冶金传输原理吴铿编动量传输部分习题参考答案

1、第一章习题参考答案（仅限参考）1 / 1812 3 （题目改成单位质量力的国际单位）45 6789（不能承受拉力）10 1112 （d为表现形式）13.解：由体积压缩系数的定义，可得:1 dV=xV dp 1000x10(995 1000)x10"'94 = 5x101 / Pa(2-l)xl0614.解：由牛顿内摩擦定律可知,式中A = 7rdi由此得尸=5=加 -x 8.57Ndy 6第二章参考习题答案（仅限参考）12 3 45 .解：Pl = Pa + R曲 gh + p水gh? = P&gh + PaF , f一+夕汕的+"水gH''

2、J h = 0.4/7?Pg（测压计中汞柱上方为标准大气压，若为真空结果为1. 16m）6 .解：（测压管中上方都为标准大气压） Pl=Pa +41g （4 -4） = 0cg （4 一%）+ pP 8333（2） Pl = Pa + 0油 g-。水 g （总 一 %） + Pa113= 1. 8nL0.1256x0.5 = 0.0628?3=8（-） = 0.1256x1.3 = 0.16328w?7 .解：设水的液面下降速度为为v, 单位时间内由液面下降引起的质量减少量为： 则有等式:，代入各式得：整理得：-p -,产衣=0.27# dt = 0.274/4 203/18解得：t = -2

3、(1->/2)'|=151850.27414 ''8 .解：Pl = Po +P? = Po+P、gh3=Pl -P2 =(2 _P$)gh = 248.7Pa4/18第三章习题参考答案（仅限参考）12 3 45 .答：拉格朗日法即流体质点法必须首先找出函数关系x（）, y（）, z（）, P（）等。实际上就是要跟踪每一个流体质点，可见这个方法在方程的建立 和数学处理上将是十分困难的。因而除研究波浪运动等个别情况外很少采 用。实际上，在大多数的工程实际问题中，通常并不需要知道每个流体质 点至始至终的运动过程，而只需要知道流体质点在通过空间任意固定点时 运动要素随时

4、间变化状况，以及某一时刻流场中各空间固定点上流体质点 的运动要素，然后就可以用数学方法对整个流场进行求解计算。6 .答：流体在运动过程中，若每一空间点的物理量（运动参数）不随时 间改变，则称为恒定流动（又称定常流动），否则称为非恒定流动（又称 非定常流动）流体质点的运动轨迹称为迹线。流线是速度场的欠量线，是某瞬时在流场 中所作的一条空间曲线。 if-n / r r»I X 200 X I 0 * _ , cccc 、3、天7 .解：（l） R,. =一 =- = 2xl05>2300,湍流v IxlO/C c 匕0.2xl50xl0-5 sr,F=«、力（2） R,

5、= = = 107.1 < 2300，层流v 28x10"8 .答:，断面平均流速是一种假想的流速，即过断面上每一点的平均流速6/18都相同。断面平均流速的概念十分重要，它将使我们的研究和计算大为简 化。9 .答：不正确。均匀流是相对于空间分布而言，恒定流是相对于时间而言。 均匀流的不同时刻的速度可以不同，也可以相同。恒定流的不同空间点上 的速度可以不同，也可以相同。当流量不变时，通过一变直径管道，显然 是恒定流，但不是均匀流。10 .解：根据欧拉法中速度的定义：得：右边第一个式子，两边对t求导，联合第二个式子可得：,解这个常微分方程得：x = q cos(kj) + c2 s

6、in(Z/)将 x 带入原方程得:y = q sin(Ar/) - c2 cos(r), z = k2t + c3再根据初始条件，得：q =a, c2 =-b, c3=c于是得到拉格朗口法表示为：x = a cos(S b sin(r)y = a sin(r) + b cos(Q)z = k2t + c11 .解：根据随体导数定义：dvdvrdvrdvra. = -+ 匕一-+ vv - + 匕- dtdxdy' &dvxdvvdvx叫4 = + vr + vv + v. 、dt x dx y /&dv,8 匕dv7dv.。 =-+ v + v - + v -，dt x

7、 dx - dy 1 dz将速度代入随体导数中，得：ax = 0 + x2y (2冲)+ (-3y) (/ ) + 0 = 2x3y2 - 3x2y 4V =0+(-3y)(-3) + 0+0 = 9y a. = 0 + 0 + 0 + 8z3 =8z代入点（1, 2, 3）得:8/181.错、错、错 234 .解：根据平面不可压缩流体连续性的性质:（1）;连续（2）；不连续（3）；当0.5时连续，其他情况不连续5 .解：同题4,（1）;当时，连续；其他情况不连续（2）；连续6 .解：应用伯努利方程：pv2p+ +0 = +0+0Pg 2gpg解得 u = J二（p - p ） = 20.98

8、? / s流量 q = Lx 3.144、= 2.37 x 10-3m3 / s 47 .解：根据流体静力学知识得到以下关系式:Pi + Pgh = p2 + p 卡 gh + 2pgbh根据左右两管水的体积相等，有：得：，代入可解得：h =尸=0. ni夕水 g-Qg + 2 Pg8 .解：选取圆柱坐标系，假设流动是沿z轴方向进行，且为充分发展的 层流流动。根据已知条件可知，流动是轴对称，。方向可不考虑，仅z方 向有流动。由连续性方程、稳定流动，忽略质量力，则有：du,du, durdu,厂 1 6Pu (d2u,1 du.1 curd2u.dtdrr d0z dz.' p Ep d

9、r2r drr2。夕dz2 ) =% = 0 ；化简得： 常数进行第一次积分，并将边界条件0处，代入，算得积分常数C1；再进行第二次积分，并将处，U0代入，算得出C2。最后得到：1 dP 1 八 箱"尸 ,一、八 U,=-(R- -广)=_1-()-'4/ dz.44 dz R式中r为管截面上速度为uz处到管中心的距离，R为圆管半径。显然其速度分布呈抛物线形。下面很容易推导出uz及u的关系为：9解：列2处的伯努力方程：(以2处为0基点)，用相对压强计算: 220 + + gh2 =0+工+ 0 22由于水槽的直径比虹吸管的直径大很多，那么就可以近似设V1等于Oo代入可得匕=Q

10、 2 gh2 = 8.86? / s11/18流量。=匕与x3.14 =用心与 x3.14 = 6.26x10'?3/$同理列2-3处的伯努利方程（氏为什么为0）：（以2处为0基点）22%殍+葭4+刈）=。+号+。P 22根据质量守恒：3处和2处的速度满足：，得代入得：3= '1（4+儿）pg =-22024.304一 LI 2gl ' J负号表示C处的压强低于一个大气压，处于真空状态。正是由于这一真空, 才可将水箱中的水吸起。用绝对压强表示：101325-22024. 3=79300. 7 .第五章习题参考答案（仅限参考）6.解:假设雷诺数小于2300,有，代入上式得

11、:A 叫：= 64y L 叫:二 64yL夕%Z d 2 . vmd d 2 2d22dp2x0.152x0.965x106,Ijiil vm =；= 1.84 m / s川 m MvLp 64x4x10x920x100013 / 18匕/_L84xO.15v 4x10=690 < 2300,符合假设7Td2 3.14x0.152xl.84= 0.03（m7s）V4另一种简单计算方法: 假设雷诺数小于2300,0.152 x 0.965 xlO68/L32心32x4x10-4x920x1000匕/_L84xO.15v 4x10=690 < 2300,符合假设3.14x0.152xl

12、.84= 0.03（m7s）7.解 %=黑4x0.03、Re =v/ 0.425x0.3v 1.2x10= 1063 <2300L V 230 0 4252A/? =A- = 0.06x x = 0.06/hf d 2g 0.3 2x9.818.解:4。靛US)1.02x0.25v 1.007x1 O-6= 2.5x105>10523 / 18；查莫迪图得2 = 0.031界S>翳鉴1 = S)0.3294 x9.解：=* =2x6() %m/s)7cd2 3.14x0.052' /)9i -tn- 2 - = 2 X 6168 6- - 0.03 x = 6.29

13、- 6 = 0.29pvn； d 1000x1.4-0.051o.解介噌片2.9x3 + 0.02xk 0.15 J1.1322x9.816.64/n11.vmd _ vmdp _ 0.25x0.305x1.231.78x10-5二5269v IO,11 f 4万(少a2£2蓝西F三K 铲(，)=ix0.305x0.037xl.23x0.252 x 1-0 39 x = 5.58'80.3930.00124x3/n 4Q12.解i=定252x一=一 = 921.57m 2x9.8160x60 =25(m/s)3.14x1'/)解得1. 3mRe = - = -=2.0

14、7xl06> 10sv1.57x10-520 0005-=- = 0.000385.查莫迪图得 2 = 0.01551202.5xll + 0.0155x 1.3 = 77 = 1.23x9.81x921.57 = 1112067乩=+24 = (1.569 + 1.01325 0.11)x105 U2.471X105为4x 1750013.解：v =里=60x60 7rd23. 14x0.72?= 5.46xl05Re/_19x0/72v0.157x1()7(1)；查莫迪图得2 = 0.0147h, =A- = 0.0147x x-1=4.21n?f d 2g0.72 2x9.81(2

15、)；查莫迪图得2 = 0.0265儿=A - = 0.0365 x x - 11，9- = 1.60mf d 2g0.72 2x9.81第六章习题参考答案(仅限参考)1-解:以=17x3v 15XW6=3.4 xlO62.解：= = 7=2x105 v 15x10x = 0. bn3 .解：ReXcr华=""la&L 竽*=QI°71 7Q7Cfl =-= = 0.41xl0-3 麻"然= 295x10" KeLA* =（金-。九）&旧=7620 （若查表, 则 A=8700）0.074 AReL）2=9.86N（查附录1,对应

16、的Pl.203）4.解:=0.128m6maxFf = 2Cf/ 丝功/ = 1.70Nf tL 2第七章习题参考答案（仅限参考）1 .解：由于，所以应为超声速流动，但收缩喷管出口喷速最大只能达到声速，即1。直接根据书中公式（7-39）,品“ =0.0404 4 = 0.0404 " & =0.242依/s反4（本题根据查附录得到数据也能计算）2 .解：a = y/kRT=340m/s. a 500sin a = = 0.45v 1118v = 756m/ s3 .解：r = 7；980.0065z = 233Ka = yjkRT = 306m / s , v = 250m

17、/ s4 .解：a = ylkR7=314m/s查附录得，5-解：由Ma = 0.8,查附录5可知: 9pe =O.656o =3.22x1 O'P。g= JkRTa = 343m / s7； =0.8877；= 260K，e=JkRT, =323m/sve = aeMae = 258m/ s6 .解：，故为亚声速流动，所以:(2x1.4 1.17x10匚小土, ve = /-x 1-(0.866) 14 = 158m/s(也可根据查附录得到数据计算) 若为收缩喷管，取1 直接根据书中公式(7-36)u =321.6/7?/ sk + lQo若为拉瓦尔喷管，查表得L 15,Te = 0

18、.7917；,= 0.791 匹=244K P()Rve = aeMa = Ma'kRTe = 360m / s7 .解：，超声速流，且为拉瓦尔喷管，查附录5可知:Mae = 2.20 , 7； =0.5087；)= 159K pe = 0.184/7o = 2.43Ag / m ae = kRq = 240.6m/s匕=aeMae = 529.3m / sAe = de2 = G = 2.13x1。-，/4 PMjrAA = d； = 1.07x ICT?42.00 4 = 52mm , d. = 378 .解：由M4=2,查附录5可知:% =7.93x10尸。7； =0.556元

19、= 167K4= = 246.3m/s匕=aeMac = 492.6m / s9 .解：，查附录5可知：M = 2.15,7； =0.5207； = 156Kv, = aeMa = MciyJkRT, = 512m / spe = 0.195月）=0.195 3-=2.45依 / m3 R”A.=-D2=0.00196w2 '4 'G = peueAe = 2.46kg / s第八章参考习题答案（仅限参考）1 2 3 4 56 .答：几何相似：如果两个物体各点之间存在一个一一对应，使得对应点之间距离之比对所有可能的点都为C,则称为两物体几何相似。运动相似：原型及模型中对应的运动参数如加速度、速度方向一致，大小 成比例。动力相似：两个运动相似的液流中，在对应瞬间，对应点上受相同性质力 的作用，离得方向相同