工程流體力學(xué)杜廣生

（杜廣生）版《工程流體力學(xué)》習(xí)題答案第一章習(xí)題1?解：依據(jù)相對密度的定義：d=匕=噬黑=13-6。p1000式中，pW表示4攝氏度時水的密度。2?解：查表可知，標準狀態(tài)下：p^^=1.976kg/m3，pso=2.927kg/m3，p。=1.429kg/m3，pL25廊/m3，p妒0-804kg/m3，因此煙氣在標準狀態(tài)下的密度為：p=pa+pa+pa11 22 nn=1.976x0.135+2.927x0.003+1.429x0.052+1.251x0.76+0.804x0.05=1.341kg/m33?解：（1）氣體等溫壓縮時，氣體的體積彈性模量等于作用在氣體上的壓強，因此，絕對壓強為4atm的空氣的等溫體積模量：%=4X101325=405.3x103Pa；（2）氣體等熵壓縮時，其體積彈性模量等于等熵指數(shù)和壓強的乘積，因此，絕對壓強為4atm的空氣的等熵體積模量：Ks=kp=1.4x4x101325=567.4x103Pa式中，對于空氣，其等熵指數(shù)為1.4。4?解：根據(jù)流體膨脹系數(shù)表達式可知：dV=a^-V-dT=0.005x8x50=2m3因此，膨脹水箱至少應(yīng)有的體積為2立方米。5-解：由流體壓縮系數(shù)計算公式可知：k一如dpk一如dp1x103+5

(4.9—0.98)x105=0.51x10-9m2/N6?解：根據(jù)動力粘度計算關(guān)系式:^=pv=678x4.28x10-7=2.9x10-4Pa-S7?解：根據(jù)運動粘度計算公式：

旦1.3X10-3v=—= =1.3x10-6m2/sp999.48-解：查表可知，15攝氏度時空氣的動力粘度^=17.8310-Pas，因此，由牛頓內(nèi)摩擦定律可知:F=日AU=17.83x10-6xkx0.2x-°L=3.36x10-3N

h 0.0019.解：如圖所示，高度為h處的圓錐半徑：r=htana，則在微元高度dh范圍內(nèi)的圓錐表面積:dhdA=2nr-cosa2兀dhdA=2nr-cosa dhcosa由于間隙很小，所以間隙內(nèi)潤滑油的流速分布可看作線性分布，則有:d^^o^①htanaV=5=T= 5則在微元dh高度內(nèi)的力矩為:°htana2兀htan以 otan3以,?dM=tdA-r=p dh-htana=2兀日 h3dh5cosa 5cosa因此，圓錐旋轉(zhuǎn)所需的總力矩為:①tan3ai ①tan3aH4M=JdM=2兀旦 h3dh=2K^—-5cosa 5cosa410.解：n兀Ddoody5潤滑油與軸承接觸處的速度為doody5由于間隙很小，所以油層在間隙中沿著徑向的速度分布可看作線性分布，即:o?則軸與軸承之間的總切應(yīng)力為：T=tA=日如兀Db5o2克服軸承摩擦所消耗的功率為：P=To=p忑-兀Db5因此，軸的轉(zhuǎn)速可以計算得到：60o 60:P5 60 :50.7x103x0.8x10-3 .n= = . = =2832.16r/min兀D兀D日兀Db3.14X0.20.245X3.14X0.2x0.3

11.解:2兀n2kx90°根據(jù)轉(zhuǎn)速n可以求得圓盤的旋轉(zhuǎn)角速度：g可=>k=3兀如圖所示，圓盤上半徑為r處的速度：。=姑,，由于間隙很小，所以油層在間隙中沿著軸向的速度分布可duU看作線性分布，即：丁=如dyo則微元寬度dr上的微元力矩:TOC\o"1-5"\h\zdM=tdA-r=日半2兀rdr-r=2兀日*r3dr=6兀2gr3dro o o因此，轉(zhuǎn)動圓盤所需力矩為:D口2,. 口（D2）4 0.4 0.234M=JdM=6兀2Jr3dr=6k2（——=6x3.142x x =71.98 N-m0 0 4 0.23x10-3 40解：摩擦應(yīng)力即為單位面積上的牛頓內(nèi)摩擦力。由牛頓內(nèi)摩擦力公式可得:\o"CurrentDocument"du u 4t=g——=pvm=885x0.00159x =2814.3Pady0 2x10-3解：活塞與缸壁之間的間隙很小，間隙中潤滑油的速度分布可以看作線性分布。間隙寬度：0=D-^=152,6152,4x10-3=0.1x10-3m因此，活塞運動時克服摩擦力所消耗的功率為:A A因此，活塞運動時克服摩擦力所消耗的功率為:U U2P=Tu=tAu=^o兀dLu=pv兀dL—62=920x0.9144x10-4x3.14x152.4x10-3x30.48x10-2x =4.42kW0.1x10-3解：dw對于飛輪，存在以下關(guān)系式：力矩M=轉(zhuǎn)動慣量尹角加速度口，即M=寫2kn2kx600“圓盤的旋轉(zhuǎn)角速度：w=3y=F=20k圓盤的轉(zhuǎn)動慣量：J=mR2=GR2式中，m為圓盤的質(zhì)量，R為圓盤的回轉(zhuǎn)半徑，G為圓盤的重量。g

角加速度已知：a=0.02rad/s2d—e.d①5dm ud3L粘性力力矩：M=Tr=TA—=^^—兀dL—=20兀2 ，式中，T為粘性內(nèi)摩擦力，d為軸的直徑，L2 6 2 46為軸套長度，6為間隙寬度。因此，潤滑油的動力粘度為：Ja GR2a6500x(30x10-2)2x0.02x0.05x10-3u= = = =0.2325Pa-s20兀2d3L5g兀2d3L5x9.8x3.142x(2x10-2)3x5x10-2兀2萃"解：4。cos0查表可知，水在20攝氏度時的密度：P=998kg/m3，表面張力：。=0.0728N/m，則由式h=—Pgd可得，4。cos04x0.0728xcos10h= = =3.665x10-3mPgd 998x9.8x8x10-34。cos0Pgd解：4。cos0Pgd查表可知，水銀在20攝氏度時的密度：P=13550kg/m3，表面張力：。=0.465N/m，則由式h=可得，i4。cos04x0.465xcos140h= = =-1.34x10-3mPgd 13550x9.8x8x10-3負號表示液面下降。第二章習(xí)題解:因為，壓強表測壓讀數(shù)均為表壓強，即PA=2.7x104Pa，pB=-2.9x104Pa因此，選取圖中1-1截面為等壓面，則有：Pa=PB+PHggh，查表可知水銀在標準大氣壓，20攝氏度時的密度為13.55x103kg/m3p-p (2.7+2.9)x104八…因此，可以計算h得到：h=AB= — =0.422mpg13.55x103x9.8解：由于煤氣的密度相對于水可以忽略不計，因此，可以得到如下關(guān)系式：p=p2+p水gh2（1） p=p1+p水g.（2）由于不同高度空氣產(chǎn)生的壓強不可以忽略，即1,2兩個高度上的由空氣產(chǎn)生的大氣壓強分別為Pa1和Pa2,并且存在如下關(guān)系：Pa「Pa2=PagH（3）而煤氣管道中1和2處的壓強存在如下關(guān)系：P1=P2+P煤氣gH（4）聯(lián)立以上四個關(guān)系式可以得到：P水g（七-h2）+PagH=p煤氣gH即：p =p+"1一h=1.28+1000x（100-115）x10-3=0.53kg/m3煤氣aH 20解：如圖所示，選取1-1截面為等壓面，則可列等壓面方程如下:p+pgh=p+pghA水1aHg2因此，可以得到：Pa=p+pHgh；p水gh1=101