工程流體力學(xué)第四版孔瓏作業(yè)答案詳解

1、第二章第二章 2-1.已知某種物質(zhì)的密度=2.94g/cm3，試求它的相對(duì)密度 d。 解：d=/w=2.94（g/cm3）/1（g/cm3）=2.94 2-2.已知某廠 1 號(hào)爐水平煙道中煙氣組分的百分?jǐn)?shù)為 （co2）=13.5%， a(SO2)=0.3%，a(O2)=5.2%，a(N2)=76%，a(H2O)=5%。試求煙氣的密度。 2-3.上題中煙氣的實(shí)測(cè)溫度 t=170，實(shí)測(cè)靜計(jì)壓強(qiáng) Pe=1432Pa，當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)Pa=10058Pa。試求工作狀態(tài)下煙氣的密度和運(yùn)動(dòng)粘度。 2-4.當(dāng)壓強(qiáng)增量為 50000Pa 時(shí)，某種液體的密度增長(zhǎng) 0.02%，試求該液體的體積模量。 2-5.絕對(duì)壓強(qiáng)

2、為 3.923105Pa 的空氣的等溫體積模量和等熵體積模量各等于多少？ 2-6. 充滿石油的油槽內(nèi)的壓強(qiáng)為 4.9033105Pa,今由槽中排出石油 40kg，使槽內(nèi)壓強(qiáng)降到 9.8067104Pa，設(shè)石油的體積模量 K1.32109 Pa。試求油槽的體積。 2-7. 流量為 50m3/h，溫度為 70的水流入熱水鍋爐，經(jīng)加熱后水溫升到 90，而水的體脹系數(shù)V=0.000641/，問(wèn)從鍋爐中每小時(shí)流出多少立方米的水？ 2-8. 壓縮機(jī)壓縮空氣， 絕對(duì)壓強(qiáng)從 9.8067104Pa 升高到 5.8840105Pa， 溫度從 20升高到 78，問(wèn)空氣體積減少了多少？ 2-9. 動(dòng)力粘度為 2.9

3、10-4PaS，密度為 678kg/m3 的油，其運(yùn)動(dòng)粘度等于多少？ 解：V=u/=2.910-4/678=4.2810-7m/s 2-10. 設(shè)空氣在 0時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度0=13.210-6m2/s,密度0=1.29kg/m3。試求在150時(shí)空氣的動(dòng)力粘度。 2-11. 借恩氏粘度計(jì)測(cè)得石油的粘度為 8.5oE,如石油的密度為=850kg/m3,試求石油的動(dòng)力粘度。 2-12. 一平板距離另一固定平板 0.5mm,兩板間充滿液體， 上板在每平方米上有 2N 的力作用下以 0.25m/s 的速度移動(dòng)，試求該液體的粘度。 2-13. 已知?jiǎng)恿瑒?dòng)軸承的軸直徑 d=0.2m， 轉(zhuǎn)速 n=2830r/m

4、in， 軸承內(nèi)徑 D=0.2016m，寬度 l=0.3m，潤(rùn)滑油的動(dòng)力粘度=0.245Pas，試求克服摩擦阻力所消耗的功率。 2-14. 一重 500N 的飛輪的回轉(zhuǎn)半徑為 30cm，由于軸套間流體粘度的影響，當(dāng)飛輪600r/min 旋轉(zhuǎn)時(shí)，它的角減速度為 0.02rad/s2。已知軸套的長(zhǎng)度為 5cm，軸的直徑為2cm 以及他們之間的間隙為 0.05mm。試求流體的粘度。 2-15. 直徑為 5.00cm 的活塞在直徑為 5.01cm 的缸體內(nèi)運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)潤(rùn)滑油的溫度由 0升高到 120時(shí)，求推動(dòng)活塞所需的力減少的百分?jǐn)?shù)。用圖 1-5 中相對(duì)密度 d=0.855 的原油的粘度進(jìn)行計(jì)算。 2-1

5、6. 內(nèi)徑為 10mm 的開(kāi)口玻璃管插入溫度為 20的水中，已知水與玻璃的接觸角=10o。試求水在管中上升的高度。 2-17. 內(nèi)徑為 8mm 的開(kāi)口玻璃管插入溫度為 20的水銀中。已知水銀與玻璃管的接觸角約為 140，試求水銀在管中下降的高度。 第三章第三章 3-2. 如圖所示為一直煤氣管，為求管中靜止煤氣的密度，在高度差 H=20m 的兩個(gè)截面裝 U 形管測(cè)壓計(jì)，內(nèi)裝水。已知管外空氣的密度 a=1.28kg/m3，測(cè)壓計(jì)讀數(shù) h1=100mm， h2=115mm。 與水相比，U 形管中氣柱的影響可以忽略。求管內(nèi)煤氣的密度。 3-3. 如圖所示，U 形管壓差計(jì)水銀面高度差 h=15cm。求充

6、滿水的 A、B 兩容器內(nèi)的壓強(qiáng)差。 3-4. 如圖所示，U 形管壓差計(jì)與容器 A 連接，已知 h1=0.25m，h2=1.61m，h3=1m。求容器 A 中水的絕對(duì)壓強(qiáng)和真空。 3-5. 如圖所示，在盛有油和水的圓柱形容器的蓋上加載荷 F=5788N，已h1=30cm,h2=50cm,d=0.4m,油的密度oi=800kg/m3，水銀的密度Hg=13600 kg/m3，求 U 形管中水銀柱的高度差 H。 3-6. 如圖所示，兩根盛有水銀的 U 形測(cè)壓管與盛有水的密封容器連接。若上面測(cè)壓管的水銀液面距自由液面深h1=60cm,水銀柱高h(yuǎn)2=25cm， 下面測(cè)壓管的水銀柱高h(yuǎn)3=30cm，=136

7、00 kg/m3，試求下面測(cè)壓管水銀面距自由液面的深度 h4。 3-7. 如圖所示，一封閉容器內(nèi)盛有油和水，油層厚 h1=30cm,油的密度oi=800kg/m3,盛有水銀的 U 形測(cè)壓管的液面距水面的深度 h=50cm,水銀柱的高度低于油面 h=40cm。試求油面上的計(jì)示壓強(qiáng)。 3-8. 如圖所示，處于平衡狀態(tài)的水壓機(jī)，其大活塞上受力 F1=4905N,杠桿柄上作用力F2=147N,杠桿臂 a=15cm,b=75cm。 若小活塞直徑 d1=5cm， 不計(jì)活塞的高度差及其質(zhì)量，計(jì)及摩擦力的校正系數(shù)=0.9，求大活塞直徑 d2。 3-22. 水作用在下圖所示 3/4 圓柱面 ABCD 上，畫(huà)出（

8、a）(b)（c）種開(kāi)口測(cè)壓管位置1,2,3 情況的壓力體及總壓力垂直分力的作用方向。 3-26. 如圖所示為一扇形閘門(mén)， 半徑R=7.5m， 擋著深度h=4.8m的水， 其圓心角=43，旋轉(zhuǎn)軸距渠底 H=5.8m，閘門(mén)的水平投影 CB=a=2.7m，閘門(mén)寬度 B=6.4m，試求作用在閘門(mén)上的總壓力的大小和壓力中心。 3-31.一鋼筋混凝土沉箱，長(zhǎng) 6m，寬 5m，高 5m，底厚 0.5m，側(cè)壁厚 0.3m，鋼筋混凝土的密度1=2400kgm-3，海水的密度2=1025kgm-3，沉箱在海面上漂浮是否穩(wěn)定？ 第四章第四章 4-2. 已知平面流動(dòng)的速度分布規(guī)律為 式中為常數(shù)。 求流線方程并畫(huà)出若干

9、條流線。 4-3. 已知兩平行平板間的平面流動(dòng)的速度為式中 k，u 為常數(shù)。b為兩平板之間的距離。試給出速度分布圖。 4-4. 已知流場(chǎng)的速度分布為（1）問(wèn)屬幾維流動(dòng)？（2）求（x,y,z）=（1,2,3）點(diǎn)的加速度。 解：（1）屬于二維流動(dòng)，因?yàn)樵摿鲃?dòng)的速度分布只與平面坐標(biāo) X，Y 有關(guān)。 4-15. 如圖所示為一文丘里管和壓強(qiáng)計(jì)，試推導(dǎo)體積流量和壓強(qiáng)計(jì)讀數(shù)之間的關(guān)系式。 4-20. 送風(fēng)管道的截面積 A1=1m2,體積流量 qv1=108000 m3/h，靜壓 p1=0.267N/cm2，風(fēng)溫 t1=28。管道經(jīng)過(guò)一段路程以及彎管，大小節(jié)收縮段等管子件后，截面積A2=0.64m2，靜壓 p

10、2=0.133N/cm2，風(fēng)溫 t2=24。當(dāng)?shù)販y(cè)得的大氣壓 pa=101325 Pa，求截面 A2 處的質(zhì)量流量 qm2，體積流量 qv2 以及兩個(gè)截面上的平均流速1、2。 4-25. 額定流量 qm=35690 /s 的過(guò)熱蒸汽，壓強(qiáng) p=981N/cm2，溫度 t=510，（對(duì)應(yīng)的蒸汽比體積=0.03067m3/），經(jīng)27323mm 的主蒸汽管道鉛垂向下，再經(jīng) 90o彎管轉(zhuǎn)向水平方向流動(dòng)。如不計(jì)能量損失，試求蒸汽作用給彎管的水平力。 4-33. 水泵葉輪的內(nèi)徑 d1=20cm，外徑 d2=40cm，葉片寬度 b=4cm，水在葉輪入口處沿徑向流入，在出口處與徑向成 30o 角的方向流出，質(zhì)

11、量流量 qm=81.58 /s。試求水在葉輪入口與出口處的流速1 與 第五章第五章 5-2. 如圖所示，用模型研究溢流堰的流動(dòng)，采用長(zhǎng)度比例尺 k=1/20.（1）已知原型堰上水頭 h=3m，試求模型的堰上水頭。（2）測(cè)得模型上的流量 qv=0.19m3/s，試求原型上的流量。（3）測(cè)得模型堰頂?shù)挠?jì)示壓強(qiáng) p= -1960Pa，試求原型堰頂?shù)挠?jì)示壓強(qiáng)。 5-4. 將一高層建筑物的幾何相似模型放在開(kāi)口風(fēng)洞中吹風(fēng)，風(fēng)速為=10m/s，測(cè)得模型迎風(fēng)面點(diǎn) 1 處的計(jì)示壓強(qiáng) p1e=980Pa， 背風(fēng)面點(diǎn) 2 處的計(jì)示壓強(qiáng) p2e= -49 Pa。試求建筑物在=30m/s 強(qiáng)風(fēng)作用下對(duì)應(yīng)點(diǎn)的計(jì)示壓強(qiáng)。

12、5-6. 長(zhǎng)度比例尺 k=1/225 的模型水庫(kù)，開(kāi)閘后完全放空庫(kù)水的時(shí)間是 4min。試求原型水庫(kù)放空庫(kù)水的時(shí)間。 5-8. 在管道內(nèi)以=20m/s 的速度輸送密度=1.86 /m3 ，運(yùn)動(dòng)粘度=1.310-5m2/s 的天然氣，為了預(yù)測(cè)沿管道的壓強(qiáng)降，采用水模型試驗(yàn)。取長(zhǎng)度比例尺 k=1/10 ，已知水的密度=998 /m3，運(yùn)動(dòng)粘度=1.00710m2/s。為保證流動(dòng)相似，模型內(nèi)水的流速應(yīng)等于多少？已經(jīng)測(cè)得模型每 0.1m 管長(zhǎng)的壓降p=1000Pa，天然氣管道每米的壓強(qiáng)降等于多少？ 5-10. 某飛機(jī)的機(jī)翼弦長(zhǎng) b=1500mm，在氣壓 Pa=105Pa，氣溫 t=10的大氣中以=18

13、0km/h 的速度飛行， 擬在風(fēng)洞中用模型試驗(yàn)測(cè)定翼型阻力， 采用長(zhǎng)度比例尺k=1/3。（a）如果用開(kāi)口風(fēng)洞，已知試驗(yàn)段的氣壓 pa=101325Pa，氣溫 t=25，試驗(yàn)段的風(fēng)速應(yīng)等于多少？這樣的試驗(yàn)有什么問(wèn)題？（b）如果用壓力風(fēng)洞，試驗(yàn)段的氣壓 pa=1MPa，氣溫 t=30，=1.85410-5Pas,試驗(yàn)段的風(fēng)速應(yīng)等于多少？ 5-13. 薄壁孔口出流的流速與孔口直徑 d， 孔口上水頭 H， 流體密度 ， 動(dòng)力粘度 ，表面張力 ，重力加速度 g 有關(guān)的表達(dá)式。試導(dǎo)出孔口出流速度的表達(dá)式。 第八章第八章 8-1. 試確定下列各流場(chǎng)中的速度是否滿足不可壓縮流體的連續(xù)性條件：(1)（2）（3）（4） 8-2. 在不可壓縮體的三維流動(dòng)中，已知和，試用連續(xù)方程推導(dǎo)出的表達(dá)式。 8-3. 下列各流場(chǎng)中哪幾個(gè)滿足連續(xù)性條件？它們是有旋流動(dòng)還是無(wú)旋流動(dòng)？(1) (2) (3) (4) 8-5.