工程流體力學(xué)部分習(xí)題答案

1、1-3 在溫度不變的條件下，體積為5啟的某液體，壓強(qiáng)從0. 98 X 105Pa增加到4.9 X 105Pa,體積減小了1.0 X 10 3m3,求 其體積彈性模量。解:Ap(4.9 - 0. 98) X 105oK 二-V二-5 X :二 1.965 X 109PaAV( - 1.0 X 103)1-7加熱爐煙道入口處煙氣的溫度匕二900C,煙氣經(jīng)煙道及其中設(shè)置的換熱器后，至煙道出口溫度下降為匕=500C,若煙氣在0C時(shí) 的密度Po二1-28kg/m3,求煙道入口與煙道出口處煙氣的密度。解:P入二Po1 + ati1.281273X 9001.280. 298kg/m3P出二0. 452kg

2、/m31 * 273X 5001-9如圖所示，液面上有一面積為1200m2的平板以0. 5m/s的速度做水平運(yùn)動(dòng)，平板下液面分兩層，動(dòng)力黏度和厚度分別為T| 1 二 0.142Pa s, hi = 1.0mm, T| 2 二 0. 235Pa s，h2 = 1.4mm,求作用在平板上的內(nèi)摩擦力。解:dyidu】dy2 TOC o 1-5 h z IIu - uu - 0巧二打2hih2解得：u* = 0. 23m/sIduu - uF 二 11 A = 11 A dyhi40. 5 - 0. 23二 1.042 X 1200 X 10 _ 4 X 二 4. 6N1.0 X 10 _ 31-12

3、如圖所示，氣缸直徑S = 16cm,活塞直徑D2二15.95cm,高 H = 15c叫 質(zhì)量m二0.97kg,若活塞以勻速0. 05m/s在氣缸內(nèi)下降， 試求油的動(dòng)力黏度為多少？解：F 二 G 二 t A129.060. 97 X 10_15 X 10 4 X 15. 95 X 3. 14129.06 X (1 X 102T dydu0. 050. 645Pa s2-2已知單位質(zhì)量流體所支的質(zhì)量力為fx = zy, fy = ax乙代=bxy, 試問在該質(zhì)量力作用下流體能否平衡。解：j （fxdx + fydy + fzdz） = yj （寮 x + 牛 y + 詈dz = y設(shè)- n 二 a

4、bxyz。（一 口）_ I _ f _- 一 abyz 一 fx - yz3x3( - n)abxz 二 fv 二 bxzaya( n)If二 abxy 二 fz 二 axydz當(dāng)a二b二1時(shí)，存在該質(zhì)量力作用下的流體平衡，其他則不存在。2-4如圖2-27所示，氣柜1與氣柜2內(nèi)充滿空氣，若測(cè)壓計(jì)A的讀 數(shù)為2. 1atm,真空計(jì)C的讀數(shù)為78mmHg,大氣壓為試問安裝在 氣柜1上而露在氣柜2中的測(cè)壓計(jì)讀數(shù)是多少？解：P1 = PA + P0P2 二 P0 - PCPB - P1 - P2 二(PA + P0)-(P0 - P0)78二 Pa + Pc 二 + 2.1 2. 202atm7602

5、-7如圖所示，一定面積為b X b = 200 X 200mm2的容器，質(zhì)量 mi = 4kg,裝水深度h二150mm,在質(zhì)量為25kg的物體的托東西啊沿 平面滑動(dòng)，若容器與平面間的摩擦系數(shù)口二0.3,問欲保證在此情況 下容器內(nèi)水不致溢出，則容器的高度H至少是多少？解：建立如圖所示的坐標(biāo)系做等加速水平直線運(yùn)動(dòng)容器中流體自由面方程為：axZs 二g容器最左側(cè)X二- b/2處，ZsL二詈，液體最高，貝I假設(shè)，繩子上的拉力為T對(duì)容器和水，進(jìn)行受力分析：T - U (mo + mjg 二(m()+ mja其中，mo 二 pb務(wù)二 1000 X 0.2 X 0.2 X 0. 15kg 二 6kg對(duì)重物血

6、，進(jìn)行受力分析：m2g 一 T 二 rri2a則m2g 一 U (m0 + mjg 二(叱 + g + m2)a可求得：m2g 一口 (mo + mjg3 m()+ mi + m2則Hmin = h + zsL = 0. 213m2-9如圖所示的倒裝差壓計(jì)，油的密度為d二0. 86, hj = 165cm, h2 = 25cm, h3 = 50cm,求Px - Py的值。解:Px = Pi + P ghiPy 二 P2 + pg(hi + h2 - h3)兩式相減得：Px - Py 二 Pl - P2 - P (h2 - h3)又P1 二 P2 + P gh2所以Px - Py 二 P gh2

7、 - P g(h2 - h3) = p g(dh2 - h2 - h3)二 1000 X 9.81 X (0.86 X 25 - 25 + 50) X 10 _ 2Pa二 4561 Pa2-11如圖所示，液體轉(zhuǎn)速計(jì)有一個(gè)直徑為白的圓筒、活塞蓋和連通 的直徑為d2的兩支豎直支管構(gòu)成。轉(zhuǎn)速計(jì)內(nèi)裝有液體，兩豎直支管離 轉(zhuǎn)軸的距離為R,當(dāng)旋轉(zhuǎn)角速度為3時(shí)，活塞比精致時(shí)下降了 h,試 證明：to2(R2 -尿/8)h 二S1 +護(hù)就解:建立如圖所示的坐標(biāo)系A(chǔ)i：di管截面積，Ai二 抑A2： d2管截面積，A2202口7dH:容器旋轉(zhuǎn)前后，氏管內(nèi)液面上升高度H：考慮活塞重力時(shí)，*管和白管內(nèi)液面高度差P

8、gAHAi 二 Gpistonh:容器旋轉(zhuǎn)前后，di管內(nèi)液面下降高度hAi = 2HA2由壓強(qiáng)差公式dp 二 p (fXdx + fydy + f2dz)二 p (frdr + f ed 6 + fzdz) 其中，fr 二一(一 W2r)二 co2r, f e = 0, fz 二-gdp = p (fxdx + fydy + fzdz)二 p (co2rdr - gdz)積分得：PLeft 二 PRight+ C-(H +Gpiston + PoAl 二邊界條件仁ch管自由面處，r二R, z = H + AH, P = Po邊界條件厶S管活塞處，活塞上下受力平衡應(yīng)用邊界條件1,由Po 二 P

9、g可求得:C 二 Po 一 P g應(yīng)用邊界條件2di2p 2 n rdrodi二 2np2 2co rz+2gh rdr + 2 n Cdi2 rdr0co2df64gdi2 rdr0co2r3+2gnd?則有:Piston + P0A1 =nd? nd? P gAH- + Po+64gn + 4Po - Pg2q 1n223201n2q1n4gpo201n21d2342C11n6gAH(H21d23ghp6g22pp2q 123g6g21 d236g222ghpghdi- 8gh一2g g p222-14如圖所示，一個(gè)U型管自身軸旋轉(zhuǎn)，兩豎直管離轉(zhuǎn)軸的距離分 別為Ri和R2,兩液面差為Ah,若陷=0.08m, R2 = 0. 20m, Ah = 0. 06m, 求旋轉(zhuǎn)角速度3解：如圖建立坐標(biāo)系邊界條件仁左管液面最高處，二R2, Z =