流体力学与流体机械教材课后题答案

第一章流体及其物理性质1-4.解：由已知可知：△P=20000Pa%02.0d由m=V可得：dm=dV+Vd，在压强变化时，质量没有变化，则dm=0，即dV+Vd=0，则Vd-dV所以体积压缩系数8-10ddp1ddp1-VV1-5.解：由体积膨胀系数：VVTdd1k可得：34-km41.01555105ddVTV所以说膨胀水箱的最小体积应该是0.41m3。第二章流体静力学2-2.解：由ghVP可得m88.31880.928.14000gPhV2-3解：如图所示：同种液体能够互相连通位于同一高度处是等压面，分析可知：a139hhg-hhg-ghh-hhg-ghghP2141143223BKPPPPBAA）（）（）（）（油水银油水银油水银油ABh1h2油油水银油h3h4图2-32-11解：由题意可知：侧面BC的总压力大小为：NAF52110048.20.24.22.18.910008.38.9830ghgh）（）（水油2-14解：真空表C的读数是1.49×104Pa，则自由液面在原来的基础上还要补充一段h：m52.180.910001049.1gPh4水左侧水对闸门AB的压力：NHHF521c100.1829.1829.12-h8.91000Agh）（水左左侧压力中心：m14.3829.105.3829.1829.112105.3ybh121hyxyy23c3cccAAID左右侧油对闸门AB的压力：NHF42c1025.2829.1829.128.9750Agh油右右侧压力中心：根据力矩平衡得：（假设作用于B点力的方向向左）F左×L左=F右×L右+FB×L可得：FB=39893.79N[其中L左=yD左—（H1+h-H2）]2-15解：曲面ab的压力:水平方向分力：NF6xcx10225.11052/58.91000Agh竖直方向分力：NBRVF6pz100.1S-L21gg）（则曲面所受合力：m2193.1829.12829.1829.1829.11212829.1ybh121hyyy23c3c'C'cAAIXD’右NFFF62z2x1058.1合受力方向：225.10.1225.1tanzxFF2-17解：曲面abcd所受的静水压力：水平方向分力为：NAF279305.10.120.1-4.28.91000ghxcx）（竖直方向分力为：NBRBRVF5.698985.10.1434.25.10.18.9100043hgg22Pz）（）（则曲面所受合力为：NFFF752722z2x合受力方向为：4.05.6989827930tanzxFF2-19解：这道题关键是自由液面的选取：因为在C点的绝对压强是196120Pa，其相对压强是：m67.98.910001001325.1-109612.1ga55PP作用于半球的总压力只有竖直方向的分力：NRRVFF532pz105.23421-2h-67.98.91000g）（第三章流体运动学和动力学基础3-4解：由连续方程A1V1=A2V2可得：smVddVddAVAV/5.0215.0442212221122212112所以说截面2-2处的平均流速为0.5m/s。3-7解:如图所示:Δhρ根据伯努利方程可得：gVgPZgVgPZAAABBB2222在此处ZA=ZB，VA=0，则BABPPV2又因为hg)(油BAPP则sVB/m08.1hg)1(2油3-8解:如图所示:取两截面1、2列伯努利方程：gVgPZgVgPZ2222222111同时根据连续性方程有：2211VAVA可得：212212/1)(2AAPPV则212212/1)(2AAPPAqv由U形管压差计来测量压差hg)(21水银PP2122/1hg)(2AAAqv水银则qv=0.06m3/s3-19解:smAqVV/02.15.148.1211同理：V2=2.30m/s取截面1-1、2-2列伯努利方程：gVgPZgVgPZ2222222111由于该管路是水平的，Z1=Z2则可得KPaVVPPgVgVgPgP9.397222222112222112则水流经渐变段，动量发生变化，必然产生对镇墩产生作用力设轴向力为F，水平向右，则渐变段镇墩所受的力为R，水平向左，列动量方程可得:P1A1-P2A2-R=ρqv（V2-V1)代入数据可得：R=P1A1-P2A2-ρqv（V2-V1)=391.8KN则F=-391.8KN，方向是水平向右。3-20解：（1）smAqVAVA/18.32.041.02同理VB=5.66m/s（2）取两截面A-A、B-B列伯努利方程：gVgPZgVgPZAAABBB2222由于管路水平，ZA=ZB，可得KPaVVPPBAAB109222（3）对控制体内流体进行受力分析本体弯管水平放置，显然不必要考虑重力作用，对于表面力，只有进、出口控制面上的压力FA=PAAA=120×103×3.14/4×0.22=3.768KNFB=PBAB=109×103×3.14/4×0.152=1.93KN两者方向指向控制体。水流经弯管，动量发生变化，必然产生作用力F，而F与关闭对水的反作用力R平衡。管道水平放置在xoy平面上，假设R方向指向弯管处。与x轴夹角为α。（4）列动量方程求解：X轴方向：FA-Rcosα-FBcos60=ρqv(VBcos60-VA)Y轴方向:FBsin60-Rsinα=ρqvVBsin60求解得：R=3108.6Ntanα=0.41第四章4-2解：由已知可得：smdAqVv/71.04802320mmHg所产生的压强为：P1=13.6×103×9.8×0.32=4.3×104Pa选0-0、1-1面列伯努利方程：m164.32.1-108.9103.48.9271.0---2-hg20342121121wwghgPgVhgPgVh即所以说：泵的吸水高度hg为3.164m。4-6解：（1）在圆管中层流流动时：svuuv/cm6.138.62221maxmax所以（2）slRPRRlPRrRlPufff/cm2.106.1343u43434)4(4u2rcm20r)(4max22222，，当因为（3）28.0e647.22624.088.6deRVR则（4）圆管层流中切应力在有效截面上的分布规律：NVRVVPlRPlrPfff129.088.68.028.08L212dL2dLgh2222202f0所以因为则水力坡度J43102.881.98001040129.022grJ4-16解：（1）求雷诺数Re56-26-1045.1101511308.0e/m101520t72.211304/8.0RsCmAdesmAqVv所以时，空气的当（2）22f53m/15.02dL018.0105.972.21026.072.226.0NVPdmdmm查莫迪图，得4-20解：解法一：以1-1,2-2截面列伯努利方程：28.0g2hwm269.02hw)(/m25.4q/m89.1q222222121212v21v12122222111VgVVgPPghPPsAVsAVZZgVgPZgVgPZ即所以因为水银解法二：公式法28.0)1(5.0)1(5.0212212ddAA（5）孔口、管路流动与气体射流5-14解：由已知可得：mSmsS622vf5242421097.150789qhH/7892.014.38.95.052.06503.08dgdl8）（）（5-19解.因为42dgdl8）（S，则527424121111/101.202.014.38.9150.0220025.08dgdL8msS）（）（527424222222/101.5015.014.38.9140.01510025.08dgdL8msS）（）（在并联管路中21v2v111qqSS：：解得：qv1=492.31L/hqv2=307.69L/h5-15解：PaPPPPPSSPPP37.12979813]%1513[qqqqqq2212v12v222v22v1212v2v）（则可得：由5-16解：由已知可得：断面积A1=2×0.04=0.08m2断面积A2=3×0.04=0.12m2断面积A3=0.04m2由表5-2查可得：比阻A/1=0.7962A/2=0.223A3=5.2628vv2v1qqqmAmAmAA23.014.304.044d39.014.312.044d32.014.308.044dd43322112可得：由mqLALALALAHHv322.010)2628.5223.07962.0(10)2628.5223.07962.0(qqh22v332211viif21）（（6）不可压缩黏性流体的外部流动6-8解：(1)t=20℃=61015m2/s5610810156.020Revd按Re查表得：CD=0.38(2)计算受力224m0.640dHANACACFDDD8.2188242202.138.02212226-9解:（1）ACFDD2211ACFDD2222（2）FtSFtSFPsmhKm/25/90∴111DFP222DFP∴WACACPDD4321105.12211WACACPDD52502232222