工程流體力學答案(周云龍第三版)

1、第一章11 kg/m312 kg/m313 m3/h1-4 1/Pa1-5 Pa·s16 m2/s17 (1） m/s 1/s (2） Pa·s（3) Pa18 （1） （2）19 （1) (2) 當時， （3）當時, 所以1-10 N Pa·s Pa·s111 112 m/sm2NkW113 Pa·sm2NkW1-14 115 m2N1-16 m2m/sr/min117 Pa·sN118 由114的結(jié)果得N·m119 120 mm121 mm122 由 得 其中 則 1-23 根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律 由于流速隨半徑的增加而減小

2、，即是負值，為了使為正值，上式在等號右端取負號 根據(jù)已知條件 在管壁處 則當時 管壁處的阻力 124 其中(kg）則 N由其中m2 1/s則 Pa·s第二章21kPa2-2 PaPa2-3 且 m（a） PaPa（b） PaPa（c） PaPa24 設(shè)A點到下水銀面的距離為h1，B點到上水銀面的距離為h2 即 m25 kg/m3Pa2-6 Pa27 （1）kPa（2） PakPa2-8 設(shè)cm m mkPa2-9 (1）Pa （2）cm210 Pa m2-11 整理得 m212 Pa213 cm2-14 2-15 整理:kPa216 設(shè)差壓計中的工作液體密度為Pam2-17 Pa21

3、8 kPa219 (1） N （2） N2-20 證明：如書中證明過程。221 設(shè)油的密度為NNN對A點取矩m（距A點）2-22 設(shè)梯形壩矩形部分重量為，三角形部分重量為（1）(kN）(kN）m(2)kN·mkN·m穩(wěn)固223 總壓力F的作用點到A點的距離由整理得 (提示)解得：m224 圖示法： 整理得 又 所以 于是 m m2-25 Nm（距液面)226 Nm(距液面)或m(距C點）2-27第一種計算方法：設(shè)水面高為m,油面高為m;水的密度為，油的密度為左側(cè)閘門以下水的壓力： N右側(cè)油的壓力：N左側(cè)閘門上方折算液面相對壓強:（Pa） 則:N由力矩平衡方程(對A點取矩）：

4、 解得：（N） 第二種計算方法是將左側(cè)液面上氣體的計示壓強折算成液柱高(水柱高），加到水的高度中去,然后用新的水位高來進行計算,步驟都按液面為大氣壓強時計算。m閘門左側(cè)所受壓力：N作用點： m閘門右側(cè)所受壓力：N作用點: m由力矩平衡方程: (對A點取矩) 解得： N2-28 N N2-29 C點的測壓管水面的距離mkN230 A點:N B點：N231 NN232 Nm3NN 233 (1） （2） （3） 2-34 （1) kN(2） 2-35 （1） m（2） 設(shè)在外載荷的作用下，室內(nèi)的水面又升高了 解得m236 設(shè)水的密度為,煤油的密度為kPa又則mm2-37 設(shè)7。5m高處的水平面為基

5、準面,則閘門上部自由液面距基準面的高度為H則有m閘門形心的淹深（閘門形心距自由液面的距離)m閘門所受的總壓力kNm（距自由液面）238 水平方向的壓力：左側(cè)N右側(cè)NN 方向:水平由左指向右豎直方向的壓力：N 方向:垂直自下向上總壓力N 方向：， 第三章31 （1）二維流動 （2)定常流動(3）,，3-2 （1）三維流動 （2）非定常流動（3），當時， 3-334 即積分得 即時，過P(1，1）點,，流線方程為3-5 即積分得流線簇是以坐標原點為圓心的同心圓，逆時針流動.36 即積分得37 x 則 y 又 則當時,38 （1） 連續(xù) （2） 連續(xù) （3) 不連續(xù)（4） 連續(xù)39 (1） （2）

6、（3） (4) 310 得 積分：時 則311 積分得 312 其中：；則m/s313 其中:m/s；m/s;m；m代入上式得m314 其中：m；;m/s；代入數(shù)據(jù)解得m/sm3-15 其中：m；m/s代入數(shù)據(jù)解得m/sm316 其中:；Pa;Pa; m/s代入數(shù)據(jù)解得m/s，則m2317設(shè)水箱液面為11，管道出口截面為2-2 得m/s（1）其中：m;m/s;代入數(shù)據(jù)解得Pa（2)其中：m;；代入數(shù)據(jù)解得Pa3-18 設(shè)水箱液面為00，管道入口截面為11,管道最高處截面為22，管道出口截面為3-3 解得 m/s m3/s，Pa，,Pa，m/s代入數(shù)據(jù)得m，Pa,，Pa,代入數(shù)據(jù)得mm3-19

7、設(shè)水箱液面為11，管道收縮截面為2-2,管道出口截面為3-3其中m，kPa，kPa,代入上式得m/s，m/s其中m，kPa，m/s代入上式得kPa，則kPa320 設(shè)U型管入口駐點為1點則： 其中：； 則：m/s3-21 設(shè)U型管入口截面為11，噴嘴出口截面為22其中，m，Pa代入上式得m/sm3/s3-22 ，設(shè)水銀差壓計左端入口壓強為，則 Pa由 得m/s代入數(shù)據(jù)解得Pa3-23 m/sm3/s3-24 m，, 整理得mm，Pa， Pa，代入數(shù)據(jù)解得mm，Pa， Pa，代入數(shù)據(jù)解得m 比較，所以不發(fā)生汽化的最大直徑為mmm（應(yīng)用小的）325 設(shè)集流器入口截面為11,玻璃管對應(yīng)截面為22其中

8、，,，代入上式得m/sm3/s326 m/sm/s 其中則kPa在水平面內(nèi)建立平面坐標系xoy，并取緩變流截面11，22及管道邊界為控制面.作用在控制面內(nèi)液體的外力有：彎管對水流的作用力F，作用在11和22截面的動水壓力和，控制面內(nèi)水體的重力。由于重力鉛直向下,在水平面的x軸和y軸方向分量為零;不計水流阻力時，動量修正系數(shù)。所以沿x軸和y軸方向建立動量方程得：y F Fy 0 x Fxx軸： 代入數(shù)據(jù)： 解得Ny軸: 代入數(shù)據(jù)： 解得NN合力與x方向的夾角為：3-27 設(shè)平板對水的作用力F水平向左代入數(shù)據(jù):解得：m3/s3-28 取0-0、11、2-2過水斷面及水柱表面和平板邊界為控制面,不考

9、慮摩擦，動量修正系數(shù)。沿x軸建立動量方程得： 即：由于： 則- （1）又:；則- (2）將（1)式和（2）式聯(lián)立整理得：沿y軸建立動量方程得： 其中代入整理得 329 設(shè)水深為2m處過流斷面為11,水深1.5m處過流斷面為22，取11、22及水面和固體邊界為控制面?？刂泼鎯?nèi)的水體沿水平方向受到的外力有:底坎對水流的反作用力；水流作用在斷面11和22上的壓力；動量修正系數(shù)。則沿流向建立動量方程得：所以:- （a)11和2-2均為緩變流過水斷面，故NN在1-1和22列伯努利方程:-（b）又由連續(xù)性方程： 得代入（b)式解得:m/s所以,m/sm3/s將已知數(shù)代入（a)式得：N是的反作用力,故的大小

10、為22406.86N，方向水平向右。330 設(shè)液面為11，管子出口截面為22其中:m;；代入上式得：m/sm3/s3-31在11截面和2-2截面列伯努利方程其中:;代入上式：理論流量：實際流量:第四章4-1 （1） 無旋 （2） 有旋（3） 無旋 （4) 有旋 42 （1） 不存在流函數(shù)不存在勢函數(shù)（2）改為存在勢函數(shù) 存在流函數(shù) 求勢函數(shù) 積分：-(a） 則代入（a)式得 求流函數(shù) 積分:（b） 則代入（b)式得 43 (1） 積分:-（a) 即 則代入（a）式得 （2) 積分:-（b） 即 則代入(b）式得 （3) 積分:-（b） 即 則代入（b）式得 (4） 積分：-（b） 比較可知 則

11、代入（b）式得 44 無旋4546 (1) 積分:-(a） 即 則代入(a）式得 （2)47 積分：-（a） 即 則代入（a）式得 由得48 由流函數(shù)性質(zhì)可知m3/s4-9 積分：-（a） 則代入（a）式得 由伯努利方程 其中Pa4-10 合成速度 m/s y vr2 vr12 （3，2） 1 r1 r2 （-2，0） 0 （2，0） x4-11 點源： 點匯：疊加后的流函數(shù):4-12復合流動的速度勢函數(shù)與流函數(shù)分別為- （1）- （2）流線方程為- (3）據(jù)此畫出的流線如圖所示。勢流的速度場為- （4） 對于繞物體的流動，物體的型線（外輪廓線）必是一條流線,流動沿物體表面分流時，分流線只能在

12、速度為零的滯止點與物體型線相交,因此表示物體型線的流線特征是其上存在滯止點.現(xiàn)確定滯止點的位置.令（4）式表示的速度為零，得由此式得 - (5）滯止點在圖中以S表示.將滯止點坐標代入(2）式，得出過滯止點流線的流函數(shù)值- （6）故表示物體型線的流線方程為整理得 4-13 求勢函數(shù) 積分：-（a) 則代入(a)式得 求流函數(shù) 積分:-(b) 則代入(b）式得 4-14 ; 是有勢流動 滿足拉普拉斯方程第五章51 層流m5-2 由于是平板邊界層，所以動量積分關(guān)系式可以化簡為-(1)由已知條件則將以上結(jié)果代入（1）式中得 整理： 積分： 當時 ，則5-3由于是平板邊界層，所以動量積分關(guān)系式可以化簡為

13、(1）由已知條件則將以上結(jié)果代入（1）式中得 整理: 積分： 當時 ,則5-4 普朗特曾經(jīng)作過這樣的假設(shè)：沿平板邊界層內(nèi)的紊流流動與管內(nèi)紊流流動相同.這時，圓管中心線上的最大流速相當于平板的來流速度,圓管的半徑相當于邊界層的厚度,并且假定平板邊界層從前緣開始就是紊流.由代入將代入上式得現(xiàn)在將圓管中心線上的和用邊界層外邊界上的和代替,則得又由已知條件 則有代入動量積分關(guān)系式得 整理：積分：整理:當時 ，則55 由 得m/sm3/s5-6 由 得m/s57 層流邊界層最大厚度發(fā)生在平板尾緣處：m平板所受阻力（兩個壁面)：N58 紊流平板所受阻力（兩個壁面）：N5-9 離平板前緣1m處: 紊流m平板

14、尾緣處： 紊流m5-10 m/sm可見層流邊界層很短，主要是紊流邊界層NW511 取N彎矩N·m512 則有 m513 NkW514 NkW515 因為 層流所以 mN516 第六章61 層流m/sPa 則m/s (紊流光滑管）kPa62 （1) 紊流 (2) 層流6-3 其中 則： Pa·s64 65 m/s 層流m油柱66 m/s 紊流 查莫迪圖：mH2O6-7 m 保持層流m/sL/s6-8 m/sm3/s69 設(shè)水箱A的液面為11,水箱B液面為2-2- （1）式其中：m,Pa，設(shè)入口局部阻力系數(shù)為，彎頭為，突擴為（對應(yīng)于前面的速度),突縮為（對應(yīng)于后面的速度），閥門

15、為,出口為代入(1）式，解得m/sL/s6-10 m m/s 紊流 查莫迪圖m空氣柱kg/m3Pa611 -（1）式 其中 ， m/s，mH2O代入（1)式，解得m612 設(shè)水箱液面為11,管道入口截面為AA，管道出口截面為22(1)式-(2）式(1）和（2)式聯(lián)立，解得當m時，由（1)式：當m時,與無關(guān)613 其中 614 (1）m/s（2） m原油柱（3)6-15設(shè)圓管直徑為,損失為；正方形邊長為,損失為由于斷面面積相等,即（1）層流,所以（2)在紊流粗糙區(qū)，只與有關(guān),所以616 設(shè)水箱液面為00，噴嘴出口截面為3-3入+門+擴+嘴入+門+擴+嘴)解得:m3/s617 設(shè)封閉油箱液面為11

16、，開口油箱液面為2-2 層流(入+彎+出)+入+彎+出）m6-18 設(shè)水箱液面為1-1，管子出口為22，彎頭局部阻力系數(shù)為，閥門為m/sm3/sPa619 設(shè)上游水箱液面為11，下游水箱液面為22m/s 紊流 查莫迪圖:m/s 紊流 查莫迪圖：入+擴+門+出入+擴+門+出）m620 設(shè)水箱液面為11，管道出口截面為22mH2O6-21設(shè)水箱液面為11,泵入口前截面為22m/s 層流（入+彎+閥）入+彎+閥）Pa6-22設(shè)煙囪底部截面為11，煙囪頂部截面為22,，Pa,，整理得m623設(shè)煙囪底部截面為1-1，煙囪頂部截面為2-2，Pa，,整理得m/sm3/s624 ，,， m/s整理得理論值或,

17、 m/s理論值6-25設(shè)上游水箱液面為00,下游水箱液面為3-3m，,入出其中 ，m/s， 將數(shù)據(jù)代入伯努利方程得 解得mm626 其中 m，整理得 假設(shè) 則m/s，由于流動處于紊流光滑管區(qū),又所以代入公式 解得,假設(shè)成立。m3/s6-27設(shè)水箱液面為11，管道出口截面為22m, , ，kg/m3m/s, 入) 紊流 查莫迪圖：整理得入）Pa628 將代入整理得-(1）將代入的公式得-(2)假設(shè),則m，查得由于，所以假設(shè)成立，mmm629由伯努利方程得，即設(shè)，則 若,則630 設(shè)自由液面為1-1,高于自由液面3米處管道截面為22向上流動:入)則入）Pa向下流動：出）則出）Pa6-31設(shè)水箱液面

18、為00,管道出口截面為3-3，,，m/sm/sm/s整理得入+縮+閥+嘴m632 即 又則m3/s m3/smH2O633 m m/s 查莫迪圖：Pa634 m/sm/sL/s6-35 m/skPa636 設(shè)A容器內(nèi)液面為11，裝置B內(nèi)液面為2-2m;；kPa管道中的流速：m/s， 紊流 查得m代入伯努利方程解得：kPa637 mH2Om/s，m/s,mH2O第七章71 m/s72 則整理得K73 kg/m3kPakg/m3K74 m/s(1）（2）（3）7-5 kg/m3又由于是等熵過程 則 代入上式整理得kPa由 即 整理得K7-6 設(shè)空氣是不可壓縮流體 由 - (1）- （2）- （3）

19、其中 PaPa,K，J/（kg·K),J/（kg·K）代入(1）（2)(3）式，得kg/m3,K，m/s設(shè)空氣是可壓縮流體由 代入數(shù)據(jù)化簡得解得 m/s77kg/m3m3/s又 經(jīng)計算得Pa78 m/s激波后的壓強為Pa激波后的溫度為K激波后相對激波的風速為m/s79 m/sm/s710 設(shè)飛機飛過地面觀察者的水平距離為時，才能聽到聲音m/s 則km 則時間為s711 （1） 11km以下為對流層,溫度梯度為-6。5K/km則 解得K又標準大氣:地面溫度為15，大氣壓為1.01325×105PaKm/sm/s（2） 解得KKm/sm/s712 則 m/s713 匯

20、總第一章11 kg/m3;12 kg/m313 m3/h14 1/Pa15 Pa·s16 m2/s17 (1) 1/s;（2） Pa·s;（3） Pa18 （1）;（2）19 （1） ;（2） ;（3)110 Pa·s; Pa·s111 112 kW113 kW114 1-15 N116 r/min1-17 N118 N·m119 1-20 mm1-21 mm122 1-23 ；;124 Pa·s第二章21 kPa22 Pa;Pa2-3 (a） Pa；（b） Pa;（c) Pa24 m2-5 Pa26 Pa2-7 （1)kPa；（2）

21、 kPa2-8 kPa2-9 （1）Pa;（2）cm2-10 Pa；m211 m212 Pa2-13 cm214 215 kPa2-16 m217 Pa2-18 kPa219 (1) N;(2) N221 N;m(距A點)2-22 （1)m;(2)穩(wěn)固2-23 m224 m;m2-25 N；m(距液面）2-26 N；m(距液面)227 N2-28 N;N229 kN230 N;N2-31 N232 N 2-33 (1) ;（2） ；（3) ；2-34 (1） kN；（2) ，235 （1） m；（2) m236 kPa;mm237 kN；m （距自由液面)238 N；(與鉛直方向的夾角)第三章3-1 （1)二維流動；(2）定常流動;（3）32 (1）三維流動;(2）非定常流動；（3）33 34 35 ；逆時針流動36 3-7 ；38 （1)連續(xù)；（2）連續(xù)；（3)不連續(xù)；（4）連續(xù)39 (1） （2） (3） （4） ;；310 311 312 m/s3-13 m3-14 m315 m316 m2317 （1)Pa；(2)Pa3-18 m;mm3-19 kPa320 m/s321 m3/s322 Pa323 m3/s324 m325 m3/s326 N；(合力與x方向的夾角）3-27 m3/s3-29 m3/s