u3=15.21m/s 1.22解：dA=150mm, dB=100mm, uA=2m/s，zA=1.2m，zB=0m ，HA=1.5m 忽略阻力。 以B-B断面中心水平面为基准面，建立-、-断面伯努利方程根据静力学方程：PA=H2O gHA PB =H2OgHC根据连续性方程：均为层流，A=B=21.25解：不计阻力。 以D-D断面中心水平面为基准面，建立D-D、0-0断面伯努利方程PD= P0=0，ZD=0m，Z0=4m，u0=0m/s根据连续性方程：uA= uB= uC= uD（DD/DA）2=8.86(50/150)2=0.98m/s以A-A断面中心水平面为基准面，建立A-A、0-0断面伯努利方程P0=0，ZA=0m，Z0=3+4=7m，u0=0m/s，uA=0.98m/s以B-B断面中心水平面为基准面，建立B-B、0-0断面伯努利方程P0=0，ZB=0m，Z0=0m，u0=0m/s，uB=0.98m/s以C-C断面中心水平面为基准面，建立C-C、0-0断面伯努利方程P0=0，ZC=0m，Z0=-2m，u0=0m/s，uC=0.98m/s1.26解：不计阻力。 以1-1断面中心水平面为基准面，建立1-1、2-2断面伯努利方程P1= P2，Z1=0m，Z2=3m，u2=3m/s根据连续性方程：d0= d(u2/u1）1/2=0.2(3/8.23)1/2=0.121m1.27解：不计阻力。 以1-1断面中心水平面为基准面，建立1-1、2-2断面伯努利方程Z1=0m，Z2=-1.5m，u2=3m/s根据连续性方程：u1=u2（dD/dA）2=3(300/150)2=12m/s 右侧水银页面高，高度差：2.6解：已知d=2700Kg/m3，d1=10m, d2=100m,t=25查表：=1.1620Kg/m3，=184.010-7PaS,（1）d1=10m假定为层流（Rep1）则：验证流动状态：为层流，与假定相符。（2）d2=100m假定为层流（Rep1）则：验证流动状态：为过渡流，与假定不符。根据雷诺准数，为过渡流。则2.7解：已知d=1850Kg/m3，d1=100m, d2=100m,t=20查表：=1002Kg/m3，=959.010-6PaS,（1）d1=100m（2）d1=200m传热学3.3解： 已知：q=42400W/m2，t1=111,=3mm,=1 W/m 3.4解： 已知：q=40000W/m3，tf=20,=10cm,=15 W/m,=50 W/m2 仅考虑半边，有内热源导热微分方程：积分： 代入边界条件： 3.5解： 已知：q=163W/m，t1=400, t2=50，d=100mm,查表：=0.058 W/m =0.0593m=59.3mm3.7解： 已知：=20mm, =1.5 W/m, t1=400K, tf=25，=10W/m2,r0=0.5m,L=1.5m表面积：A=2r0 L+4r02=7.85m23.14解：已知：=16mm, t1=80, t2=40，P=1.013105Pa（1）当热面在上时，无法形成对流，仅靠导热传递热量定性温度：tb=（80+40）/2=60查表：b=26.0410-3W/mq=b（t1- t2）/=26.0410-3（80- 40）/(1610-3)=65.1W/m2（2）当热面在下时，为受限空间对流换热定性温度：tb=（80+40）/2=60查表：b=26.0410-3W/m，Pr=0.708，=21.210-3m2/s则：q=h（t1- t2）=3.22(80- 40）=128.8W/m2(3)二者之比：65.1/128.8=0.5053.18解： 3.19解： 已知： t1=20C, t2=600，1=2=3=0.8, 3=0.053.20解： 已知： t1=827C, t2=627，1=1,2= 0.8 (1)(2)（3）3.21解： 已知： t1=440C, t2=10，1=0.8,2= 0.82, d1=0.3m,d2=0.4m, =35W/m2(1) （2）安置遮热罩后：（3）安置遮热罩并考虑对流换热后：裸气管与遮热罩之间：环境与遮热罩之间