《流体力学与流体机械 第2版》-王贞涛 习题解答

习题思路与解答第一章1-1解：首先求出水的体积压缩系数，然后求其倒数，得出液体的体积模量1-2解：根据完全气体状态方程，，，，，空气体积减小490%。1-3解：输水管的体积为：压缩率：对于1-4解：1-5解：1）2）当h=0.02时，F最小。1-6解：依据牛顿内摩擦定律，第二章2-1解：一般指计示压强：2-2解：等压面，2-3解：考虑计示压强，从右到左压强依次求得，，2-4解：帕斯卡的定律适用于同种流体，因此作用在水上的压强为，此压强传递给水银，2-5解：1）空气体积不变。，2）自由液面达到底部时，液体只剩一半。即存在2-6解：空气的体积不变，因此有2-7解：等压面方程，压强分布规律，，边界上，x=z=0,p=02-8解：上游水产生的压力为，上游水压力中心为，距离旋转点A的力臂，下游水产生的压力为，下游水压力中心为，距离旋转点A的力臂，对于1）下游无水时，存在力矩，对于2）下游有水时，存在力矩，2-9解：水平方向的压力，竖直方向的作用力为压力体，力，2-10解：上有水的压力，对应的力臂，下有水的压力，对应的力臂，根据力矩平衡，解得，2-11解：下层液体的浮力，上层液体的浮力，立方体的重量，，得出第三章3-1解：3-2解：1）均质流体，2）不可压缩均质流体，3）定常运动，3-3解：1）,,积分得：，边界条件：，则所以迹线方程为，2）流线方程，，即积分得，，边界条件：，则所以迹线方程为，3-4解：1）；2）；3-5解：，，→，，，→3-6解：1），，，不可压缩流体的运动是可能存在的。2），，，不可压缩流体的运动是可能存在的。3-7解：1）2）3-9解：1），不计质量力，，积分得，，当,，所以（）2），不计质量力，，当，，当，带入1）中的压强分布，可得1）中的压强分布。3-10解：，第四章4-1解：吸风管中的速度为，列进口处到测压管断面处的BE，考虑进口速度为零，4-2解：根据C.E.，，A点处的能量，B点处的能量，

判断能量大小，确定流向。4-3解：1）列自由液面至水泵进口处的伯努利方程，，解之得，2）列自由水面至吸水管进口断面的伯努利方程，4-4解:1）列自由液面至管道出口的B.E.，设管中流速为v，列自由液面至B点断面处的B.E.，，2）此时B点的相对压强为，列自由液面至B点断面处的B.E.，4-5解：列自由液面0-0至出口1-1的伯努利方程，列断面1-1到断面2-2的伯努利方程，以及连续性方程，其中，其中联合求解，4-6解：，，列自由液面至出后的B.E.，，，依次求出，4-7解：列自由液面至出口的B.E.，，根据连续性方程，，从自由液面依次到1-1断面，2-2断面，3-3断面，4-4断面，列B.E.，，，，4-8解：坐标系建立在平板上，x方向垂直于平板。列动量方程（平板对射流的作用力垂直于平板，向左），由伯努利方程、连续性方程，，，x方向，y方向，得出，，4-9解：由连续性方程和伯努利方程，，（）得出，列动量方程，将分解为和，→得出，，4-10解：，列1-1断面至2-2断面的伯努利方程，，得出，列动量方程，将分解为和，→得出，，4-11解：1）喷嘴出口的相对速度为，圆周速度，，绝对速度在圆周上的分量，根据动量矩定律，2）若不让它转动，则4-12解：首先画出进出口速度三角形，，，第五章5-4解：根据比例关系求解，，5-5解：，采用重力相似准则，5-7解：采用粘性相似准则，5-8气流在圆管中流动的压降可通过水流在有机玻璃管中的实验得到。已知圆管气流的vp=20m/s、dp=0.5m、ρp=1.25kg/m3、υp=1.5×10-7m2/s；模型采用dm=0.1m、ρm=1000kg/m3、υm=1.0×10-6m2/s。试确定：1）模型流动中流速度vm；2）若测得模型管中2m长管道的压降，求气流通过20m长管道的压降。解：1）采用雷诺相似准则显然要采用自动模化原则，临界雷诺数为Rec2）采用欧拉相似准则，即可求出。第六章6-1解：1）管中的速度20℃水的粘度为，，，流动为湍流2）20℃的重燃油的粘度为，，流动为层流6-2解：1）10℃水粘度为，，，流动为层流2）当管径为30mm时，，流动为湍流3），6-3解：=6-4解：假定流动为层流，则验证，，，为层流。6-5解：列断面1-1到断面2-2的伯努利方程，6-6解：列断面1-1到断面2-2的伯努利方程，判断分区，首先假定在阻力平方区，然后求出后在验证是否正确。1）2）采用希夫林松公式，，则验证符合。6-7解：假定流动为阻力平方区。则沿程阻力系数有，查表求出局部损失有，（进口），（闸门），（转弯，3个）查表求出水的运动粘度，列自由液面至水管出口的B.E.，则则，求出后，通过Re验证假定。求得，6-8解：普通旧的铸铁管的当量粗糙度为，假定流动处于阻力平方区，查莫迪图，则沿程阻力系数为，对应的局部阻力系数，（进），（转），（阀），（出）列上（0-0）下（1-1）游自由液面的伯努利方程，设管中流速为v，求出后，通过Re验证假定。求得，6-9解：列自由液面（0-0）至B点断面（1-1）的伯努利方程，管中流速为v（1），化简为，列自由液面至出口（2-2）断面的B.E.（2），化简得，求得速度后，即可求得流量，代入（2）得出局部阻力系数。6-10解：1）若流动为层流，则沿程阻力系数为，保证列上下游自由液面的伯努利方程，化简为，，求解得到，2）列自由液面至断面（A-A）A的B.E.化简得，可得。6-11解：由连续性方程，，新的低碳钢管的当量粗糙度为（查表），设为0.05，则，，查表得，列两液面伯努利方程，代入，求得。6-12解：由管路的串联特性；；管道的粗糙度分比为，；；假定流动在阻力平方区，查莫迪图，得出，，代入，可求得H，进而求压强水头。6-13解：列自由液面至1-1出口断面的B.E.列自由液面（0-0）至断面（1-1）的伯努利方程，管中流速为v（1），化简为，列自由液面至出口（2-2）断面的B.E.（2），化简得，连续性方程：相对粗糙度，；；查表得，，，代入可以求出速度与流量。6-14解：水击波的速度为，水击波的相长，发生间接水击，第七章7-1解：利用牛顿内摩擦定律求解7-2解：假定流动为层流，，则验证流动，7-3解：流动的雷诺数为，流动为层流，因此管中流量为，，所以7-4解：借用同心圆环内的流动，求出诱导的速度场。求出，7-5解：假定速度分布为三次幂多项式，则待定系数可以根据相应的边界条件确定如下：1）在平板表面上，即，；2）在平板边界层外边界上，即，；3）在平板边界层外边界上切向应力为零，即，；4）在平板表面上速度为零，，由层流边界层微分方程，，由以上条件确定后，解得系数。求法同书