工程流体力学课后习题参考答案周云龙洪文鹏教材版Word格式.docx
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m2
N
kW
1-13
1-14
1-15m2
1-16m2
r/min
1-17
1-18由1-14的结果得
N·
m
1-19
1-20mm
1-21mm
二、流体静力学
2-1
kPa
2-2
2-3
且
(a)
(b)
(c)
2-4设A点到下水银面的距离为h1,B点到上水银面的距离为h2
即
2-5kg/m3
2-6
2-7
(1)
2-8设
cm
2-9
(1)
2-10
2-11
整理得
2-12
2-13
2-14
2-15
整理:
2-16设差压计中的工作液体密度为
2-17
2-18
2-19
(1)
2-21设油的密度为
对A点取矩
m(距A点)
2-22设梯形坝矩形部分重量为
,三角形部分重量为
(kN)
kN·
<
稳固
2-23
总压力F的作用点到A点的距离
由
2-24
2-25
m(距液面)
2-26
(距液面)
或
m(距C点)
2-27第一种计算方法:
设水面高为
m,油面高为
m;
水的密度为
,油的密度为
左侧闸门以下水的压力:
右侧油的压力:
左侧闸门上方折算液面相对压强:
则:
由力矩平衡方程(对A点取矩):
解得:
第二种计算方法是将左侧液面上气体的计示压强折算成液柱高(水柱高),加到水的高度
中去,然后用新的水位高
来进行计算,步骤都按液面为大气压强时计算。
闸门左侧所受压力:
作用点:
闸门右侧所受压力:
由力矩平衡方程:
(对A点取矩)
2-28
2-29C点的测压管水面的距离
2-30A点:
B点:
2-31
2-32
m3
2-33
(1)
2-34
(1)
kN
2-35
(1)
(2)设在外载荷的作用下,室内的水面又升高了
解得
三、流体动力学基础
3-1
3-2
3-3
3-4
积分得
时,过P(-1,-1)点,
,流线方程为
3-5
3-6
3-8
(1)连续
(2)连续(3)不连续(4)连续
3-10
3-11
3-122m/s
3-131.5m
3-1462mm
3-150.17m
3-16231cm2
3-17
(1)12600Pa
(2)-29400Pa
3-18设水箱液面为0-0,管道入口截面为1-1,管道最高处截面为2-2,管道出口截面为3-3
m3/s
,
Pa,
代入数据得
mm
3-1923.52kPa
3-201.08m/s
3-210.0243m3/s
3-22
设水银差压计左端入口压强为
,则
得
代入数据解得
3-23
3-24
m,
比较
,所以不发生汽化的最大直径为
3-253.89m3/s
3-266663.68N
3-270.0028m3/s
3-29设水深为2m处过流断面为1-1,水深1.5m处过流断面为2-2,取1-1、2-2及水面和固体边界为控制面。
控制面内的水体沿水平方向受到的外力有:
底坎对水流的反作用力
;
水流作用在断面1-1和2-2上的压力
动量修正系数
。
则沿流向建立动量方程得:
所以:
——————(a)
1-1和2-2均为缓变流过水断面,故
在1-1和2-2列伯努利方程:
——————(b)
又由连续性方程:
代入(b)式解得:
所以,
将已知数代入(a)式得:
是
的反作用力,故
的大小为22406.86N,方向水平向右。
四、不可压缩流体的有旋流动和二维无旋流动
4-1
(1)无旋
(2)有旋
(3)无旋(4)有旋
4-2
(1)不存在势函数也不存在流函数
(2)改为
这样既存在势函数也存在流函数
4-3
(1)
4-5
4-6
(1)
4-7
4-82m3/s
4-9
4-101.2m/s
五、不可压缩流体二维边界层概述
5-50.98m3/s
5-687.09m/s
5-1397.86kW
5-1414.36kW
5-1513N
六、黏性流体的一维定常流动
6-1
层流
L/s
6-2
(1)
紊流
6-3
其中
6-4
6-5
m油柱
6-6
查莫迪图:
mH2O
6-7
保持层流
6-8
6-9设水箱A的液面为1-1,水箱B液面为2-2
————
(1)式
其中:
设入口局部阻力系数为
,弯头为
,突扩为
(对应于前面的速度),突缩为
(对应于后面的速度),阀门为
,出口为
代入
(1)式,解得
6-10
查莫迪图
m空气柱
kg/m3
6-11
m/s,
6-12设水箱液面为1-1,管道入口截面为A-A,管道出口截面为2-2
————
(2)式
(1)和
(2)式联立,解得
当
m时,
由
(1)式:
与
无关
6-14
(1)
m原油柱
6-15设圆管直径为
,损失为
正方形边长为
由于断面面积相等,即
(1)层流,所以
(2)在紊流粗糙区,
只与
有关,所以
6-16设水箱液面为0-0,喷嘴出口截面为3-3
入
+
门
扩
嘴
)
6-17设封闭油箱液面为1-1,开口油箱液面为2-2
(
入+
弯+
出)
6-18设水箱液面为1-1,管子出口为2-2,弯头局部阻力系数为
,阀门为
6-19设上游水箱液面为1-1,下游水箱液面为2-2
出
6-20设水箱液面为1-1,管道出口截面为2-2
6-21设水箱液面为1-1,泵入口前截面为2-2
阀)
6-22设烟囱底部截面为1-1,烟囱顶部截面为2-2
6-23设烟囱底部截面为1-1,烟囱顶部截面为2-2
6-24
理论值
6-27设水箱液面为1-1,管道出口截面为2-2
入)
6-28将
代入
——————
(1)
将
的公式得
——————
(2)
假设
6-29由伯努利方程得
,即
设
若
6-30设自由液面为1-1,高于自由液面3米处管道截面为2-2
向上流动:
则
向下流动:
6-31设水箱液面为0-0,管道出口截面为3-3
缩
阀
6-32
又
6-33
七、气体一维高速流动
7-9
7-10设飞机飞过地面观察者的水平距离为
时,才能听到声音
km则时间为