工程流体力学课后习题参考答案周云龙洪文鹏教材版.docx
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工程流体力学课后习题参考答案周云龙洪文鹏教材版
工程流体力学课后习题参考答案
《工程流体力学》（第二版）中国电力出版社周云龙洪文鹏合编
一、绪论
1-1kg/m3
1-2kg/m3
1-3
m3/h
1-4
1/Pa
1-5
Pa·s
1-6m2/s
1-7
（1）
m/s
1/s
（2）
Pa·s
（3）
Pa
1-8
（1）
（Pa）
（2）
（Pa）
1-9
（1）
（N）
（2）
（Pa）
（3）
1-10
Pa·s
Pa·s
1-11
（N·m）
1-12
m/s
m2
N
kW
1-13
Pa·s
m2
N
kW
1-14
1-15m2
N
1-16m2
m/s
r/min
1-17
Pa·s
N
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
Pa
Pa
2-3
且
m
（a）
Pa
Pa
（b）
Pa
Pa
（c）
Pa
Pa
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
m
2-5kg/m3
Pa
2-6
Pa
2-7
（1）
kPa
（2）
Pa
kPa
2-8设
cm
m
m
kPa
2-9
（1）
Pa
（2）
cm
2-10
Pa
m
2-11
整理得
m
2-12
Pa
2-13
cm
2-14
2-15
整理：
kPa
2-16设差压计中的工作液体密度为
Pa
m
2-17
Pa
2-18
kPa
2-19
（1）
N
（2）
N
2-21设油的密度为
N
N
N
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
（1）
（kN）
（kN）
m
（2）
kN·m
<
kN·m
稳固
2-23
总压力F的作用点到A点的距离
由
2-24
m
m
2-25
N
m（距液面）
2-26
N
m
（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：
N
右侧油的压力：
N
左侧闸门上方折算液面相对压强：
（Pa）
则：
N
由力矩平衡方程（对A点取矩）：
解得：
（N）
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。
m
闸门左侧所受压力：
N
作用点：
m
闸门右侧所受压力：
N
作用点：
m
由力矩平衡方程：
（对A点取矩）
解得：
N
2-28
N
N
2-29C点的测压管水面的距离
m
kPa
2-30A点：
N
B点：
N
2-31
N
N
2-32
N
m3
N
N
2-33
（1）
（2）
（3）
2-34
（1）
kN
（2）
2-35
（1）
m
（2）设在外载荷的作用下，室内的水面又升高了
解得
m
三、流体动力学基础
3-1
3-2
3-3
3-4
即
积分得
时，过P（-1，-1）点，
，流线方程为
3-5
3-6
即
积分得
3-8
（1）连续
（2）连续（3）不连续（4）连续
3-10
3-11
积分得
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
解得
m/s
m3/s
，
Pa，
，
Pa，
m/s
代入数据得
m
，
Pa，
，
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
Pa
由
得
m/s
代入数据解得
Pa
3-23
m/s
m3/s
3-24
m，
，
整理得
m
m，
Pa，
Pa，
代入数据解得
m
m，
Pa，
Pa，
代入数据解得
m
比较
，所以不发生汽化的最大直径为
m
mm
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
N
N
在1-1和2-2列伯努利方程：
——————（b）
又由连续性方程：
得
代入（b）式解得：
m/s
所以，
m/s
m3/s
将已知数代入（a）式得：
N
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）
（2）
4-5
4-6
（1）
（2）
4-7
由
得
4-82m3/s
4-9
Pa
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
m/s
L/s
m
m/s
m
6-2
（1）
紊流
（2）
层流
6-3
其中
则：
Pa·s
6-4
6-5
m/s
层流
m油柱
6-6
m/s
紊流
查莫迪图：
mH2O
6-7
m
保持层流
m/s
L/s
6-8
m/s
m3/s
6-9设水箱A的液面为1-1，水箱B液面为2-2
————
（1）式
其中：
m，
Pa，
，
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
m/s
L/s
6-10
m
m/s
紊流
查莫迪图
m空气柱
kg/m3
Pa
6-11
————
（1）式
其中
，
m/s，
，
mH2O
代入
（1）式，解得
m
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
————
（1）式
————
（2）式
（1）和
（2）式联立，解得
当
m时，
由
（1）式：
当
m时，
与
无关
6-14
（1）
m/s
（2）
m原油柱
（3）
6-15设圆管直径为
，损失为
；正方形边长为
，损失为
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
入
+
门
+
扩
+
嘴
）
解得：
m3/s
6-17设封闭油箱液面为1-1，开口油箱液面为2-2
层流
（
入+
弯+
出）
+
入+
弯+
出）
m
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
m/s
m3/s
Pa
6-19设上游水箱液面为1-1，下游水箱液面为2-2
紊流
查莫迪图：
紊流
查莫迪图：
入
+
扩
+
门
+
出
入
+
扩
+
门
+
出
）
m
6-20设水箱液面为1-1，管道出口截面为2-2
mH2O
6-21设水箱液面为1-1，泵入口前截面为2-2
m/s
层流
（
入+
弯+
阀）
入+
弯+
阀）
Pa
6-22设烟囱底部截面为1-1，烟囱顶部截面为2-2
，
，
Pa，
，
整理得
m
6-23设烟囱底部截面为1-1，烟囱顶部截面为2-2
，
，
Pa，
，
整理得
m/s
m3/s
6-24
，
，
，
，
m/s
整理得
理论值
或
，
m/s
理论值
6-27设水箱液面为1-1，管道出口截面为2-2
m，
，
，
kg/m3
m/s，
入）
紊流
查莫迪图：
整理得
入）
Pa
6-28将
代入
整理得
——————
（1）
将
代入
的公式得
——————
（2）
假设
6-29由伯努利方程得
，即
设
，则
若
，则
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：
入）
则
入）
Pa
向下流动：
出）
则
出）
Pa
6-31设水箱液面为0-0，管道出口截面为3-3
，
，
，
m/s
m/s
m/s
整理得
入
+
缩
+
阀
+
嘴
m
6-32
即
又
则
m3/s
m3/s
mH2O
6-33
m
m/s
查莫迪图：
Pa
七、气体一维高速流动
7-9
m/s
m/s
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
m/s
则
km则时间为
s
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