工程流體力學答案周云龍第三版

1、第一章1-1 kg/m31-2 kg/m31-3 m3/h1-4 1/Pa1-5 Pas1-6 m2/s1-7 (1) m/s 1/s (2) Pas(3) Pa1-8 (1) (2)1-9 (1) (2) 當時， (3)當時， 所以1-10 N Pas Pas1-11 1-12 m/sm2NkW1-13 Pasm2NkW1-14 1-15 m2N1-16 m2m/sr/min1-17 Pas N1-18 由1-14的結果得 Nm1-19 1-20 mm1-21 mm1-22 由 得 其中 則 1-23 根據牛頓內摩擦定律 由于流速隨半徑的增加而減小，即是負值，為了使為正值，上式在等號右端取負

2、號 根據已知條件 在管壁處 則當時 管壁處的阻力 1-24 其中（kg）則 N由其中m2 1/s則 Pas第二章2-1kPa2-2 Pa Pa2-3 且 m(a) Pa Pa(b) Pa Pa(c) Pa Pa2-4 設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 m2-5 kg/m3 Pa2-6 Pa2-7 (1)kPa(2) PakPa2-8 設cm m mkPa2-9 (1)Pa (2)cm2-10 Pa m2-11 整理得 m2-12 Pa2-13 cm2-14 2-15 整理：kPa2-16 設差壓計中的工作液體密度為Pam2-17 Pa2-18 kPa2-19 (1)

3、 N (2) N2-20 證明：如書中證明過程。2-21 設油的密度為N NN對A點取矩 m（距A點）2-22 設梯形壩矩形部分重量為，三角形部分重量為（1）(kN)(kN) m（2） kNm kNm穩(wěn)固2-23 總壓力F的作用點到A點的距離由整理得 （提示）解得：m2-24 圖示法： 整理得 又 所以 于是 m m2-25 Nm(距液面)2-26 Nm(距液面)或m(距C點)2-27 第一種計算方法：設水面高為m，油面高為m；水的密度為，油的密度為左側閘門以下水的壓力： N右側油的壓力：N左側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)： 解得：（N） 第二種計算方

4、法是將左側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閘門左側所受壓力：N作用點： m閘門右側所受壓力：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m kN2-30 A點：N B點：N2-31 NN2-32 Nm3NN 2-33 (1) (2) (3) 2-34 (1) kN(2) 2-35 (1) m(2) 設在外載荷的作用下，室內的水面又升高了 解得m2-36 設水的密度為，煤油的密度為kPa又則mm2-37 設7.5m高處的水平面為基準面，則閘門上

5、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)2-38 水平方向的壓力：左側N右側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3-1 （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， 3-33-4 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。3-6 即積分得3-7 x 則 y 又 則當時，3-8 （1） 連續(xù) （2） 連續(xù) （3） 不連續(xù)（4） 連續(xù)3-9 (1) (2)

6、(3) (4) 3-10 得 積分：時 則3-11 積分得 3-12 其中：； 則m/s3-13 其中：m/s；m/s；m；m代入上式得m3-14 其中：m；m/s；代入數據解得m/sm3-15 其中：m；m/s代入數據解得m/sm3-16 其中：；Pa；Pa； m/s代入數據解得m/s，則m23-17設水箱液面為1-1，管道出口截面為2-2 得m/s(1) 其中：m；m/s；代入數據解得Pa(2) 其中：m；代入數據解得Pa3-18 設水箱液面為0-0，管道入口截面為1-1，管道最高處截面為2-2，管道出口截面為3-3 解得 m/s m3/s ，Pa，Pa，m/s代入數據得m ，Pa，Pa，

7、代入數據得mm3-19 設水箱液面為1-1，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kPa3-20 設U型管入口駐點為1點則： 其中：； 則：m/s3-21 設U型管入口截面為1-1，噴嘴出口截面為2-2 其中，m，Pa代入上式得m/sm3/s3-22 ，設水銀差壓計左端入口壓強為，則 Pa由 得m/s代入數據解得Pa3-23 m/sm3/s3-24 m， 整理得m m，Pa， Pa，代入數據解得m m，Pa， Pa，代入數據解得m 比較，所以不發(fā)生汽化的最大直徑為mmm(應用小的)3-25 設集流

8、器入口截面為1-1，玻璃管對應截面為2-2 其中，代入上式得m/sm3/s3-26 m/sm/s 其中則kPa在水平面內建立平面坐標系xoy，并取緩變流截面1-1，2-2及管道邊界為控制面。作用在控制面內液體的外力有：彎管對水流的作用力F，作用在1-1和2-2截面的動水壓力和，控制面內水體的重力。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。所以沿x軸和y軸方向建立動量方程得：y F Fy 0 x Fx x軸： 代入數據： 解得Ny軸： 代入數據： 解得NN合力與x方向的夾角為：3-27 設平板對水的作用力F水平向左代入數據：解得：m3/s3-28 取0-0

9、、1-1、2-2過水斷面及水柱表面和平板邊界為控制面，不考慮摩擦，動量修正系數。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 3-29 設水深為2m處過流斷面為1-1，水深1.5m處過流斷面為2-2，取1-1、2-2及水面和固體邊界為控制面。控制面內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1-1和2-2上的壓力；動量修正系數。則沿流向建立動量方程得：所以： （a）1-1和2-2均為緩變流過水斷面，故NN在1-1和2-2列伯努利方程： （b）又由連續(xù)性方程： 得代入（b）式解得：m

10、/s所以，m/sm3/s將已知數代入（a）式得：N是的反作用力，故的大小為22406.86N，方向水平向右。3-30 設液面為1-1，管子出口截面為2-2 其中：m；代入上式得：m/sm3/s3-31在1-1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 4-2 （1） 不存在流函數 不存在勢函數（2）改為 存在勢函數 存在流函數 求勢函數 積分： （a） 則代入（a）式得 求流函數 積分： （b） 則代入（b）式得 4-3 （1） 積分： （a） 即 則代入（a）式得 （2） 積分： （b） 即 則代

11、入（b）式得 （3） 積分： （b） 即 則代入（b）式得 （4） 積分： （b） 比較可知 則代入（b）式得 4-4 無旋4-5 4-6 （1） 積分： （a） 即 則代入（a）式得 （2）4-7 積分： （a） 即 則代入（a）式得 由 得 4-8 由流函數性質可知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 vr1 2 （3，2） 1 r1 r2 （-2，0） 0 （2，0） x 4-11 點源： 點匯：疊加后的流函數： 4-12復合流動的速度勢函數與流函數分別為 （1） （2）流線方程為 （3）據此畫出的流線如圖所示。

12、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?，F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值 （6）故表示物體型線的流線方程為 整理得 4-13 求勢函數 積分： （a） 則代入（a）式得 求流函數 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5-1 層流m5-2 由于是平板邊界層，所以動量積分關系式可以化簡為 （1）由已知

13、條件則將以上結果代入（1）式中得 整理： 積分： 當時 ，則5-3由于是平板邊界層，所以動量積分關系式可以化簡為 （1）由已知條件則將以上結果代入（1）式中得 整理： 積分： 當時 ，則5-4 普朗特曾經作過這樣的假設：沿平板邊界層內的紊流流動與管內紊流流動相同。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 代入動量積分關系式得 整理：積分：整理：當時 ，則5-5 由 得m/sm3/s5-6 由 得m/s5-7 層流邊界層最大厚度發(fā)生

14、在平板尾緣處：m平板所受阻力（兩個壁面）：N5-8 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NW5-11 取N彎矩Nm5-12 則有 m5-13 NkW5-14 NkW5-15 因為 層流所以 mN5-16 第六章6-1 層流m/sPa 則m/s （紊流光滑管）kPa6-2 (1) 紊流 （2） 層流6-3 其中 則： Pas6-4 6-5 m/s 層流m油柱6-6 m/s 紊流 查莫迪圖：mH2O6-7 m 保持層流m/sL/s6-8 m/sm3/s6-9 設水箱A的液面為1-1，水箱B液面為

15、2-2 （1）式其中：m，Pa，設入口局部阻力系數為，彎頭為，突擴為（對應于前面的速度），突縮為（對應于后面的速度），閥門為，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/m3Pa6-11 （1）式 其中 ， m/s，mH2O代入（1）式，解得m6-12 設水箱液面為1-1，管道入口截面為A-A，管道出口截面為2-2 （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6-13 其中 6-14 （1）m/s(2) m原油柱(3)6-15設圓管直徑為，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

16、粗糙區(qū)，只與有關，所以6-16 設水箱液面為0-0，噴嘴出口截面為3-3 入+門+擴+嘴入+門+擴+嘴)解得：m3/s6-17 設封閉油箱液面為1-1，開口油箱液面為2-2 層流 （入+彎+出） +入+彎+出） m6-18 設水箱液面為1-1，管子出口為2-2，彎頭局部阻力系數為，閥門為 m/sm3/s Pa6-19 設上游水箱液面為1-1，下游水箱液面為2-2m/s 紊流 查莫迪圖：m/s 紊流 查莫迪圖： 入+擴+門+出入+擴+門+出)m6-20 設水箱液面為1-1，管道出口截面為2-2 mH2O6-21設水箱液面為1-1，泵入口前截面為2-2m/s 層流（入+彎+閥）入+彎+閥）Pa6-

17、22設煙囪底部截面為1-1，煙囪頂部截面為2-2，Pa，整理得m6-23設煙囪底部截面為1-1，煙囪頂部截面為2-2，Pa，整理得m/sm3/s6-24 ， ， m/s整理得理論值或， m/s理論值6-25設上游水箱液面為0-0，下游水箱液面為3-3 m， 入出其中 ，m/s， 將數據代入伯努利方程得 解得mm6-26 其中 m，整理得 假設 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，假設成立。m3/s6-27設水箱液面為1-1，管道出口截面為2-2 m， ， ，kg/m3m/s， 入） 紊流 查莫迪圖：整理得入) Pa6-28 將代入整理得 （1）將代入的公式得 （2）假設，

18、則m，查得由于，所以假設成立，mmm6-29由伯努利方程得，即設，則 若，則6-30 設自由液面為1-1，高于自由液面3米處管道截面為2-2向上流動： 入）則入）Pa向下流動： 出）則出）Pa6-31設水箱液面為0-0，管道出口截面為3-3 ，m/sm/sm/s整理得入+縮+閥+嘴m6-32 即 又則m3/s m3/smH2O6-33 m m/s 查莫迪圖：Pa6-34 m/sm/sL/s6-35 m/skPa6-36 設A容器內液面為1-1，裝置B內液面為2-2 m；kPa管道中的流速：m/s， 紊流 查得m代入伯努利方程解得：kPa6-37 mH2Om/s，m/s，mH2O第七章7-1 m

19、/s7-2 則 整理得K7-3 kg/m3kPakg/m3K7-4 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 設空氣是不可壓縮流體 由 (1) (2) (3)其中 PaPa，K，J/(kgK)，J/(kgK)代入（1）（2）（3）式，得kg/m3，K，m/s設空氣是可壓縮流體由 代入數據化簡得 解得 m/s7-7kg/m3m3/s又 經計算得Pa7-8 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/s7-9 m/sm/s7-10 設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

20、s7-11 (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1.01325105PaKm/sm/s(2) 解得KKm/sm/s7-12 則 m/s7-13 匯總第一章1-1 kg/m3；1-2 kg/m31-3 m3/h1-4 1/Pa1-5 Pas1-6 m2/s1-7 (1) 1/s；(2) Pas；(3) Pa1-8 (1)；(2)1-9 (1) ；(2) ；(3)1-10 Pas； Pas1-11 1-12 kW1-13 kW1-14 1-15 N1-16 r/min1-17 N1-18 Nm1-19 1-20 mm1-21 mm1

21、-22 1-23 ；1-24 Pas第二章2-1 kPa2-2 Pa；Pa2-3 (a) Pa；(b) Pa；(c) Pa2-4 m2-5 Pa2-6 Pa2-7 (1)kPa；(2) kPa2-8 kPa2-9 (1)Pa；(2)cm2-10 Pa；m2-11 m2-12 Pa2-13 cm2-14 2-15 kPa2-16 m2-17 Pa2-18 kPa2-19 (1) N；(2) N2-21 N；m（距A點）2-22 （1）m；（2）穩(wěn)固2-23 m2-24 m；m2-25 N；m(距液面)2-26 N；m(距液面)2-27 N2-28 N；N2-29 kN2-30 N；N2-31 N

22、2-32 N 2-33 (1) ； (2) ； (3) ； 2-34 (1) kN；(2) ，2-35 (1) m；(2) m2-36 kPa；mm2-37 kN；m (距自由液面)2-38 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）3-2 （1）三維流動；（2）非定常流動；（3）3-3 3-4 3-5 ；逆時針流動3-6 3-7 ；3-8 （1）連續(xù)；（2）連續(xù)；（3）不連續(xù)；（4）連續(xù)3-9 (1) (2) (3) (4) ；3-10 3-11 3-12 m/s3-13 m3-14 m3-15 m3-16 m23-17 (1) Pa；(2) Pa3-18 m；mm3-19 kPa3-20 m/s3-21 m3/s3-22 Pa3-23 m3/s3-24 m3-25 m3/s3-26 N；（合力與x方向的夾角）3-27 m3/s3-29 m3/s；，方向水平向右3-30 m/s；m3/s第四章4-