工程流體力學-第四版-孔瓏-作業(yè)答案解析-詳解

./第二章2-1.已知某種物質(zhì)的密度ρ=2.94g/cm3,試求它的相對密度d。解：d=ρ/ρw=2.94〔g/cm3/1〔g/cm3=2.942-2.已知某廠1號爐水平煙道中煙氣組分的百分數(shù)為α〔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.上題中煙氣的實測溫度t=170℃,實測靜計壓強Pe=1432Pa,當?shù)卮髿鈮簭奝a=10058Pa。試求工作狀態(tài)下煙氣的密度和運動粘度。2-4.當壓強增量為50000Pa時,某種液體的密度增長0.02%,試求該液體的體積模量。2-5.絕對壓強為3.923×10^5Pa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)的壓強為4.9033×10^5Pa,今由槽中排出石油40kg,使槽內(nèi)壓強降到9.8067×10^4Pa,設石油的體積模量K＝1.32×10^9Pa。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)αV=0.000641/℃,問從鍋爐中每小時流出多少立方米的水？2-8.壓縮機壓縮空氣,絕對壓強從9.8067×104Pa升高到5.8840×105Pa,溫度從20℃升高到78℃,問空氣體積減少了多少？2-9.動力粘度為2.9×10^-4Pa·S,密度為678kg/m3的油,其運動粘度等于多少？解：V=u/ρ=2.9×10^-4/678=4.28×10^-7m2/s2-10.設空氣在0℃時的運動粘度ν0=13.2×10-6m2/s,密度ρ0=1.29kg/m3。試求在150℃時空氣的動力粘度。2-11.借恩氏粘度計測得石油的粘度為8.5oE,如石油的密度為ρ=850kg/m3,試求石油的動力粘度。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,試求該液體的粘度。2-13.已知動力滑動軸承的軸直徑d=0.2m,轉(zhuǎn)速n=2830r/min,軸承內(nèi)徑D=0.2016m,寬度l=0.3m,潤滑油的動力粘度=0.245Pa·s,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,當飛輪600r/min旋轉(zhuǎn)時,它的角減速度為0.02rad/s2。已知軸套的長度為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)運動。當潤滑油的溫度由0℃升高到120℃時,求推動活塞所需的力減少的百分數(shù)。用圖1-5中相對密度d=0.855的原油的粘度進行計算。2-16.內(nèi)徑為10mm的開口玻璃管插入溫度為20℃的水中,已知水與玻璃的接觸角θ=10o。試求水在管中上升的高度。2-17.內(nèi)徑為8mm的開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的兩個截面裝U形管測壓計,內(nèi)裝水。已知管外空氣的密度ρa=1.28kg/m3,測壓計讀數(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形管壓差計水銀面高度差h=15cm。求充滿水的A、B兩容器內(nèi)的壓強差。3-4.如圖所示,U形管壓差計與容器A連接,已知h1=0.25m,h2=1.61m,h3=1m。求容器A中水的絕對壓強和真空。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ρoi=800kg/m3,水銀的密度ρHg=13600kg/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形測壓管與盛有水的密封容器連接。若上面測壓管的水銀液面距自由液面深h1=60cm,水銀柱高h2=25cm,下面測壓管的水銀柱高h3=30cm,ρ=13600kg/m3,試求下面測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ρoi=800kg/m3,盛有水銀的U形測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。試求油面上的計示壓強。3-8.如圖所示,處于平衡狀態(tài)的水壓機,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,不計活塞的高度差及其質(zhì)量,計及摩擦力的校正系數(shù)η=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,畫出〔a<b>〔c種開口測壓管位置⊿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,半徑R=7.5m,擋著深度h=4.8m的水,其圓心角α=43°,旋轉(zhuǎn)軸距渠底H=5.8m,閘門的水平投影CB=a=2.7m,閘門寬度B=6.4m,試求作用在閘門上的總壓力的大小和壓力中心。3-31.一鋼筋混凝土沉箱,長6m,寬5m,高5m,底厚0.5m,側(cè)壁厚0.3m,鋼筋混凝土的密度ρ1=2400kgm^-3,海水的密度ρ2=1025kgm^-3,沉箱在海面上漂浮是否穩(wěn)定？第四章4-2.已知平面流動的速度分布規(guī)律為式中Γ為常數(shù)。求流線方程并畫出若干條流線。4-3.已知兩平行平板間的平面流動的速度為式中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.已知流場的速度分布為〔1問屬幾維流動？〔2求〔x,y,z=〔1,2,3點的加速度。解：〔1屬于二維流動,因為該流動的速度分布只與平面坐標X,Y有關。4-15.如圖所示為一文丘里管和壓強計,試推導體積流量和壓強計讀數(shù)之間的關系式。4-20.送風管道的截面積A1=1m2,體積流量qv1=108000m3/h,靜壓p1=0.267N/cm2,風溫t1=28℃。管道經(jīng)過一段路程以及彎管,大小節(jié)收縮段等管子件后,截面積A2=0.64m2,靜壓p2=0.133N/cm2,風溫t2=24℃。當?shù)販y得的大氣壓pa=101325Pa,求截面A2處的質(zhì)量流量qm2,體積流量qv2以及兩個截面上的平均流速ν1、ν2。4-25.額定流量qm=35690㎏/s的過熱蒸汽,壓強p=981N/cm2,溫度t=510℃,〔對應的蒸汽比體積υ=0.03067m3/㎏,經(jīng)Ф273×23mm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。如不計能量損失,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)量流量qm=81.58㎏/s。試求水在葉輪入口與出口處的流速ν1與㎏ν第五章5-2.如圖所示,用模型研究溢流堰的流動,采用長度比例尺kι=1/20.〔1已知原型堰上水頭h=3m,試求模型的堰上水頭?！?測得模型上的流量qv′=0.19m3/s,試求原型上的流量?！?測得模型堰頂?shù)挠嬍緣簭妏е=-1960Pa,試求原型堰頂?shù)挠嬍緣簭姟?-4.將一高層建筑物的幾何相似模型放在開口風洞中吹風,風速為ν′=10m/s,測得模型迎風面點1處的計示壓強p1e′=980Pa,背風面點2處的計示壓強p2e′=-49Pa。試求建筑物在ν=30m/s強風作用下對應點的計示壓強。5-6.長度比例尺kι=1/225的模型水庫,開閘后完全放空庫水的時間是4min。試求原型水庫放空庫水的時間。5-8.在管道內(nèi)以ν=20m/s的速度輸送密度ρ=1.86㎏/m3,運動粘度υ=1.3×10-5m2/s的天然氣,為了預測沿管道的壓強降,采用水模型試驗。取長度比例尺kι=1/10,已知水的密度ρ′=998㎏/m3,運動粘度υ′=1.007×10m2/s。為保證流動相似,模型內(nèi)水的流速應等于多少？已經(jīng)測得模型每0.1m管長的壓降⊿p′=1000Pa,天然氣管道每米的壓強降等于多少？5-10.某飛機的機翼弦長b=1500mm,在氣壓Pa=105Pa,氣溫t=10℃的大氣中以ν=180km/h的速度飛行,擬在風洞中用模型試驗測定翼型阻力,采用長度比例尺kι=1/3。〔a如果用開口風洞,已知試驗段的氣壓pa’=101325Pa,氣溫t′=25℃,試驗段的風速應等于多少？這樣的試驗有什么問題？〔b如果用壓力風洞,試驗段的氣壓pa″=1MPa,氣溫t″=30℃,μ″=1.854×10-5Pa·s,試驗段的風速應等于多少？5-13.薄壁孔口出流的流速ν與孔口直徑d,孔口上水頭H,流體密度ρ,動力粘度μ,表面張力σ,重力加速度g有關的表達式。試導出孔口出流速度的表達式。第八章8-1.試確定下列各流場中的速度是否滿足不可壓縮流體的連續(xù)性條件：<1>〔2〔3〔48-2.在不可壓縮體的三維流動中,已知和,試用連續(xù)方程推導出的表達式。8-3.下列各流場中哪幾個滿足連續(xù)性條件？它們是有旋流動還是無旋流動？<1><2><3><4>8-5.