工程流体力学第四版孔珑作业答案详解

1、1.1附件仁ace与GBT19011-2008标准主要差异性分析第二章2-1 .已知某种物质的密度p=2.94g/cm3,试求它的相对密度d。解：d=p/pw=2.94 (g/cm3) /I (g/cm3) =2.9422己知某厂1号炉水平烟道中烟气组分的百分数为a (co2) =13.5%, a(SO2)=0. 3%, a(O2)=5.2%, a(N2)=76%, a(H2O)=5%o 试求烟气的密度。毎；_力下屮表2.1另掠堪派池.P&u二)巾闿园一.fsu - 2.力7为心，严二俗2?哥* ：勿z = g旳仏 1 _ 話 4彳化呼ml !7d”& 乂 U&S _/2皿7 畑0/31*巧

2、/ o-Q$L + 八 乂7。 小* 如2-3.上题中烟气的实测温度t=170C,实测静计压强Pe=1432Pa,当地大气压强Pa = 10058Pa。试求工作状态下烟气的密度和运动粘度。2-4.当压强增量为50000Pa时，某种液体的密度增长0.02%,试求该液体的体积模 量。竿 一=丽(!亠9匹人壬. z 一亠举滋夜丄坯一年.卅 乐纵佔直札、 九加二丄_必二甘、徘絲揆.豎上三二矗亠二X /刚2-5.绝对压强为3.923xl(F5Pa的空气的等温体积模量和等嫡体积模量各等于多少?26充满石油的油槽内的压强为4.9033x10A5Pa,今由槽中排出石油40kg,使槽内压强降到 9.8067xl

3、0A4Pa,设石油的体积模量K= 1.32x107-3/ %,二-丄笛师0灶&Pa。试求汕槽的体积。丄程权機宣K三丄、31创0% =-蓝/ 应良上l_3铅/辿卫浚e二瓠絆沁一 上、亠一*亠J32乂B X廉护2”眾卅一d|/三闵磴-磁型枪佃体松为心宀2-7.流量为50m3/h,温度为70C的水流入热水锅炉，经加热后水温升到90C,而水的体胀系数aV=0.000641/C,问从锅炉中每小时流岀多少立方米的水?5血二役铀伽x亞匕隔誌-三少 *&、比間k28压缩机压缩空气，绝对压强从9.8067x104Pa升高到5.8840xl05Pa，温度从20C升高到78C,问空气体积减少了多少？解：将空气近似作

4、为理想气体来研尤，则I I I - =得岀PRTa = a;9877X14 =1.16/287x(273十 20)5.8840x10-/=5.841级加R 丁 287x(273+78)m m%m=京41二巴66乜驱5.841A2-9.动力粘度为2.9x10A-4Pa S,密度为678kg/m3的油，其运动粘度等于多少? 解：V=iVp=2.9x 10A-4/678=4.28x 10A-7m2/s2-10.设空气在0C时的运动粘度v0=13.2xl0-6m2/s,密度p0=1.29kg/m3。试求在150C时空气的动力粘度。、一那 症矿7 3 s龙l%、一土镭 k二 辰_*三-jaL；_, 小+

5、川一 口我 中3十E+蔽33a_23Jn_nv = 60 丄d总加我速度为zz = v=2 60口 “u d. d 2斥兀、dn1 兀dlP = Mw = liAw 二 LiJial= Ll-(D-d)/2 2D_d 36001800(0 R)a cm 283()2 x3 14s xO.23xO.3“ ”山=0,243 x = O.lkW1800x(0.2016-0.2)2-14.一重500N的飞轮的回转半径为30cm,由于轴套间流体粘度的影响，当飞轮600r/min 旋转时，它的角减速度为0.02rad/s2o已知轴套的长度为5cm,轴的直径为2cm以及他 们之间的间隙为0.05mm。试求流

6、体的粘度。2-15.直径为5.00cm的活塞在直径为5.01cm的缸体内运动。当润滑油的温度由0C升高到120C时，求推动活塞所需的力减少的百分数。用图1-5中相对密度d=0.855的原油的粘度进行计算。” 00町-无n显為_ 处妙妙峠怡2-16.内径为10mm的开口玻璃管插入温度为20C的水中，己知水与玻璃的接触角6=10o。1.1附件仁ace与GBT19011-2008标准主要差异性分析M 2伽几2-17.内径为8mm的开口玻璃管插入温度为20C的水银中。已知水银与玻璃管的接触附件 仁ace与GBT190M-2008标准主要差异性分析 试求水在管中上升的高度。A 热:哎虬 礼參衷福冰才上工

7、型竺o - t 1 2二妙2几钠釆於盘礼产U1山呼以 甩廉蛰马泌一少瞬屮亠1。耐/砂3- 2.如图所示为一直煤气管，为求管中静止煤气的密度，在高度差H二20m的两个截 而装U形管测压计，内装水。己知管外空气的密度Pa=1.28kg/m3,测压计读数 hl=100mm, h2二115mm。与水相比，U形管中气柱的影响可以忽略。求管内煤气的密 度。空7K 2-35Pl = QhqEA 十 PalPl =阳0卵+ PalP1=P2PS%= Pa+P品HPp 二崗/ Ph2o 十 Qa = 1000X 0叮+1.28 = 0.53kg：m3-3.如图所示，U形管压差计水银而高度差h=15cmo求充满水

8、的A、B两容器内的压强差。13dPa -Ph.oa =PbPh.qSa + 亦PA-PS= (% - pH20 gh = (13600-1000)x9.8x0.15 = 18522Pa3-4.如图所示，U形管压差计与容器A连接，已知hl二0.25m, h2=l. 61m, h3=lm0求容器A中水的绝对压强和真空。勢PA = Pa Phog(A-)+ Puo&闪一人) =101325-13600x9.8x(1.61-1)+1000x9.8x(1.61-0.25) = 33352.2PaA =101325-33352.2 = 67972.83-5.如图所示，在盛有油和水的圆柱形容器的盖上加载荷F

9、二5788,己 hl二30cm, h2=50cm, d=O. 4m,油的密度 P oi=800kg/m3 水银的密度 P Hg二13600 kg/m3, 求U形管中水银柱的高度差H。I |V11yj*Ld水协1 2 38r 疔7&只细乍：nii,匕丿 k；f： /A = ? = 46082.8S 0.2 x 71叽&H =卩十p“gh十皿二 H 1十內屮0勺十A M2Ph a 8_ 460828 + 1000x907x05十800x9.807x0.3 -13600x9.807 0.4皿3-6.如图所示，两根盛有水银的U形测压管与盛有水的密封容器连接。若上面测压管的水银液面距自由液而深hl二60

10、cm,水银柱高h2=25cm,下面测压管的水银柱高 h3二30cm, P =13600 kg/m3,试求下而测压管水银而距自由液而的深度h4。3-7.如图所示，一封闭容器内盛有油和水，油层厚hl二30cm,油的密度P oi=800kg/m3, 盛有水银的U形测压管的液而距水而的深度h二50cm,水银柱的高度低于油面hMOcmo 试求油面上的计示压强。附件X ace与GBT190112008标准主要差异性分析二-1油r i=-JJ* iE11水JzKffi图 2-403-8.如图所示，处于平衡状态的水压机，其大活塞上受力Fl=4905X,杠杆柄上作用力F2=147X,杠杆臂沪15cm, b二75

11、cm。若小活塞直径dl=5cm,不计活塞的高度差及其质量, 计及摩擦力的校正系数11=0.9,求大活塞直径d2。#dHl, -d2, N3情况的压力体及总压力垂直分力的作用方向。lid图 2-54附件1： ace与GBT19011-2008标准主要差异性分析3-26.如图所示为一扇形闸门，半径R=7. 5m,挡着深度h二4. 8m的水，其圆心角a =43。，旋转轴距渠底H=5. 8m,闸门的水平投影CB=a=2. 7m,闸门宽度B二6. 4m,试求 作用在闸门上的总压力的大小和压力中心。19d牛涼余如囲皈G社二Nd.二斗庐憎-丹乂 9空7 乂：L& 乂乂以乩午 ZL 12513細他. n 0旳

12、_二_冃_呱g_ ”二/咖 彳&o 7 *.上如L ( 华磬二 三竺燮十也2、-2”2札2蓟莖如厶, 卜二( 瓦卜口宀:/对孔qkiiiLM 七斶 二/如_5鳥*二Rs必金三三如迦U3-31.钢筋混凝土沉箱，长6m,宽5m,高5m,底厚0. 5m,侧壁厚0. 3m,钢筋混凝土的密度P 1二2400kgnf -3,海水的密度p 2=1025kgm-3,沉箱在海面上漂浮是否稳定？竹妤U二。y4 - $吗（慘約.、1, _，.八.，匸.一 -一 h宀幻毬（欽、劭急空二一 jgijMZ 珈級理_一=丘曲上3 . _ % _mZ1z_ oJun：以 乩k八二0 1咱5刃3何二1.1附件1: ace与GB

13、T19011-2008标准主要差异性分垂第四章4-2.己知平而流动的速度分布规律为宀227T式中卩为常数。21d求流线方程并画出若干条流线。聲一獗为姐为一./,亠_一站刈赵/)、攻丙药一也旳、2心“ A / /_ - - / &出尤牧骨域公+ J =丄忆5 一f= n 1 iA4- 3.己知两平行平板间的平而流动的速度为)，V，_式中k, u为常数。 b为两平板之间的距离。试给出速度分布图。v = 一-p2/ 4-?r4-4. Li知流场的速度分布为3(1)问属儿维流动？(2)求(x, y, z)=(1,2,3)点的加速度。1.1附件仁ace与GBT19011-2008标准主要差异性分析解：(

14、1)属于二维流动，因为该流动的速度分布只与平面坐标X, Y有关。丄煤F+Z必细J十缈%注2亿2宀、血弓戋.同运54-15如图所示为一文丘里管和压强计，试推导体积流量和压强计读数之间的关系式。25d举蚌笊-j :.、八.-:.叹 I 讥x_二 T%站-I匕-一 _M50-根境伤书知方罐.:.(A_姜-也士宠里-鹭卄若 .4-20送风管道的截而积Al=lm2,体积流量qvl=108000 m3/h,静压pl=O. 267N/cm2,风温11=28C o管道经过一段路程以及弯管，大小节收缩段等管子件后，截面积A2=0. 64m2,静压 p2=0. 133N/cm2,风温 12=24C o 当地测得的

15、大气压 pa=101325 Pa,求截而A2处的质量流量qm2,体积流量qv2以及两个截面上的平均流速v 1. v 2。工栋垃蚀三 沁址.血钿肚心無駄恥坏Vs八；_虽右&徐狀愆力轻3姑二灯 亠人仏壬艮 华二一苒i:二血必仝与祸f亠1U旳勺 互妖竝 f務V严他厶=纽n 2笛f曲$ 一5屆足么一 乂宝血虽_心玄三R血亠一卅二3W皿也厶一4-25.额定流量qm=35690 kg/s的过热蒸汽，压强p=981N/cm2,温度t=510C,(对应的蒸汽比体积v =0. 03067m3/kg ),经273X 23mm的主蒸汽管道铅垂向下，再经90。弯管转向水平方向流动。如不计能量损失，试求蒸汽作用给弯管的

16、水平力。:杀总仔状左寺縛艮T 一 p/q亘増曲一二 X/i，-74-33.水泵叶轮的内径dl二20cm,外径d2=40cm,叶片宽度b二4cm,水在叶轮入口处沿 径向流入，在岀口处与径向成30o角的方向流岀，质量流量qm=81. 58 kg/so试求水 在叶轮入口与出口处的流速v 1与kg v用3 38厶Is腔粢 一一;1/严旅丽诩卅礬轴心齊y歲心阍働玄?旳吆 一农水花甘软川诂#牧人珈施竹些丄一一*v-耘T -庖第五章5-2.如图所示，用模型研究溢流堰的流动，采用长度比例尺k i=l/20. （1）己知原 型堰上水头h二3m,试求模型的堰上水头。（2）测得模型上的流量qv =0. 19m3/s

17、, 试求原型上的流量。（3）测得模型堰顶的计示压强p e = -1960Pa，试求原型堰顶的 计示压强。1.1附件1: ace与GBT190H2008标准主要差异性分析ffl 4-8 世锻堰心、Ki - l/zo.加殳人=3九-_、一一k三 A -紅-3/辭。）左金力拐丄,张養鬆相峑k*二血人亠.-亠X 二二 33潮_似3眾一燉 Y刼级条帀*二W _kiuXv.卜 W 2 _.险二5- 4.将一高层建筑物的几何相似模型放在开口风洞中吹风，风速为V二10m/s,测 得模型迎风面点1处的计示压强pie =980Pa,背风而点2处的计示压强p2e二-4927dPa。试求建筑物在v =30m/s强风作

18、用下对应点的计示压强。亠二/-JK.-1 一5-6.长度比例尺k 1=1/225的模型水库，开闸后完全放空库水的时间是4min。试求、-M-一丽产一原型水库放空库水的时间。翎、时目一比阖R灶3总尢i3z生W 7锡根八人ki/ = Kl _ 一 /1 /董尹卜耳月-七=屯二04）临-二_%讥_：5-8.在管道内以v =20m/s的速度输送密度P =1. 86 kg/m3 ,运动粘度u二1.3X10-5m2/s的天然气，为了预测沿管道的压强降，采用水模型试验。取长度比例尺ki =1/10 ,已知水的密度P =998 kg/m3,运动粘度u =1. 007X10m2/so为保证流动 相似，模型内水的

19、流速应等于多少？己经测得模型每0.1m管长的压降Zp =1000Pa, 1.1附件仁ace与GBT19011-2008标准主要差异性分析天然气管道每米的压强降等于多少?曹I妆艮育斜样创更憊込丘农渝对澗冰，话诸即=b lw -、k” =笔 厶 按醱我玉 红迓龛 1/1. UK心 0、门5 X(R由欧铉敬柏橹一矽盒萤乎 丄壮jJL5-10.某飞机的机翼弦长b二1500mm,在气压Pa=105Pa,气温t=10C的大气中以v=180km/h的速度飞行，拟在风洞中用模型试验测定翼型阻力，采用长度比例尺ki = l/3o (a)如果用开口风洞，已知试验段的气压pa =101325Pa,气温t =25C,

20、试验段的风速应等于多少？这样的试验有什么问题？(b)如果用压力风洞，试验段的气压pa” =lMPa,气温t二30C, u =1. 854X 10-5Pas,试验段的风速应等于多少？5-13.薄壁孔口出流的流速v与孔口直径d,孔口上水头H,流体密度P,动力粘度29d卩，表面张力。，重力加速度g有关的表达式。试导出孔口出流速度的表达式。沟迟为侵首卅也理爰送取HVf休九9木录以组死4 IT-At呂老锻生.1MAJA K X 电仝凹一理.星二产（LTTmL）5_扭戏购理盛曼墨二致业駆兑卫羊生电矍陶，. 、P_如工 _ 1Q 二- bl.Ci函矛左不2 无艮兀今-您 兀）尬$命綾決嗨長启笊应鱼盒U，k；

21、）曾才二兀3二诒旷二冠厂二打备诫V伶）聶诊迪鬼日豪细无必曲沿附准列数3_心日（专U，盅J9了曲 J1/2专廿二卅仁心他丿阳第八章8-1.试确定下列各流场中的速度是否满足不可压缩流体的连续性条件:（）叫=kxy 二一（2）叫=就+砂一丁2）,弓=就+/） （3 ）叫二上smOy）,弓二一上sin（功（4）V, =kxy)yy =_kyfx 1.1附件1: ace与GBT19（H22008标准主要差异性分析占卜刈子了可氐 偽淹傑於笈徐丛気年为、专徐+哥二0 .工1 一 箸+罕 k = k = 0-.(轟 .X .:-；-* . , : “ 、； .I 1 ! I - -j p j f , 1 、

22、, / j i_(27營 二虹苏+的+ k2? *0 I，不渕加/鹫一七_警_=_处tb七（-xMs的）#八（冬寧虧._ 士 部 亠_鯨页_r:_=u_fl 8-2.在不可压缩体的三维流动中，已知叫2+”2+卄尹+ 2和卩厂/+2西，试用连续方程推导出匕的表达式。爲虫朋娄Jk角4 ”A -8-3.下列各流场中哪几个满足连续性条件？它们是有旋流动还是无旋流动?叫=1=0 叫=加/（卡+/）,与=/（+昇）叫=+ 2心,弓=長+2砂31d“ 附件1： ace与GBT190M2008标准主要差异性分析33d（4）耳=y+z弓=z+x,% = x+y侖；右二为丄况勒忌滦44.点件为 祭才宅二0.华三堆

23、 盘坊仓鸟.建绘喻询 響十甞+舊 H . 霓二翼樂三聲蛙黔为&血Z -一4_裟亠髯亠眾徉、二/二 花諾十（2製1亠尊=2兀吗2j 2* / 0曽L一I，一 _ ， 14）_+。一m o尊w黑亠墓ay8-5.确定下列各流场是否连续？是否有旋？3 = 0,匕=4 耳二-即匚叫二0（3）vr = 2rsin 0cos0,匕=一2厂sin2 Q0 l/v X U0 二 k ,少k十右二01.1附件仁ace与GBT19011-2008标准主要差异性分析8-6.己知有旋流动的速度场为叫+乙弓+乙。求在点 2, 2） 处角速度的分量。一0中 _孤止_（等二勢_ 4扛黎一製他幺彊一疇）2,矍=】. 0亠.直=g - S 二 Q勢“ ” （. ，_ 一 一 一l _ _ _ _ _