工程流体力学第四版孔珑作业答案详细讲解

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1、第二章2-1.已知某种物质的密度=2.94g/cm3,试求它的相对密度d。解:d=/w=2.94(g/cm3)/1(g/cm3)=2.942-2.已知某厂1号炉水平烟道中烟气组分的百分数为(co2)=13.5%,a(SO2)=0.3%,a(O2)=5.2%,a(N2)=76%,a(H2O)=5%。试求烟气的密度。2-3.上题中烟气的实测温度t=170,实测静计压强Pe=1432Pa,当地大气压强Pa=10058Pa。试求工作状态下烟气的密度和运动粘度。2-4.当压强增量为50000Pa时,某种液体的密度增长0.02%,试求该液体的体积模量。2-5.绝对压强为3.923105Pa的空气的等温体积

2、模量和等熵体积模量各等于多少?2-6. 充满石油的油槽内的压强为4.9033105Pa,今由槽中排出石油40kg,使槽内压强降到9.8067104Pa,设石油的体积模量K1.32109 Pa。试求油槽的体积。2-7. 流量为50m3/h,温度为70的水流入热水锅炉,经加热后水温升到90,而水的体胀系数V=0.000641/,问从锅炉中每小时流出多少立方米的水?2-8. 压缩机压缩空气,绝对压强从9.8067104Pa升高到5.8840105Pa,温度从20升高到78,问空气体积减少了多少?2-9. 动力粘度为2.910-4PaS,密度为678kg/m3的油,其运动粘度等于多少?解:V=u/=2

3、.910-4/678=4.2810-7m/s2-10. 设空气在0时的运动粘度0=13.210-6m2/s,密度0=1.29kg/m3。试求在150时空气的动力粘度。2-11. 借恩氏粘度计测得石油的粘度为8.5oE,如石油的密度为=850kg/m3,试求石油的动力粘度。2-12. 一平板距离另一固定平板0.5mm,两板间充满液体,上板在每平方米上有2N的力作用下以0.25m/s的速度移动,试求该液体的粘度。2-13. 已知动力滑动轴承的轴直径d=0.2m,转速 n=2830r/min,轴承内径 D=0.2016m,宽度 l=0.3m,润滑油的动力粘度=0.245Pas,试求克服摩擦阻力所消耗

4、的功率。2-14. 一重500N的飞轮的回转半径为30cm,由于轴套间流体粘度的影响,当飞轮600r/min旋转时,它的角减速度为0.02rad/s2。已知轴套的长度为5cm,轴的直径为2cm以及他们之间的间隙为0.05mm。试求流体的粘度。2-15. 直径为5.00cm的活塞在直径为5.01cm的缸体内运动。当润滑油的温度由0升高到120时,求推动活塞所需的力减少的百分数。用图1-5中相对密度d=0.855的原油的粘度进行计算。2-16. 内径为10mm的开口玻璃管插入温度为20的水中,已知水与玻璃的接触角=10o。试求水在管中上升的高度。2-17. 内径为8mm的开口玻璃管插入温度为20的

5、水银中。已知水银与玻璃管的接触角约为140,试求水银在管中下降的高度。第三章3-2. 如图所示为一直煤气管,为求管中静止煤气的密度,在高度差 H=20m 的两个截面装 U 形管测压计,内装水。已知管外空气的密度a=1.28kg/m3,测压计读数 h1=100mm, h2=115mm。 与水相比,U 形管中气柱的影响可以忽略。求管内煤气的密度。3-3. 如图所示,U 形管压差计水银面高度差 h=15cm。求充满水的 A、B 两容器内的压强差。3-4. 如图所示,U 形管压差计与容器 A 连接,已知h1=0.25m,h2=1.61m,h3=1m。求容器 A 中水的绝对压强和真空。3-5. 如图所示

6、,在盛有油和水的圆柱形容器的盖上加载荷F=5788N,已h1=30cm,h2=50cm,d=0.4m,油的密度oi=800kg/m3,水银的密度Hg=13600 kg/m3,求U形管中水银柱的高度差H。3-6. 如图所示,两根盛有水银的U形测压管与盛有水的密封容器连接。若上面测压管的水银液面距自由液面深h1=60cm,水银柱高h2=25cm,下面测压管的水银柱高h3=30cm,=13600 kg/m3,试求下面测压管水银面距自由液面的深度h4。3-7. 如图所示,一封闭容器内盛有油和水,油层厚h1=30cm,油的密度oi=800kg/m3,盛有水银的U形测压管的液面距水面的深度h=50cm,水

7、银柱的高度低于油面h=40cm。试求油面上的计示压强。3-8. 如图所示,处于平衡状态的水压机,其大活塞上受力F1=4905N,杠杆柄上作用力F2=147N,杠杆臂a=15cm,b=75cm。若小活塞直径d1=5cm,不计活塞的高度差及其质量,计及摩擦力的校正系数=0.9,求大活塞直径d2。3-22. 水作用在下图所示3/4圆柱面ABCD上,画出(a)(b)(c)种开口测压管位置1,2,3情况的压力体及总压力垂直分力的作用方向。 3-26. 如图所示为一扇形闸门,半径R=7.5m,挡着深度h=4.8m的水,其圆心角=43,旋转轴距渠底H=5.8m,闸门的水平投影CB=a=2.7m,闸门宽度B=

8、6.4m,试求作用在闸门上的总压力的大小和压力中心。3-31.一钢筋混凝土沉箱,长6m,宽5m,高5m,底厚0.5m,侧壁厚0.3m,钢筋混凝土的密度1=2400kgm-3,海水的密度2=1025kgm-3,沉箱在海面上漂浮是否稳定?第四章4-2. 已知平面流动的速度分布规律为 式中为常数。求流线方程并画出若干条流线。4-3. 已知两平行平板间的平面流动的速度为式中k,u为常数。b为两平板之间的距离。试给出速度分布图。4-4. 已知流场的速度分布为(1)问属几维流动?(2)求(x,y,z)=(1,2,3)点的加速度。解:(1)属于二维流动,因为该流动的速度分布只与平面坐标X,Y有关。4-15.

9、 如图所示为一文丘里管和压强计,试推导体积流量和压强计读数之间的关系式。 4-20. 送风管道的截面积A1=1m2,体积流量qv1=108000 m3/h,静压p1=0.267N/cm2,风温t1=28。管道经过一段路程以及弯管,大小节收缩段等管子件后,截面积A2=0.64m2,静压p2=0.133N/cm2,风温t2=24。当地测得的大气压pa=101325 Pa,求截面A2处的质量流量qm2,体积流量qv2以及两个截面上的平均流速1、2。4-25. 额定流量qm=35690/s的过热蒸汽,压强p=981N/cm2,温度t=510,(对应的蒸汽比体积=0.03067m3/),经27323mm

10、的主蒸汽管道铅垂向下,再经90o弯管转向水平方向流动。如不计能量损失,试求蒸汽作用给弯管的水平力。4-33. 水泵叶轮的内径d1=20cm,外径d2=40cm,叶片宽度b=4cm,水在叶轮入口处沿径向流入,在出口处与径向成30o角的方向流出,质量流量qm=81.58/s。试求水在叶轮入口与出口处的流速1与第五章5-2. 如图所示,用模型研究溢流堰的流动,采用长度比例尺k=1/20.(1)已知原型堰上水头h=3m,试求模型的堰上水头。(2)测得模型上的流量qv=0.19m3/s,试求原型上的流量。(3)测得模型堰顶的计示压强p= -1960Pa,试求原型堰顶的计示压强。5-4. 将一高层建筑物的

11、几何相似模型放在开口风洞中吹风,风速为=10m/s,测得模型迎风面点1处的计示压强p1e=980Pa,背风面点2处的计示压强p2e= -49 Pa。试求建筑物在=30m/s强风作用下对应点的计示压强。5-6. 长度比例尺k=1/225的模型水库,开闸后完全放空库水的时间是4min。试求原型水库放空库水的时间。5-8. 在管道内以=20m/s的速度输送密度=1.86/m3 ,运动粘度=1.310-5m2/s的天然气,为了预测沿管道的压强降,采用水模型试验。取长度比例尺k=1/10 ,已知水的密度=998/m3,运动粘度=1.00710m2/s。为保证流动相似,模型内水的流速应等于多少?已经测得模

12、型每0.1m管长的压降p=1000Pa,天然气管道每米的压强降等于多少?5-10. 某飞机的机翼弦长b=1500mm,在气压Pa=105Pa,气温t=10的大气中以=180km/h的速度飞行,拟在风洞中用模型试验测定翼型阻力,采用长度比例尺k=1/3。(a)如果用开口风洞,已知试验段的气压pa=101325Pa,气温t=25,试验段的风速应等于多少?这样的试验有什么问题?(b)如果用压力风洞,试验段的气压pa=1MPa,气温t=30,=1.85410-5Pas,试验段的风速应等于多少?5-13. 薄壁孔口出流的流速与孔口直径d,孔口上水头H,流体密度,动力粘度,表面张力,重力加速度g有关的表达

13、式。试导出孔口出流速度的表达式。第八章8-1. 试确定下列各流场中的速度是否满足不可压缩流体的连续性条件:(1)(2)(3)(4) 8-2. 在不可压缩体的三维流动中,已知和,试用连续方程推导出的表达式。8-3. 下列各流场中哪几个满足连续性条件?它们是有旋流动还是无旋流动?(1) (2) (3) (4) 8-5. 确定下列各流场是否连续?是否有旋?(1) (2) (3) 8-6. 已知有旋流动的速度场为。求在点(2,2,2)处角速度的分量。8-7. 已知有旋流动的速度场为。试求旋转角速度,角变形速度和涡线方程。8-8. 试证不可压缩流体平面流动: 能满足连续方程,是一个有势流动,并求出速度势。8-10. 不可压缩流体平面流动的速度势,试求其流函数。8-12. 下列各流函数是否都是有势流动?(1)(2)(3)(4)

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