流体力学泵与风机(第五版)-蔡增基-课后习题答案(2)

1绪论1.流体的容重及密度有何区别及联系？解：g是流体的本身属性。还与g有关。ργ=ργ2．已知水的密度1000kg/m,求其容重。若有这样的水1L，=ρ3它的质量和重力各是多少？解：g=1000×9.807=9807N/mργ=3m=v=1000×0.001=1kgG=mg=1×9.807=9.807Nρ3．什么是流体的粘滞性？它对流体流动有什么作用？动力粘滞系数和运动粘滞系数有何区别及联系？µυ答：流体内部质点间或流层间因为相对运动的性质叫粘滞性，它使流动的能量减少。表征单位速度梯度作用下的切µ应力，反映粘滞性的动力性质。是单位速度梯度作用下的υ切应力对单位体积质量作用产生的阻力加速度。=/υµρ4．水的容重=9.17kN/m,=0.599×10pa.s求它的运动粘γ3µ3−滞系数υ解：=g/=6.046×10m/sυ=ρµµγ5−25．空气容重=11.5N/m，=0.157cm/s,求它的动力粘滞系γ3υ2数。µ解：=pa.sµ5410841.1807.9/10157.05.11−−×=××==gγυρυ6．当空气从0℃增加到20℃时，增加15%，容重减少υ210%，问此时增加多少？µ解：=µggg0000035.1%)151%)(101(υγυγγυρυ=+−==所以增加了3.5%µ7．水平方向运动的木板，其速度为1m/s,平板浮在油面上，，油的=0.09807pa.s。求作用于平板单位面积上mm10=δµ的阻力。解：2/807.901.0/109807.0mNdydu=×==µτ8．温度为20℃的空气，在直径为2.5cm管中流动，距管壁上1mm处的空气速度为3cm/s。求作用于单位长度管壁上的粘滞切应力为多少？解：f=mNdyduA/103.410/1031105.2100183.053223−−−−−×=××××××=πµ9．底面积为40cm×50cm，高为1cm的木块质量为5kg，沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动。已知v=1m/s，3，求润滑油的动力粘滞系数。mm1=δ解：mgsin310115.04.0135807.95−××××=××==）（µµθdyduA得=0.105pa.Sµ10.一圆锥体绕其铅直中心轴等速旋转，锥体与固定壁间的距离，全部为mm1=δ润滑油（=0.1pas）充满，当旋转速度µ，锥体底部半径R=0.3m，高116−=sωH=0.5m时，求作用于圆锥的阻力矩。解：dydvAdTµ=其中rdldAπ2=θsinrl=θsindrdl=343sin=θ∫∫∫∫⋅=====RmNdrrrdrrrrdTdMM035.3933423342δωπδωπµ11.什么是流体的压缩性及热胀性？它们对流体的容重和密度有何影响？答：（略）12.水在常温下，由5at压强增加到10at时，密度改变多少？解：先查表得5at作用下的Nm/10538.029−×=β则dpdρρβ1=atatdp510−=%026.0=∴ρρd13．体积为5的水，再温度不变的情况下，当压强从1at3m增加到5at时，体积减少1L，求水的压缩系数4及弹性模量。解：NmdpVdV/101.510807.9155001.0/2104−×=××−×−−=−=）（）（β29/109.11mNE×==β14．图示为一采暖系统图。由于水温升高引起的体积膨胀，为了防止管道及暖气片破裂，特在系统顶部装置一膨胀水箱，使水的体积有自由膨胀的余地。若系统内水的总体积为V=8，加热前后温差t=50℃，3m水的膨胀系数=0.0005，求膨胀水α箱的最小容积。解：=带入数据解得0.2αdTVdV/=dV3m15．在大气压强的作用下，空气温度为180℃时的容重和密度是多少解：RTp=ρ）（18023728710013.15+×=×ρ3/78.0mkg=ρ3/64.7mNg==ργ16．什么是流体的力学模型？常用的流体力学模型有哪些？答：（略）5流体静力学1.试求图（a），（b），（c）中，A，B，C各点相对压强，图中是绝对压强，大气压强。0patmpa1=解：（a）kpapaghp65.68686507807.91000==××==ρ（b）kpapaatmghpp1.28280961013253807.9100010000010==−××+=−+=ρ（c）kpapaghpA042.29294213807.91000−=−=××−=−=ρ0=BpkpapaghpC614.19196142807.91000==××==ρ2.在封闭管端完全真空的情况下，水银柱差，求盛水mmZ502=容器液面绝对压强和水面高1p度。1Z解：kpapaghp67.6666905.0807.9136001==××==ρ6mmmgpZ68068.0807.91000666911==×==ρ3.开敞容器盛有的两种液体，问1，2两测压管中的液12γγ〉体的液面哪个高些？哪个和容器液面同高？解：1号管液面与容器液面同高，如果为同种液体，两根管液面应一样高，由于，由常数∴2号管液面低。12γγ〉=hγ4.某地大气压强为，求（1）绝对压强为2/07.98mKN时的相对压强及其水柱高度。（2）相对压强为2/7.117mKN时的绝对压强。（3）绝对压强为时的真空压强。OmH272/5.68mkN解：（1）kpapppa63.1907.987.117=−=−=，OmHph22807.963.19===γ（2）kpaphpa72.16607.987807.9=+×=+=γ，（3）kpapppaV57.295.6807.98=−=−=，5.在封闭水箱中，水深的A点上安mh5.1=装一压力表，其中表距A点Z=0.5m压力表读数为，求水面相对压强及2/9.4mkN其真空度。7解：ZMhpγγ+=+05.0807.99.45.1807.90×+=×+p真空度为4.9kpap9.40−=kPa6.封闭容器水面绝对压强当地大气压强20/7.107mkNp=时试求（1）水深时，A点的绝2/07.98mkNpa=mh8.01=对压强和相对压强。（2）若A点距基准面的高度，求mZ5=A点的测压管高度及测管水头，并图示容器内液体各点的测压管水头线。（3）压力表M和酒精（）测压计h的读数为2/944.7mkN=γ何值？解：（1）kpahpp55.1158.0807.97.1070=×+=+=γ，kpapppa48.1707.9855.115=−=−=，（2）A点的测压管高度（即容器打开后的mph78.1807.948.17===γ水面高度）测压管水头HmZp78.6578.1=+=+=γ（3）kpapppaM63.907.987.1070=−=−=酒精高度mphM21.1944.763.9===γ7.测压管中水银柱差在水深，mmh100=∆处安装一测压表M，试求M的mh5.2=8读数。解：kpahhpHgM86.375.2807.91.0375.133=×+×=+∆=γγ8.已知水深h=1.2m，水银柱高度，大气压强mmhp240=，连接橡皮软管中全部是空气，求封闭水箱水面mmHgpa730=的绝对压强及其真空度。解：apHgphhp=++γγ'mmHghhOmHmmHgOmH32.882.17361022=→→73024032.88'=++pmmHgp68.401'=mmHgpppav32.32868.401730'=−=−=9.已知图中Z=1m，h=2m，求A点的相对压强以及测压管中液面气体压强的真空度。解：OmHhpkpahZphZpv22807.921807.90==−=−=−==+−）（）（γγγ10.测定管路压强的U形测压管中，已知油柱高水银柱差，求，，油3/922.1mkNmh==γmmh203=∆真空表读数和管内空气压强。0p解：9kpahpkpaphhpHgvHg27203.0375.13338203.0375.13322.1807.9000=×=∆=−=×−×−==∆++γγγ11.管路上安装一U形测压管，测得，cmhcmh603021==，（；（3）为油）已知（γ1），油3/354.8mkN=γ为水银；1γ为水为油，）（12γγγ为气体，为水，求A点的压强水柱高度。1γ解：1.112hhpAγγ=−mhhphOHOHAA6.4807.93.0357.1336.0354.822112=×+×=+==γγγγ2.mhhphOHOHAA811.03.0807.96.0354.81222=+×=+==γγγ3.mhhA3.01==12.水管上安装一复式水银测压计如图所示。问4321pppp，，，哪个最大？哪个最小？哪些相等？解：321221pppphphpHgHg=〉∴〉+=+γγγγ3434pphphpHgHg〉∴〉+=+γγγγ’‘∴1234pppp〉=〉13.一封闭容器盛有的两种不同的液体。试问（水）（水银）12γγ〉同一水平线上的1，2，3，4，5各点的压强哪点最大？哪点最小？哪些点相等？10解：hphp1425γγ+=+∵∴12γγ〉54pp〉213php=−γ∴23pp〉‘hphp2521γγ−=−∵∴hh〈’51pp〉∴有52143ppppp〉=〉=14.封闭水箱各测压管的液面高程为：问为多少？。，，cmcmcm6020100321=∇=∇=∇3∇解：0414=∇−∇−）（γp3344pp=∇−∇+）（γ0323=∇−∇−）（Hgpγ解cm7.133=∇15.两高度差Z=20cm，的水管，当为空气及油时，1γ）（油3/9mkN=γ，试分别求两管的压差。cmh10均为解：（1）为油1γhphZpBA1γγ−=+−）（kPahhZpppBA042.21=−+=−=γγ∆）（（2）为空气1γBAphZp=+−）（γ11kPahZpppBA942.2=+=−=）（γ∆16.已知水箱真空表M的读数为，水箱与油箱的液面差2/98.0mkN，水银柱差mH5.1=，求为多少32/85.72.0mkNmh==油，γ1h米？解：MHhhhhHg−++=+）（油2121γγγmh61.51=注：真空表M在方程中为—M17.封闭水箱中的水面高程与筒1，管3，4中的水面同高，筒1可以升降，借以调节箱中水面压强。如将（1）筒1下降一定高度；（2）筒1上升一定高度。试分别说明各液面高程哪些最高？哪些最低？哪些同高？解：设水箱中水位在升降中不变，如果1管上升1h0+=0+∴=1h3h1h3h（3管上升同样高度）∵∴4管不变42pp=如果1管下降=1h1h3h（3管下降同样高度）∵∴4管不变42pp=18.题在2—45后面19.在水泵的吸入管1和压出管212中安装水银压差计，测得，问水经过水泵后压强增mmh120=加多少？，若为风管，则水泵换为风机，压强增加多少。02mmH解：（1）管中是水hphpHgγγ+=+21kpahppHg1512=−=−）（γγ（2）管中是空气21phpHg=+γOmmHkpahppHg212163016===−γ20.图为倾斜水管上测定压差的装置，测得当（1），，mmhmmZ120200==为油时；（2）为空气时，31/02.9mkN=γ1γ分别A，B两点的压差。解：（1）hZphpBA1γγγ−−=−kpappAB867.1=−∴（2）ZphpBAγγ−=−kpappAB785.0=−∴21.A，B两管的轴心在同一水平线上，用水银压差计测定压差。测得，当A，cmh13=∆B两管通过（1）为水时；（2）为煤气时，试分别求压差。解：（1）hphpHgBA∆γ∆γ+=+kpahppHgBA06.16=−=−∆γγ）（13（2）hppHgBA∆γ+=kpahppHgBA34.17==−∆γ22.复式测压计中各液面的高程为：。，，，mmm5.26.00.3321=∇=∇=∇5545.30.1pmm，求，=∇=∇解：0212343455=∇−∇−∇−∇+∇−∇−∇−∇+）（）（）（）（HgHgpγγγγkpap4775=23.一直立煤气管，在底部测压管中测得水柱差=10mm，1h在H=20高处的测压管中测得水