工程流体力学第二版习题答案-(杜广生)

第第#页共13页10.解：根据不可压缩管流的连续性方程，可得：，式中下标0、1、2分别表示总管、第一支管、第二支管将已知管径和流速代入方程：求解方程，可得:体积流量：11.解：题目有点问题！12。解：根据支管内的流量和流速，可以求得支管的直径：由代入支管1的参数：，解得:代入支管2参数：,解得:代入输气管的参数：，解得：13.解：根据喷管尺寸的几何关系,可以求得：根据不可压缩管流连续性方程：,代入已知参数，可以得到:，求解方程，可得:14.解:列1-1，2—2缓变流截面的伯努利方程：（1）不计能量损失,，取，则有:（2）即：，（3）设液体左侧界面的坐标为，由流体静力学基本方程，得TOC\o"1-5"\h\z（4）方程两边同除以，得到:（5）即：（6）（7）由式（3）、（7）得：（8）由连续性方程:,得到：（9）由式（8）得：（10）将式（9）代入式（10）得：（11）解得:-（12）因此，流量为:（13）15。解:设皮托管入口前方未受扰动处为点1，皮托管入口处为点2,水与测量液体左侧界面处为点3，水与测量液体右侧界面处压强为点4,水与测量液体左侧界面与静压管入口处距离为X。由于在同一流线上，因此,有:（1）根据静压强分布:,（2）TOC\o"1-5"\h\z,（3）（4）方程（1）中：则有：（5）方程（3）减去方程（2）,得：（6）将方程（4）和（5）代入方程（6）得：（7）则,代入数值：31.解：根据牛顿运动定律，支撑弯管在其位置所需的水平力等于管道给流体的作用力。零xoy平面为水平面，入口段沿X轴负半轴,出口段沿y轴正半轴,弯头在原点,建立坐标系.（1）沿x方向的外力有：由入口压强引起的压力，和由管道给流体的作用力R的分力，所以有：单位时间系统内流体的动量沿x方向的变化为：根据，单位时间内动量的变化等于系统所受外力的合力，得到在x方向上有：=,（流体到弯头处，X方向速度从变为0,只有y方向的速度了）TOC\o"1-5"\h\z因此,=+（1）（2）沿y方向的外力有：由出口压强引起的压力；由管道给流体的作用力R的分力，所以，有：根据，单位时间内动量的变化等于系统所受外力的合力,得到在y方向上有：=，（流体速度从弯头处的0，变到出口处的速度）因此，=+（2）（3）根据连续性方程，有：可以得到：（3）列出口和入口截面的伯努利方程:根据题意,不计损失，；取；弯管水平放置，有.则方程变为：，计算得到：（4）（5）支撑弯管在其位置所需的水平力的大小:，（5）联立上述5个式子,代入数值,可以计算得到：，其方向可以通过计算得到，为.38.解:假定:忽略流体撞击的损失和重力的影响，射流的压强分布在分流前后都没有变化。欲求平板运动所需的功率，首先由求出射流对平板在水平方向的作用力T,然后根据计算得到。分析：先假设平板不运动的情况下,流体对平板的作用力。当射流接触到平板后，将沿平板表面分成两股射流,如图所示.由于是平面流动并忽略撞击损失，射流内压力在分流前后没有变化，所以,有（能量守恒）。将速度分解为沿板面方向的分速度和垂直板面方向的分速度。沿着板面方向，流体没有受力;垂直板面方向，设流体受到的作用力为F.则沿板面方向列动量方程：垂直板面方向列动量方程：（撞击后，流体法向速度为0）根据质量守恒，有联立以上各式，得到：，根据牛顿第三运动定律,流体对板面的作用力与流体受到的作用力大小相等，方向相反,即设射流的截面积为,则则:（1）当平板向着射流以等速V运动时，将坐标系建立在平板上，则射流的速度为：用代替式（1）中的，得：，则在水平方向的分力为:平板在水