流体力学 (高等院校建筑环境与设备工程专业规划教材 (徐正坦 主编) ) 化学工业出版社 课后答案 第6、7、8章

课后答案网 六、七、八 章习题简答 6设自由落体的下落距离 s 与落体的质量 m，重力加速度 g 及下落时间 t 有关，试用瑞利法导出自由落体下落距离的关系式。 解： 首先将关系式写成指数关系： s=中， K 为无量纲量，也称无量系数。 各变量的量纲分别为： s=L， =t= T， g=上式指数方程写成量纲方程： L=( a ( 2) b ( T) c 根据物理方程量纲一致性原则得到 M： 0=a L： 1=a+b T： 0=c 得出 a=0 b=1 c=2 代入原式，得 s= s=意：式中重量的指数为零，表明自由落体距离与重量无关。其中系数 K 须由实验确定。 6知矩形薄壁堰的溢流量 Q 与堰上水头 H、堰宽 b、水的密度 和动力粘滞系数 ，重力加速度 g 有关，试用 定理推导流量公式。 题 6 解： 首先将函数关系设为 F(Q， H， b， ， g)=0 其中变量数 n=7，选取基本变量 H、 、 g，这 3 个变量包含了 L、 T、 M 三个基本量纲。根据定理，上式可变为 f(1， 2， 3， 4)=0 式中 111 222 课后答案网 3333 将各 数方程写成量纲形式： )()()(d 3230001 111 根据量纲的一致性，有： L： =0 T： M： 得 5/2， 0， 所以 同理可得 1223211233 这样原来的函数关系可写成 0( 2325 ）， f 即 ），23125 (则 2525231 2( ）， 6热炉回热装置冷态模型试验，模型长度比尺 l =5，已知回热装置中烟气的运动粘滞系数为 =10s，流速为 =s，试求 20空气在模型中的流速为多大时，流动才能相似。 解 ： 20时空气的粘滞系数为 10s。要使流动相似，则要求原型流动与模型流动的雷诺数相等，即 6研究输水管道上直径 600门的阻力特性，采用直径 300何相似的课后答案网 门用气流做模型实验，已知输水管道的流量为 s，水的运动粘滞系数 =1 10s（ 课本上为 =1 10s 是错的 ） ，空气的运动粘滞系数 =10s，试求模型的气流量。 解： 由于是几何相似的模型实验，则 l =600/300=2。 满足雷诺准则，即 6研究汽车的动力特性，在风洞中进行模型实验。已知汽车高 车速度108km/h(课本的单位是 km/s，好像改成 km/h 更合理一些 )，风洞风速 45m/s，测得模型车的阻力 14求模型车的高度及汽车受到的阻力。 题 6 解： 在风洞中进行 模型实验，相似条件应满足雷诺准则，即 ）（）（ p 和 m 相等，则 mv 8 因为 F 以 课后答案网 0 2222222 6研究风对高层建筑物的影响，在风洞中进行模型实验，当风速为 9m/s 时，测得迎风面压强为 42N/风面压强为 20N/求温度不变，风速增至 12m/s 时，迎风面和背风面的压强。 解： 欧拉准则可得 2212211121 ）（）（ 由于温度不变 ，所以空气的密度也没变，则迎风面压强 2222112 同理可得背风面压强 0 22222112 6浪堤模型实验，长度比尺为 40，测得浪压力为 130n，试求作用在原型防浪堤上的浪压力。 解： 根据题意可得，防浪堤上的浪压力即为浪自重，由佛汝德数准则得 10832 013040 333333337外空气经过墙壁上 H = 5m 处的圆形孔口（ 平地射入室内，室外温度 ，室内温度 5，孔口处流速 m/s，紊数 a=距出口 6m 处质量平均温度和射流轴线垂距 y。 解： 计算温差 课后答案网 002 得 e=273+35=308K， 射流半径 r0=流轴线垂距 )23020 0 gy e (3085 )30(32 7一平面射流将清洁空气喷入有害气体浓度 l 的环境中，工作地 点允许轴线浓度为 l，并要求射流宽度不小于 求喷口宽度及喷口至工作地点的距离，设紊流系数 a= 解： 计算浓度差 x0=l l m 得 由 2 1 求得 1 （ 2）求喷口到工作地点的距离 由 可得 0 7位送风所设风口向下，距地面 4m。要求在工作区（距地 范围）造成直径为 流截面，限定轴心速度为 2m/s，求喷嘴直径及出口流量。 解： 由课本表 7得，紊流系数 a=后答案网 s= ) 求得 m ，求得 5 1 出口风量 22000 7气以 8m/s 的速度从圆管喷出， 距出口 的 D。 解： 由课本表 7得，紊流系数 a=由6 4 m ， 求得 m / 求得 2 由 求得 D=1m 7作地点质量平均风速要求 3m/s，工作直径 D=风温度为 15 ，车间空气温度为 30 ，要求工作地点的质量平均温度降到 25 ， 采用带导叶的通风机，其紊 数 系数 a=（ 1）风口的直径及风速；（ 2）风口到工作面的距离。（ 3）求射流在工作面的下降值 y。 解： （ 1）求风口的直径及风速 计算温差 5 5 311551 4 课后答案网 由 求得 已知 m/s 求得 933320 （ 2）求风口到工作面的距离 由 可得 0 核心长度 s作面确实位于主体段，以上计算有效。 （ 3）求射流在工作面的下降值 y 039)15(232230200 知平面流场速度分布为： ux=x2+y。求在点 (1,流体微团的线变形速度 ,角变形速度和旋转角速度。 解： 线变形速度 1122)( 2 5454)52( 2 课后答案网 变形速度23)12(21)2(21)(21 2 旋转角速度 分量为 0)(21 )(21 21)12(21)2(21)(21 2 转角速度21222 8知有旋流动的速度场为 222, 求在点（ 2， 2，2）处的角速度分量。 解： 角速度 分量为23)122(21)12(21)(21 )220(21)20(21)(21 21)10(21)(21 知有 旋流动的速度场为 y+3z， z+3x， x+3y。试求旋转角速度，角变形速 度 。 解： 旋转角速度21)23(21)(21 1)23(21)(21 1)23(21)(21 转角速度23)21()21()21( 222222 角变形速 度25)23(21)(21 25)23(21)(21 课后答案网 5)23(21)(21 8知有旋流动的速度场为： 0,0,22 中 c 为常数，试求流场的涡量和涡线方程。 解： 涡量 0 22 旋转角速度 0)(21 221)(21 2221)(21 即2222222 21212121 积分后得 涡线方程 122 8沿封闭曲线 x2+y2=z=0 的速度环量。（ 1） x， ；（ 2） y， 。其中 A 为常数。 解： （ 1） 00 x d 2） 20 y d 8知流场的速度分布为： ux=3y， （ 3， 1， 2）点上流体质点的加速度。 解： 270320 22 0)3(300 6442000 2 8速度场可表示为 0; 求： （ 1）加速度； （ 2）流线 方程 ； （ 3） 0t 时通过 1,1 的流线； （ 4）该速度场是否满足流