工程流体力学 课后习题(简精版)答案.doc

第一章 流体及其主要物理性质1-1. 轻柴油在温度15C时相对密度为0.83，求它的密度和重度。解：4C时 相对密度：所以，1-2. 甘油在温度0C时密度为1.26g/cm3，求以国际单位表示的密度和重度。 解： 1-3. 水的体积弹性系数为1.96109N/m2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1？ 解： 1-4. 容积4m3的水，温度不变，当压强增加105N/m2时容积减少1000cm3，求该水的体积压缩系数p和体积弹性系数E。 解：1-5石油相对密度0.9，粘度28cP，求运动粘度为多少m2/s? 解： 1-6 相对密度0.89的石油，温度20C时的运动粘度为40cSt，求动力粘度为多少？ 解： 40cSt0.4St0.410-4m2/s 0.410-48903.5610-2 Pas1-7 图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1m/s，板与固定边界的距离=1mm，油的动力粘度1.147Pas，由平板所带动的油层的运动速度呈直线分布，求作用在平板单位面积上的粘性阻力为多少？ 解：1-8 如图所示活塞油缸，其直径D12cm，活塞直径d11.96cm，活塞长度L14cm，油的0.65P，当活塞移动速度为0.5m/s时，试求拉回活塞所需的力F=？解：AdL , 0.65P0.065 Pas , u0.5m/s , y=(D-d)/213第二章 流体静力学2-1. 如图所示的U形管中装有水银与水，试求：（1）A、C两点的绝对压力及表压各为多少？（2）A、B两点的高度差为多少？解： pA表h水0.3mH2O0.03at0.39800Pa2940Pa pA绝pa+ pA表（10+0.3）mH2O1.03at10.39800Pa100940PapC表hghhg+ pA表0.113.6mH2O+0.3mH2O1.66mH2O0.166at1.669800Pa16268Pa pC绝pa+ pC表（10+1.66）mH2O11.66 mH2O 1.166at11.669800Pa114268Pa 30cmH2O13.6h cmH2Oh30/13.6cm=2.2cm 题2-2 2-2 今有U形管，内装水和四氯化碳（CCl4），如图所示。试求四氯化碳的相对密度。解：列等压面方程：30.6cmH2O17.8cmH2O+8.0 2-3. 图示水罐中气体绝对压强p11.5104Pa，高度 H1m。当时的大气压强相当于745mm水银柱高。试求玻璃管中水银的上升高度h为多少？解：绝对压强p11.5104Pa题2-3 p1+Hpahghhgh74510-313.69800-1.5 104-980019.929104-1.5104-0.981047.449104Pah7.449104/(13.69800)=0.56m2-4. 油罐内装相对密度0.8的油品，下有底水，为测定油深及油面上的压力，装置如图所示的U形管水银压力计，测得各液面位置如图。试确定油面高度H及液面压力p0。解：13.60.5-0.86mH2O6-1.66-0.4d油HH（1.6-0.4）/d油1.5mP06-1.6mH2O4.4mH2O0.44at4.312104Pa （表压） 题2-4图 第三章 流体运动学与动力学基础3-1 油管输送相对密度0.8的煤油，设计输送量为50t/h，限制流速不超过0.8m/s，需多大管径？解：113-2 自水箱接出一个水龙头，龙头前有压力表。当龙头关闭时，压力表读数为0.8大气压；当龙头开启时，压力表读数降为0.6大气压。如果管子直径为12毫米，问此时的流量为多少?8mH2O解： p00.8at8mH2O2对11、22列伯努利方程:2213-3 为测量输油管内流量，安装了圆锥式流量计。若油的相对密度为0.8，管线直径D=100毫米，喉道直径d=50毫米，水银压差计读数21h=40厘米。流量系数0.9，问每小时流量为若干吨?解：3-4 图示水箱在水深H3m处接一水平管线。管线由两种直径串联已知：H3m，d120mm，d210mm，L1L210m，hw10.6mH2O，hw21mH2O求： Q； i1，i2； 绘制水头线解： 对00、22两液面列伯努利方程： 粗管段：细管段： 3-5 图示输水管路d1d2d3，若忽略管件处的局部阻力，试绘制其总水头线和测压管水头线的示意图。3-6 用80KW的水泵抽水，泵的效率为90%，管径为30cm，全管路的水头损失为1m，吸水管水头损失为0.2m，试求抽水量、管内流速及泵前真空表的读数。解：泵的扬程：H=z2-z1+h1-2=29+hw=30mH2O对11、22两液面列伯努利方程：3-7 图示一管路系统，欲维持其出口流速为20m/s，问需多少功率的水泵？设全管路的水头损失为2m，泵的效率为80%，若压水管路的水头损失为1.7m，则压力表上的读数为多少？解：泵的扬程：H=z2-z1+hw+=20+2+=42.41m对11、33两液面列伯努利方程：另：对33、22两液面列伯努利方程：3-8 水流经过60渐细弯头AB，已知A处管径DA0.5m，B处管径DB0.25m，通过的流量为0.1m3/s，B处压力pB1.8大气压。设弯头在同一水平面上，摩擦力不计，求弯头所受推力为多少牛顿？解：对A、B列伯努利方程：由动量方程：x：y： 3-9 消防队员利用消火唧筒熄灭火焰，消火唧筒口径d1cm，水龙带端部口径D5cm，从消火唧筒射出的流速V20m/s，求消防队员用手握住消火唧筒所需的力R（设唧筒水头损失为1m水柱）？解：对11、22列伯努利方程：动量方程：消防队员所需力为381N，方向向左。3-10 水射流以19.8m/s的速度从直径d100mm的喷口射出，冲击一固定的对称叶片，叶片的转角135，求射流对叶片的冲击力。解： 第四章 流体阻力和水头损失4-1 用直径100mm的管路输送相对密度0.85的柴油，在温度20C时，其运动粘度为6.7cSt，欲保持层流，问平均流速不能超过多少？最大输送量为多少t/h？解： 层流：Rec2000 4-2 相对密度0.8的石油以流量50L/s沿直径为150mm的管线流动，石油的运动粘度为10cSt，试求每公里管线上的压降（设地形平坦，不计高程差）。 若管线全程长10km，终点比起点高20m，终点压强为1大气压，则起点应具备的压头为多少?解：（1）（2）所以，每公里压降：4.7105Pa，起点压头：4.86106Pa4-3 自地下罐经离心泵向油库输油流程如图。管线直径200mm，吸入段总长20m，地下罐液面至泵中心高差4m。油品相对密度0.75，运动粘度4cSt。（1）若设计输送量为108t/h，那么吸入段的总水头损失应为多少米油柱？（包括沿程水头损失和局部水头损失）（2）泵前真空表读数应为多少？（3）如果泵出口压强为7.25大气压（表压），泵的效率为80%，则泵的额定功率（轴功率）应为多少？1-带保险活门出口；2弯头（R3d）；3闸阀；4透明油品过滤器；5真空表；6压力表解：（1）（2）对00、55列伯努利方程：（3）对66、55列伯努利方程：第五章 压力管路的水力计算5-1 直径257mm的长管线，总长50km，起点高程45m，终点高程84m，输送相对密度0.88的原油，运动粘度0.276S