工程流体力学第四版孔珑作业答案详解

1、第二章2-1.已知某种物质的密度p二2. 94g/cm3,试求它的相对密度do解：d=p /p w=2. 94 (g/cm3 ) /I (g/cm3) =2. 94 2-2.已知某厂1号炉水平烟道中烟气组分的百分数为C( (co2) =13. 5%, a(S02) =0. 3%, a(02) =5. 2%, a(N2)=76%, a(H20)=5%o 试求烟气的密度。2- 3. ±题中烟气的实测温度t二170°C,实测静计压强Pe二1432Pa,当地大气压强Pa=10058Pao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

2、. 02%,试求该液体的体积模量。I - ' .1 竄处序掩一场匕 XL%.罕亠锣f冬（川上/阿 一 公缸£_皿屣二“一亠一昭*_二；* aP “； 一 _2-5.绝对压强为3. 923X10A5Pa的空气的等温体积模量和等爛体积模量各等于多少?2-6.充满石油的油槽内的压强为4. 9033X105Pa,今由槽中排出石油40kg,使槽内压强降到9. 8067X10*4Pa,设石油的体积模量K=l. 32X109 Pa。试求油槽的体积。坯三併权梶菱k丄匕h% 亠二哉Z I x'丄刍2丄 5fe_XV *也V.卜*Q肖曲亠弋邸亠皿炖从養72岀乂卅.三两化为特佃徉松3 15

3、3粧2-7.流量为50m3/h,温度为70°C的水流入热水锅炉，经加热后水温升到90°C,而水的体胀系数a V二0. 000641/°C，问从锅炉屮每小时流出多少立方米的水？甲由otv三厂 訣X仏一 為三">0“2卜、二 缺統 崔圧k ='二切二二丽甌荷亠2% X “？ ¥久-2-8.压缩机压缩空气，绝对压强从9. 8067X104Pa升高到5. 8840X105Pa,温度从20°C升高到78°C,问空气体积减少了多少?解：将空气近似作为理想气体来研究，则由匸=R丁得岀PP9”°处心 誠佔287x(2

4、73+20)5.8840X105 e GA. . 3p、= . =:? = 5.84 伙&/7匕 Rl2 287x(273+78)m mv；加p25.8412-9.动力粘度为2.9X10-4Pa-S,密度为678kg/m3的油，其运动粘度等于多少?解:V=u/p =2. 9X 10*-4/678=4. 28X 10*-7m2/s2-10.设空气在0°C时的运动粘度V 0=13. 2X10-6m2/s,密度p 0=1. 29kg/m3o试求在150°C时空气的动力粘度。却 企0Z时 丿d三_加件三J3丄如5%乂/三4与加U/5恥由 %、土圭久-務一:R7,（召）.二,

5、：.（S也為2丄_?仃7 乂/o-'/KJ2- 11.借恩氏粘度计测得石油的粘度为8. 5oE,如石油的密度为p =850kg/m3,试求石油 的动力粘度。解 ' 禺由遜琳翁凌V -0问iTG - 60山/空CC祁)二。眾"彳9由v=爭 碗 亦励老力今板 心严"的7X/0七眇二0呦8屮 4 -炳皿尿紬o£念屯加 S):I，2- 12. 一平板距离另一固定平板0. 5mm,两板间充满液体，上板在每平方米上有2N的力作用下以0. 25m/s的速度移动，试求该液体的粘度。薛：白牛顿鸵性定律可得“=A U=2世。叫2-13.已知动力滑动轴承的轴直径d二0.

6、2m,转速n=2830r/min,轴承内径D二0. 2016m, 宽度1二0.3m，润滑油的动力粘度=0. 245Pa-s,试求克服摩擦阻力所消耗的功率。2cm以及他们Z间的间隙为0. 05mm。试求流体的粘度。ss：铀的转动角速度为=60裟速箜为M=2 60d “,udd 2kdW 扌】P - Mu = 0-w = “创=从D-d)/2 2D-d 36001800(1)-c?)介 X v 2830:x3.143 xO.23 xO.3 “ ”=0.24) x= 0JkW1200*(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/

7、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0匸升 高到120°C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"0.855的原 油的粘度进行计算。舉心"鶴触喊初扌缈蛭为U 岖23耐加脸炖如 - 0°c-町一£二-阿仏4#云 初空业沖冲怡o、D"2-16.内径为10mm的开口玻璃管插入温度为20C的水中，已知水与玻璃的接触角6=10oo试求水在管中上升的高度。轴：左1/ iS恳金层呦冰才旷二攻山

8、“/九一峑JLh镐一 2血氷伊1k Sy二 帼3即川 7 尸二JZ04叽K庭唯岁b专舟宾二少妙%j 丄沁厶巴 m2T7内径为8mm的开口玻璃管插入温度为20°C的水银屮。已知水银与玻璃管的接触角约为140。，试求水银在管中下降的高度。第三章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二20n）的两个截 面装U形管测压计，内装水。已知管外空气的密度p a=l. 28kg/m3,测压计读数hl二100mm, 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R =巾+ Q护岀Pal =屜 + PagHhyhy0.1 0.1153张二七7 严叫 +

9、 Pa 二 1°°°次+1 2S-O.53k&m1L*ZU3- 3.如图所示，U形管压差计水银面高度差h=15cmo求充满水的A、B两容器内的压强差。Pa -Ph.oSa =Pb 做og他 + 耐+pA -pB = (pHs - pHi0 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=1.61m, h3二lm。求 容器A中水的绝对压强和真空。P.i = Pa P越 g也一爲)+ PH：og(h2 - )=101325-13600x9.8x(1.61-1)+1

10、000x9.8x(1.61-0.25)= 33352.2Papx = & 一血=101325-33352.2 = 67972-8丹3-5.如图所示，在盛有油和水的圆柱形容器的盖上加载荷F二5788N,已hl=30cm, h2=50cm, d=0. 4m,油的密度p oi=800kg/m3,水银的密度p Hg=13600 kg/m3,求U形管中水银柱的高度差HoIll丨叫水wra 2 3«F 5788解；盖上压强 = =；= 46082.8P"S 02 x；r门品“ =t + Phzo + P n u 卩1 + P 叫腊"1 + A 2Pg g46082.8

11、 + 1000x 9.S07 x0.5 + 800x9.807x0.313600x9.8073- 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面深hl二60cm,水银柱高h2二25cm,下面测压管的水银柱高h3二30cm,ffl 2 3»3-7.如图所示，一封闭容器内盛有油和水，油层厚hl=30cm,油的密度p oi=800kg/m3,p =13600 kg/m3,试求下面测压管水银面距自由液面的深度h4。试求油面上的计示压强。ffi 2-40f入一吋3- 8.如图所不，处于平衡状态的水压机，其大活塞上受力F1二4905N,杠杆柄上作用

12、力 F2=147N,杠杆臂a二15cm, b二75cm。若小活塞直径dl二5cm,不计活塞的高度差及其质量， 计及摩擦力的校正系数口二0.9,求大活塞直径d2。2 41一融上丘®匸金轨&二6_一显三2弓三莎衣么鏗* 丄护cm.(3-觸一(乩压籾坟、理L3- 22.水作用在下图所示3/4圆柱面ABCD ±,画出(a) (b) (c)种开口测压管位置Zl, Z2, Z3情况的压力体及总压力垂直分力的作用方向。图2 543-26.如图所示为一扇形闸门，半径R二7.5m,挡着深度h二4. 8n）的水，其圆心角a二43 ° , 旋转轴距渠底H=5. 8m,闸门的水平

13、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。1« 2 5«H冲如孔花文仝涼企町仓为少三基二丛 丄斗I 庸人加，问心虫LQA乂dUuA I肌2 3 说 十禺2）仙筲2S 故壬 区尢命U、左£1卫厶!”二（虞卜Ep少占厶彷W47以厶七二 亦/屉 了/刃6-=-一5磁3-31.-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 1二2400kgnT-3,海水的密度p 2二1025kgnf -3,沉箱在海面上漂浮是否稳定？淺懿仏-I；r三左二人as二久旳空机:U生巒豆弘侈网二 歹

14、二席M 紅伽）.一么丽7 $CU!宀曲丄1宀了4- 2.已知平面流动的速度分布规律为Nx +歹 2开兀+»式中为常数。求流线方程并画出若干条流线。锂紬姒乞玄/tj - . -.17中就一赵/Vf IM网丑5 1当対、2心 *山并北巴/厶一一- /. f Aill -it 40魁t1 土Ch = f仪2十q2 = &- vr 二一(=04- 3.已知两平行平板间的平面流动的速度为2" 4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。戈_线£送鉛金直巫鱼 软虽g您統£/致J富石v = x込 一 v5J + xyk4- 4.已知流场的速度

15、分布为3(1)问属几维流动？(2)求(x, y, z)二(1,2,3)点的加速度。4-15.如图所示为一文丘里管和压强计，试推导体积流量和压强il读数Z间的关系式。解：(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。m 3 2«4-20.送风管道的截面积Al二lm2,体积流量qvl二108000 m3/h,静压pl二0. 267N/cm2,风温tl二28°C。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A2二0. 64m2,静压 p2=0. 133N/cm2,风温 12=24°C当地测得的大气压 pa二 101325 Pa,求截面A2

16、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。千緞 遊饬三礙© 加冰 久；酒戯恥MVs：叽:一住古見林 状怎直jljfe一_2-一h /严 叫A 叫一/丿与 A -/jZoJf 巧鬧、4- 25.额定流量qm=35690 kg/s的过热蒸汽，压强p二981N/cm2，温度t二510°C,（对应 的蒸汽比体枳U =0. 03067m3/kg）,经0）273X23mm的主蒸汽管道铅垂向卜，再经90o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水平力。4- 33.水泵叶轮的内径dl二20cm,外径d2二40cm,叶片宽度b二4cm,水在叶

17、轮入口处沿 径向流入，在出【1处与径向成30o角的方向流出，质量流量qm二81. 58 kg/s。试求水在 叶轮入口与出口处的流速V 1与kgvm 3 39求水花呻贮川诂#匕夂人伽叙匕纣丄一b*1卫0鸣鬲一1/严斎押诩学护仔必呦第五章5- 2.如图所示，用模型研究溢流堰的流动，采用长度比例尺kl二1/20. （1）已知原型堰上水头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,试求原型上的流量。（3）测得模型堰顶的计示压强Pe =-1960Pa,试求原型堰顶的计示压强。比，ki 二）/zo,未光人二 3壮7：""二_丄三h 紅 _ 三 3 乂

18、r： 力拐斗 老養娄卫占亠応二" c> iu 二.压珞、叔必莖址 宪&嗾柬 不/二 泌，旳二丄»” K":-J 亠亠 卷丄葺壬-Wk5- 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 ' =10m/s,测得模型迎风面点1处的计示压强pie' =980Pa,背风面点2处的计示压强p2e二-49 Pa。一T7X_7r 10, rM 上_试求建筑物在V二30m/s强风作用卜对应点的计示压强。« ,亠 < 心_皇眾&傑）艮.人=5- 6.长度比例尺kl二1/225的模型水库，开闸后完全放空库水的时间是4

19、min。试求原 型水库放空库水的时间。5- 8.在管道内以V二20m/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kl二1/10 ,已知水的密度p ' =998 kg/m3,运动粘度U ' =1. 007X 10m2/so为保证流动相 似，模型内水的流速应等于多少？已经测得模型每0.1m管长的压降Jp, =1000Pa,天然气管道每米的压强降等于多少?_'、一_也卑匕i二 UKym皿1丄5_1盘"1 5-10.某飞机的机翼弦长b二1500mm,在气压Pa=105

20、Pa,气温t二10°C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kl二1/3。(a)如果用开口风洞，已知试验段的气压pa' =101325Pa,气温t =25°C,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“二IMP/气温t=30°C, p =1.854X 10-5Pa s,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p ,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。射理为转奄卄也理理迄取H v

21、怎力升八组先41三1<2一；云甩活逹鼻4<rA51 二 2 b、 2C二 无0=0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：(1)vx = kx,vy = -ky (2)vt =i(A2 4-xy-y2), = i(x2 +y2)(3)vx = sin(xy),vy = -ksin(xy) (4)V, = £血(幼,弓=-kyfx:長于十可氐 偽险佛倂建涂址糸倂为、W“ +劝+阮仁“)= k - k 0- ,/(=月k如xb +(-xMd疗耀浙5 一血 機士零三Jtk 一玮-眉=o (谕运8-2.在不可压缩体的三维流动中，已知vr = +/+

22、x+j- + 2和,=异+2巴 试用连续如2M土町-UI±.2)L_X_O3v2十右二08-3.下列各流场屮哪几个满足连续性条件？它们是有旋流动还是无旋流动？(1) vk =vy =0 (2)= kyl(x2 y2)= x2 + 2xy,v? = y2 +2xy =y+z9vy =z +兀匕=x+y卉申h二级况 访蕴腌陆貳件2 黎 寸 岁二d、 -1如三率次垢翠冬雄蜩锻一理*叢土欝汕， 辿亠警为見脅汇".亠討V iL山豈是蠻此婪土眾 二誉足 /- -为_藝二 ° 二雪二匕 - (2)翌_丄著二£ _ 炭. /需一=命8-5.确定下列各流场是否连续？是否有旋？仃)匕=。山=貯(2) vr = -kfr,v. =0Vr = /rsin匕=-2r sin 2 BW l/r 0 U* 二 k)UrVr)z) Vy 二必=of Vy 二 yr细畑 Jo _A 和fw一空浮十瞬二牛你廻旷今卅则心二08-6.已知有旋流动的速度场为儿二尹+补厂厂和二川+“+。求在点 2, 2）处角速度的分量。融卫（等二塾g寺（泌恶諾-裁盹M （霍-箸鑛2$鸳二L_t=O禦工Q