工程流體力學課后習題參考答案周云龍洪文鵬教材版.doc

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工程流體力學 課后習題參考答案工程流體力學（第二版）中國電力出版社 周云龍洪文鵬 合編一、緒論1-1 kg/m31-2 kg/m31-3 m3/h1-4 1/Pa1-5 Pas1-6 m2/s1-7 (1)m/s1/s(2)Pas(3) Pa1-8 (1)(Pa)(2)(Pa)1-9 (1) (N)(2) (Pa)(3)1-10 PasPas1-11 ( Nm)1-12 m/sm2NkW1-13 Pasm2NkW1-14 1-15 m2N1-16 m2m/sr/min1-17PasN1-18 由1-14的結(jié)果得Nm1-19 1-20 mm1-21 mm二、流體靜力學2-1kPa2-2PaPa2-3 且m(a) PaPa(b) PaPa(c) PaPa2-4 設(shè)A點到下水銀面的距離為h1，B點到上水銀面的距離為h2即m2-5kg/m3Pa2-6 Pa2-7(1)kPa(2) PakPa2-8設(shè)cmmmkPa2-9 (1)Pa(2)cm2-10Pam2-11整理得m2-12 Pa2-13 cm2-14 2-15整理：kPa2-16設(shè)差壓計中的工作液體密度為Pam2-17 Pa2-18kPa2-19 (1) N(2) N2-21 設(shè)油的密度為NNN對A點取矩m（距A點）2-22 設(shè)梯形壩矩形部分重量為，三角形部分重量為（1）(kN)(kN)m（2）kNmkNm穩(wěn)固2-23 總壓力F的作用點到A點的距離由2-24 mm2-25 Nm(距液面)2-26Nm(距液面)或m(距C點)2-27第一種計算方法：設(shè)水面高為m，油面高為m；水的密度為，油的密度為左側(cè)閘門以下水的壓力：N右側(cè)油的壓力：N左側(cè)閘門上方折算液面相對壓強：(Pa)則：N由力矩平衡方程(對A點取矩)：解得：（N）第二種計算方法是將左側(cè)液面上氣體的計示壓強折算成液柱高（水柱高），加到水的高度中去，然后用新的水位高來進行計算，步驟都按液面為大氣壓強時計算。m閘門左側(cè)所受壓力：N作用點：m閘門右側(cè)所受壓力：N作用點：m由力矩平衡方程：(對A點取矩)解得：N2-28NN2-29C點的測壓管水面的距離mkPa2-30A點：NB點：N2-31 NN2-32Nm3NN2-33 (1) (2)(3)2-34 (1) kN(2) 2-35 (1) m(2) 設(shè)在外載荷的作用下，室內(nèi)的水面又升高了解得m三、流體動力學基礎(chǔ)3-1 3-2 3-33-4即積分得時，過P(-1，-1)點，流線方程為3-53-6即積分得3-8（1）連續(xù)（2）連續(xù)（3）不連續(xù)（4）連續(xù)3-103-11積分得3-122m/s3-131.5m3-1462mm3-150.17m3-16231cm23-17 (1)12600Pa(2)-29400Pa3-18 設(shè)水箱液面為0-0，管道入口截面為1-1，管道最高處截面為2-2，管道出口截面為3-3解得m/sm3/s，Pa，Pa，m/s代入數(shù)據(jù)得m，Pa，Pa，代入數(shù)據(jù)得mm3-1923.52kPa3-201.08m/s3-210.0243m3/s3-22，設(shè)水銀差壓計左端入口壓強為，則Pa由得m/s代入數(shù)據(jù)解得Pa3-23 m/sm3/s3-24 m，整理得mm，Pa，Pa，代入數(shù)據(jù)解得mm，Pa，Pa，代入數(shù)據(jù)解得m比較，所以不發(fā)生汽化的最大直徑為mmm3-253.89m3/s3-266663.68N3-270.0028m3/s3-29 設(shè)水深為2m處過流斷面為1-1，水深1.5m處過流斷面為2-2，取1-1、2-2及水面和固體邊界為控制面?？刂泼鎯?nèi)的水體沿水平方向受到的外力有：底坎對水流的反作用力；水流作用在斷面1-1和2-2上的壓力；動量修正系數(shù)。則沿流向建立動量方程得：所以：（a）1-1和2-2均為緩變流過水斷面，故NN在1-1和2-2列伯努利方程：（b）又由連續(xù)性方程：得代入（b）式解得：m/s所以，m/sm3/s將已知數(shù)代入（a）式得：N是的反作用力，故的大小為22406.86N，方向水平向右。四、不可壓縮流體的有旋流動和二維無旋流動4-1 （1）無旋（2）有旋（3）無旋（4）有旋4-2（1）不存在勢函數(shù)也不存在流函數(shù)（2）改為這樣既存在勢函數(shù)也存在流函數(shù)4-3 （1）（2）4-54-6（1）（2）4-7由得4-82m3/s4-9Pa4-101.2m/s五、不可壓縮流體二維邊界層概述5-50.98m3/s5-687.09m/s5-1397.86kW5-1414.36kW5-1513N六、黏性流體的一維定常流動6-1 層流m/sL/smm/sm6-2 (1) 紊流（2）層流6-3 其中則：Pas6-46-5 m/s層流m油柱6-6 m/s紊流查莫迪圖：mH2O6-7 m保持層流m/sL/s6-8 m/sm3/s6-9 設(shè)水箱A的液面為1-1，水箱B液面為2-2（1）式其中：m，Pa，設(shè)入口局部阻力系數(shù)為，彎頭為，突擴為（對應(yīng)于前面的速度），突縮為（對應(yīng)于后面的速度），閥門為，出口為代入（1）式，解得m/sL/s6-10 mm/s紊流查莫迪圖m空氣柱kg/m3Pa6-11 （1）式其中，m/s，mH2O代入（1）式，解得m6-12 設(shè)水箱液面為1-1，管道入口截面為A-A，管道出口截面為2-2（1）式（2）式（1）和（2）式聯(lián)立，解得當m時，由（1）式：當m時，與無關(guān)6-14 （1）m/s(2) m原油柱(3)6-15設(shè)圓管直徑為，損失為；正方形邊長為，損失為由于斷面面積相等，即（1）層流，所以（2）在紊流粗糙區(qū)，只與有關(guān)，所以6-16 設(shè)水箱液面為0-0，噴嘴出口截面為3-3入+門+擴+嘴入+門+擴+嘴)解得：m3/s6-17 設(shè)封閉油箱液面為1-1，開口油箱液面為2-2層流（入+彎+出）+入+彎+出）m6-18 設(shè)水箱液面為1-1，管子出口為2-2，彎頭局部阻力系數(shù)為，閥門為m/sm3/sPa6-19 設(shè)上游水箱液面為1-1，下游水箱液面為2-2紊流查莫迪圖：紊流查莫迪圖：入+擴+門+出入+擴+門+出)m6-20 設(shè)水箱液面為1-1，管道出口截面為2-2mH2O6-21設(shè)水箱液面為1-1，泵入口前截面為2-2m/s層流（入+彎+閥）入+彎+閥）Pa6-22設(shè)煙囪底部截面為1-1，煙囪頂部截面為2-2，Pa，整理得m6-23設(shè)煙囪底部截面為1-1，煙囪頂部截面為2-2，Pa，整理得m/sm3/s6-24，m/s整理得理論值或，m/s理論值6-27設(shè)水箱液面為1-1，管道出口截面為2-2m，kg/m3m/s，入）紊流查莫迪圖：整理得入)Pa6-28 將代入整理得（1）將代入的公式得（2）假設(shè)6-29由伯努利方程得，即設(shè)，則若，則6-30 設(shè)自由液面為1-1，高于自由液面3米處管道截面為2-2向上流動：入）則入）Pa向下流動：出）則出）Pa6-31設(shè)水箱液面為0-0，管道出口截面為3-3，m/sm/sm/s整理得入+縮+閥+嘴m6-32 即又則m3/sm3/smH2O6-33 mm/s查莫迪圖：Pa七、氣體一維高速流動 7-9 m/sm/s7-10 設(shè)飛機飛過地面觀察者的水平距離為時，才能聽到聲音m/s則km則時間為s