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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/m31-2kg/m31-3m3/h1-41/Pa1-5Pa·s1-6m2/s1-7(1)m/s1/s(2)Pa·s(3)Pa1-8(1)(Pa)(2)(Pa)1-9(1)(N)(2)(Pa)(3)1-10Pa·sPa·s1-11(N·m)1-12m/sm2NkW1-13Pa·sm2NkW1-141-15m2N1-16m2m/sr/min1-17Pa·sN1-18由1-14的结果得N·m1-191-20mm1-21mm二、流体静力学2-1kPa2-2PaPa2-3且m(a)PaPa(b)PaPa(c)PaPa2-4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m2-5kg/m3Pa2-6Pa2-7(1)kPa(2)PakPa2-8设cmmmkPa2-9(1)Pa(2)cm2-10Pam2-11整理得m2-12Pa2-13cm2-142-15整理:kPa2-16设差压计中的工作液体密度为Pam2-17Pa2-18kPa2-19(1)N(2)N2-21设油的密度为NNN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·mkN·m稳固2-23总压力F的作用点到A点的距离由2-24mm2-25Nm(距液面)2-26Nm(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:N2-28NN2-29C点的测压管水面的距离mkPa2-30A点:NB点:N2-31NN2-32Nm3NN2-33(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3-13-23-33-4即积分得时,过P(-1,-1)点,,流线方程为3-53-6即积分得3-8(1)连续(2)连续(3)不连续(4)连续3-103-11积分得3-122m/s3-131.5m3-1462mm3-150.17m3-16231cm23-17(1)12600Pa(2)-29400Pa3-18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/sm3/s,Pa,,Pa,m/s代入数据得m,Pa,,Pa,代入数据得mm3-1923.52kPa3-201.08m/s3-210.0243m3/s3-22,,,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Pa3-23m/sm3/s3-24m,,整理得mm,Pa,Pa,代入数据解得mm,Pa,Pa,代入数据解得m比较,所以不发生汽化的最大直径为mmm3-253.89m3/s3-266663.68N3-270.0028m3/s3-29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NN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/sm3/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)4-54-6(1)(2)4-7由得4-82m3/s4-9Pa4-101.2m/s五、不可压缩流体二维边界层概述5-50.98m3/s5-687.09m/s5-1397.86kW5-1414.36kW5-1513N六、黏性流体的一维定常流动6-1层流m/sL/smm/sm6-2(1)紊流(2)层流6-3其中则:Pa·s6-46-5m/s层流m油柱6-6m/s紊流查莫迪图:mH2O6-7m保持层流m/sL/s6-8m/sm3/s6-9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/sL/s6-10mm/s紊流查莫迪图m空气柱kg/m3Pa6-11————(1)式其中,m/s,,mH2O代入(1)式,解得m6-12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/s6-17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)m6-18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/sm3/sPa6-19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)m6-20设水箱液面为1-1,管道出口截面为2-2mH2O6-21设水箱液面为1-1,泵入口前截面为2-2m/s层流(入+弯+阀)入+弯+阀)Pa6-22设烟囱底部截面为1-1,烟囱顶部截面为2-2,,Pa,,整理得m6-23设烟囱底部截面为1-1,烟囱顶部截面为2-2,,Pa,,整理得m/sm3/s6-24,,,,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2-2m,,,kg/m3m/s,入)紊流查莫迪图:整理得入)Pa6-28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)Pa6-31设水箱液面为0-0,管道出口截面为3-3,,,m/sm/sm/s整理得入+缩+阀+嘴m6-32即又则m3/sm3/smH2O6-33mm/s查莫迪图:Pa七、气体一维高速流动7-9m/sm/s7-10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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