工程流体力学第四版孔珑作业答案详解.docx

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工程流体力学第四版孔珑作业答案详解

第二章

2-1.已知某种物质的密度ρ=2.94g/cm3，试求它的相对密度d。

解：

d=ρ/ρw=2.94（g/cm3）/1（g/cm3）=2.94

2-2.已知某厂1号炉水平烟道中烟气组分的百分数为α（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3.923×10^5Pa的空气的等温体积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4.9033×10^5Pa,今由槽中排出石油40kg，使槽内压强降到9.8067×10^4Pa，设石油的体积模量K＝1.32×10^9Pa。

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αV=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9.8067×104Pa升高到5.8840×105Pa，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2.9×10^-4Pa·S，密度为678kg/m3的油，其运动粘度等于多少？

解：

V=u/ρ=2.9×10^-4/678=4.28×10^-7m2/s

2-10.设空气在0℃时的运动粘度ν0=13.2×10-6m2/s,密度ρ0=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ρ=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=0.245Pa·s，试求克服摩擦阻力所消耗的功率。

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θ=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ρa=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，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ρoi=800kg/m3，水银的密度ρHg=13600kg/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，ρ=13600kg/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ρoi=800kg/m3,盛有水银的U形测压管的液面距水面的深度h=50cm,水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η=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α=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=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ρ1=2400kgm^-3，海水的密度ρ2=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Γ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.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=108000m3/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=101325Pa，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ν1、ν2。

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υ=0.03067m3/㎏），经Ф273×23mm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ν1与㎏ν

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kι=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pе=-1960Pa，试求原型堰顶的计示压强。

5-4.将一高层建筑物的几何相似模型放在开口风洞中吹风，风速为ν′=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′=-49Pa。

试求建筑物在ν=30m/s强风作用下对应点的计示压强。

5-6.长度比例尺kι=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ν=20m/s的速度输送密度ρ=1.86㎏/m3，运动粘度υ=1.3×10-5m2/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kι=1/10，已知水的密度ρ′=998㎏/m3，运动粘度υ′=1.007×10m2/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ν=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kι=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℃，μ″=1.854×10-5Pa·s,试验段的风速应等于多少？

5-13.薄壁孔口出流的流速ν与孔口直径d，孔口上水头H，流体密度ρ，动力粘度μ，表面张力σ，重力加速度g有关的表达式。

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）