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1、工程流體力學(xué)課后習(xí)題答案孔瓏第四版第2章流體及其物理性質(zhì)42-142-342-462-562-662-772-872-982-1182-1292-1392-14102-15102-1611第3章 流體靜力學(xué)123-1123-2123-3133-5133-6143-9143-10153-21183-22193-23203-25203-2720第4章 流體運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)224-2224-5224-6234-8234-11244-12244-14244-22254-24264-2627第6章作業(yè)286-1286-3296-7296-10296-11306-12316-173132第2章流體及其物
2、理性質(zhì)2-1已知某種物質(zhì)的密度=2.94g/cm3,試求它的相對(duì)密度d?!?.94】解:=2.94g/cm3=2940kg/m3,相對(duì)密度d=2940/1000=2.942-2已知某廠1號(hào)爐水平煙道中煙氣組分的百分?jǐn)?shù)為,(CO2)=13.5%(SO2)=0.3%,(O2)=5.2%,(N2)=76%,(H2O)=5%。試求煙氣的密度。解:查課表7頁(yè)表2-1,可知(CO2)=1.976kg/m3,(SO2)=2.927kg/m3,(O2)=1.429kg/m3,(N2)=1.251kg/m3,(H2O)=1.976kg/m3,(CO2)=1.976kg/m3,2-3上題中煙氣的實(shí)測(cè)溫度t=170
3、,實(shí)測(cè)靜計(jì)示壓強(qiáng)Pe=1432Pa,當(dāng)?shù)卮髿鈮篜a=100858Pa。試求工作狀態(tài)下煙氣的密度和運(yùn)動(dòng)粘度?!?.8109kg/m3,2.86910-5s】解:1)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下為1狀態(tài),則p1=101325pa,T1=273K,1=1.341kg/m3工作狀態(tài)下為2狀態(tài),則p2=pa-pe=100858-1432=99416pa,T2=273+170=443K,則根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,可知帶入數(shù)值,可得工作狀態(tài)下2=0.8109kg/m32) 運(yùn)動(dòng)粘度,與課本14頁(yè)例題2-4題比較先求出每一種氣體在170時(shí)的動(dòng)力粘度,利用蘇士蘭公式,課本12頁(yè)。黏度(標(biāo)態(tài)下)工作溫度T(K)S黏度(工況下)二氧
4、化碳14.844325423.13136019二氧化硫11.644330618.53601422氧氣19.244312527.80978196氮?dú)?7.644310425.07427072水8.9344396116.22411924利用公式2-19求出混合氣體在工況下的動(dòng)力黏度:分子量分子量開(kāi)平方黏度分子分母0.135446.63 23.1320.71 0.90 0.003648.00 18.540.44 0.02 0.052325.66 27.818.18 0.29 0.76285.29 25.07100.82 4.02 0.005184.24 16.220.34 0.02 130.50 5
5、.26 工況動(dòng)力黏度24.83 工作狀態(tài)下的動(dòng)力黏度為工作狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)粘度2-4當(dāng)壓強(qiáng)增量為50000Pa時(shí),某種液體的密度增長(zhǎng)0.02%,試求該液體的體積模量。2-5絕對(duì)壓強(qiáng)為3.923105Pa的空氣的等溫體積模量和等熵體積模量各等于多少?2-6充滿(mǎn)石油的油槽內(nèi)的壓強(qiáng)為4.9033105Pa,今由槽中排出石油40kg,使槽內(nèi)壓強(qiáng)降到9.8067104Pa,設(shè)石油的體積模量K1.32109 Pa。試求油槽的體積。 2-7流量為50m3/h,溫度為70的水流入熱水鍋爐,經(jīng)加熱后水溫升到90,而水的體脹系數(shù)av=0.000641/,問(wèn)從鍋爐中每小時(shí)流出多少立方米的水?解: 50*0.000641
6、*20=0.64m3/hV+0.64=50.64m3/h答:50.64m3/h2-8壓縮機(jī)壓縮空氣,絕對(duì)壓強(qiáng)從9.8067104Pa升高到5.8840105Pa,溫度從20升高到78,問(wèn)空氣體積減少了多少?2-9解:油的動(dòng)力粘度,密度,則油的運(yùn)動(dòng)粘度。答:略2-10設(shè)空氣在0時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度0=13.210-6m2/s,密度0=1.29kg/m3。試求在150時(shí)空氣的動(dòng)力粘度。課本12頁(yè)公式2-18,蘇士蘭公式查表2-6 S=111K T=273+150=423K答:略2-11解:課本15頁(yè)公式2-21 2-12一平板距離另一固定平板0.5mm,兩板間充滿(mǎn)液體,上板在每平方米上有2N的力作用下以0
7、.25m/s的速度移動(dòng),試求該液體的粘度。解 2-13已知?jiǎng)恿瑒?dòng)軸承的軸直徑d=0.2m,轉(zhuǎn)速n=2830r/min,軸承內(nèi)徑D=0.2016m,寬度l=0.3m,潤(rùn)滑油的動(dòng)力粘度=0.245Pas,試求克服摩擦阻力所消耗的功率。解:速度梯度:摩擦阻力:克服摩擦阻力所消耗的功率:2-142-15直徑為5.00cm的活塞在直徑為5.01cm的缸體內(nèi)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)潤(rùn)滑油的溫度由0升高到120時(shí),求推動(dòng)活塞所需的力減少的百分?jǐn)?shù)。用圖1-5中相對(duì)密度d=0.855的原油的粘度進(jìn)行計(jì)算。2-16內(nèi)徑為10mm的開(kāi)口玻璃管插入溫度為20的水中,已知水與玻璃的接觸角=10o。試求水在管中上升的高度。第3章 流體
8、靜力學(xué)3-1如圖2-34所示,煙囪高H=20m,煙氣溫度Ts=300,壓強(qiáng)ps,試確定引起火爐中煙氣自動(dòng)流通的壓強(qiáng)差。煙氣密度可按下式計(jì)算:s=(1.25-0.0027ts)kg/m3,空氣的密度a=1.29)kg/m3 3-2解:如圖示,分別在等壓面1-2,3-4處列平衡方程,因?yàn)?,所?答:略3-33-4如圖所示,U形管壓差計(jì)與容器A連接,已知h1=0.25m,h2=1.61m,h3=1m。求容器A中水的絕對(duì)壓強(qiáng)和真空。絕對(duì)壓強(qiáng)=33352.2pa真空PV=101325-33352.2=67972.8pa3-5解:有壓力引起的壓強(qiáng)如圖示,在等壓面1-2處列平衡方程,因?yàn)?,所以,所以答:?
9、-6 得h4=1.28米3-9一雙杯式微壓計(jì)如圖249所示,A、B兩杯的直徑均為d50mm,用U形管連接,U形管的直徑d25mm,A杯中盛有酒精,密度P1870 k8m3,B杯中盛有煤油,密度P2830kgm3,當(dāng)兩杯的壓強(qiáng)差為零時(shí),酒精煤油的分界面在oo線(xiàn)上,試求當(dāng)兩種液體的分界面上升到o一o的位置,h280mm時(shí)壓強(qiáng)差為多少? 3-10=366284pa2-11(1) (2)作業(yè)存在的主要問(wèn)題:l 答題格式不規(guī)范,必須的公式、圖表以及一些符號(hào)說(shuō)明沒(méi)有在答案中體現(xiàn)。l 個(gè)別學(xué)生只列公式,不計(jì)算,直接將題后答案搬上去。甚至有同學(xué)將一道題的答案寫(xiě)在了兩道題的結(jié)果上。l 存在較為嚴(yán)重的抄襲現(xiàn)象。l
10、 書(shū)中答案未必正確,不要迷信書(shū)中結(jié)果。流體力學(xué)作業(yè) 第3章 3-21解:設(shè)閘門(mén)寬為,則左側(cè)水體作用在閘門(mén)上的總壓力為,其作用點(diǎn)位置右側(cè)水體作用在閘門(mén)上的總壓力為其作用點(diǎn)位置當(dāng)閘門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟時(shí),力和對(duì)O點(diǎn)的力矩相等,即,所以3-223-23如圖示,作用在上半球體上的壓強(qiáng)左右對(duì)稱(chēng),所以總壓力的水平分力為零。根據(jù)壓力體的概念,上半球體的壓力體如圖陰影部分所示。垂直分力方向向上,其大小為3-253-27第4章 流體運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)4-2解:平面流動(dòng)的速度分布為,則其流線(xiàn)方程為,則,所以,即:,方程兩邊積分得:,所以流線(xiàn)方程為4-5解:流場(chǎng)的速度分布為(1) 流動(dòng)屬于三維流動(dòng)(2) 同理可得: 所以,m
11、2/s,m2/s,m2/s答:4-6解:(1) 該流動(dòng)屬于三維流動(dòng),(2) 流場(chǎng)的速度分布為,所以,4-8查課本P7表2-2可知100時(shí),標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下空氣的密度,標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為,溫度為100時(shí),密度為根據(jù)氣體狀態(tài)方程可知4-11由空氣預(yù)熱器經(jīng)兩條管道送往鍋爐噴燃器的空氣的質(zhì)量流量qm=8000/h,氣溫400,管道截面尺寸均為400600mm。已知標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(0,101325Pa)下空氣的密度。=1.29/m3,求輸氣管道中空氣的平均流速。4-12比體積=0.3816 m3/的汽輪機(jī)廢汽沿一直徑do=100mm的輸氣管進(jìn)入主管,質(zhì)量流量qm=2000/h,然后沿主管上的另兩支管輸送給用戶(hù)。已知用戶(hù)
12、的需用流量分別為qm1=500/h,qm2=1500/h,管內(nèi)流速均為25 m/s。求輸氣管中蒸汽的平均流速及兩支管的直徑d1、d2。4-14忽略損失,求圖3-27所示文丘里管內(nèi)的流量。4-22如圖所示,離心式水泵借一內(nèi)徑d=150mm的吸水管以q=60m3/h的流量從一敞口水槽中吸水,并將水送至壓力水箱。設(shè)裝在水泵與吸水管接頭上的真空計(jì)指示出負(fù)壓值為39997Pa。水力損失不計(jì),試求水泵的吸水高度Hs。4-24連續(xù)管系中的90o漸縮彎管放在水平面上,管徑d1=15cm,d2=7.5cm,入口處水平均流速v1=2.5m/s,靜壓pe1=6.8610 Pa(計(jì)示壓強(qiáng))。如不計(jì)能量損失,試求支撐彎
13、管在其位置所需的水平力。解:取進(jìn)口表面1-1、出口表面2-2和漸縮彎管內(nèi)表面內(nèi)的體積為控制體,建立坐標(biāo)系,如圖所示。由質(zhì)量守恒定律可知:,所以,在進(jìn)口1-1和出口2-2表面列伯努利方程,忽略?xún)山孛娴母叨扔绊?。,所以設(shè)支撐管對(duì)流體的水平和豎直方向上的作用力分別為、,由動(dòng)量定理得:所以所以力與水平線(xiàn)之間的夾角1584-26如圖3-35所示,相對(duì)密度為0.83的油水平射向直立的平板,已知V0=20m/s,求支撐平板所需的力F。解:取射流的自由表面、平板壁面和虛線(xiàn)內(nèi)的圓柱面所包圍的體積為控制體。如圖所示,建立坐標(biāo)系。設(shè)支撐平板所需的力為,在平板壁面處流體的速度為0,由動(dòng)量定理得:(負(fù)號(hào)表示方向與流速方
14、向相反)第6章作業(yè)6-1解:層流流動(dòng)的速度分布公式為,而管內(nèi)平均流速為,依題意得:在半徑為時(shí),即,化簡(jiǎn)得,即,所以,。6-3解:查表得:10時(shí)水的密度為,運(yùn)動(dòng)粘度為。因?yàn)橥牧髁鲃?dòng)時(shí),所以。所以凝汽器中水的總流量為6-7解:流動(dòng)的雷諾數(shù)為,所以流動(dòng)為層流。所以沿程損失系數(shù),所以每米管長(zhǎng)上的沿程損失為6-10解:流速為流動(dòng)的雷諾數(shù),為湍流流動(dòng)。管子的相對(duì)粗糙度,查穆迪圖得,所以沿程損失為6-11解:管中重油的流速為,所以流動(dòng)的雷諾數(shù),為層流流動(dòng)。在壓力油箱液面和噴油器前的截面處列伯努力方程(若不考慮局部損失):,所以所以噴油器前重油的計(jì)時(shí)壓差為6-12解:管中流速為,所以流動(dòng)的雷諾數(shù)為,為層流流動(dòng)。在壓力油箱液面和輸油管終端
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