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工程流體力學課后習題參考答案周云龍洪文鵬教材版.doc

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工程流體力學課后習題參考答案周云龍洪文鵬教材版.doc

工程流體力學 課后習題參考答案工程流體力學(第二版)中國電力出版社 周云龍洪文鵬 合編一、緒論1-1 kg/m31-2 kg/m31-3 m3/h1-4 1/Pa1-5 Pas1-6 m2/s1-7 (1)m/s1/s(2)Pas(3) Pa1-8 (1)(Pa)(2)(Pa)1-9 (1) (N)(2) (Pa)(3)1-10 PasPas1-11 ( Nm)1-12 m/sm2NkW1-13 Pasm2NkW1-14 1-15 m2N1-16 m2m/sr/min1-17PasN1-18 由1-14的結(jié)果得Nm1-19 1-20 mm1-21 mm二、流體靜力學2-1kPa2-2PaPa2-3 且m(a) PaPa(b) PaPa(c) PaPa2-4 設(shè)A點到下水銀面的距離為h1,B點到上水銀面的距離為h2即m2-5kg/m3Pa2-6 Pa2-7(1)kPa(2) PakPa2-8設(shè)cmmmkPa2-9 (1)Pa(2)cm2-10Pam2-11整理得m2-12 Pa2-13 cm2-14 2-15整理:kPa2-16設(shè)差壓計中的工作液體密度為Pam2-17 Pa2-18kPa2-19 (1) N(2) N2-21 設(shè)油的密度為NNN對A點取矩m(距A點)2-22 設(shè)梯形壩矩形部分重量為,三角形部分重量為(1)(kN)(kN)m(2)kNm<kNm穩(wěn)固2-23 總壓力F的作用點到A點的距離由2-24 mm2-25 Nm(距液面)2-26Nm(距液面)或m(距C點)2-27第一種計算方法:設(shè)水面高為m,油面高為m;水的密度為,油的密度為左側(cè)閘門以下水的壓力:N右側(cè)油的壓力:N左側(cè)閘門上方折算液面相對壓強:(Pa)則:N由力矩平衡方程(對A點取矩):解得:(N)第二種計算方法是將左側(cè)液面上氣體的計示壓強折算成液柱高(水柱高),加到水的高度中去,然后用新的水位高來進行計算,步驟都按液面為大氣壓強時計算。m閘門左側(cè)所受壓力:N作用點:m閘門右側(cè)所受壓力:N作用點:m由力矩平衡方程:(對A點取矩)解得:N2-28NN2-29C點的測壓管水面的距離mkPa2-30A點:NB點:N2-31 NN2-32Nm3NN2-33 (1) (2)(3)2-34 (1) kN(2) 2-35 (1) m(2) 設(shè)在外載荷的作用下,室內(nèi)的水面又升高了解得m三、流體動力學基礎(chǔ)3-1 3-2 3-33-4即積分得時,過P(-1,-1)點,流線方程為3-53-6即積分得3-8(1)連續(xù)(2)連續(xù)(3)不連續(xù)(4)連續(xù)3-103-11積分得3-122m/s3-131.5m3-1462mm3-150.17m3-16231cm23-17 (1)12600Pa(2)-29400Pa3-18 設(shè)水箱液面為0-0,管道入口截面為1-1,管道最高處截面為2-2,管道出口截面為3-3解得m/sm3/s,Pa,Pa,m/s代入數(shù)據(jù)得m,Pa,Pa,代入數(shù)據(jù)得mm3-1923.52kPa3-201.08m/s3-210.0243m3/s3-22,設(shè)水銀差壓計左端入口壓強為,則Pa由得m/s代入數(shù)據(jù)解得Pa3-23 m/sm3/s3-24 m,整理得mm,Pa,Pa,代入數(shù)據(jù)解得mm,Pa,Pa,代入數(shù)據(jù)解得m比較,所以不發(fā)生汽化的最大直徑為mmm3-253.89m3/s3-266663.68N3-270.0028m3/s3-29 設(shè)水深為2m處過流斷面為1-1,水深1.5m處過流斷面為2-2,取1-1、2-2及水面和固體邊界為控制面??刂泼鎯?nèi)的水體沿水平方向受到的外力有:底坎對水流的反作用力;水流作用在斷面1-1和2-2上的壓力;動量修正系數(shù)。則沿流向建立動量方程得:所以:(a)1-1和2-2均為緩變流過水斷面,故NN在1-1和2-2列伯努利方程:(b)又由連續(xù)性方程:得代入(b)式解得:m/s所以,m/sm3/s將已知數(shù)代入(a)式得:N是的反作用力,故的大小為22406.86N,方向水平向右。四、不可壓縮流體的有旋流動和二維無旋流動4-1 (1)無旋(2)有旋(3)無旋(4)有旋4-2(1)不存在勢函數(shù)也不存在流函數(shù)(2)改為這樣既存在勢函數(shù)也存在流函數(shù)4-3 (1)(2)4-54-6(1)(2)4-7由得4-82m3/s4-9Pa4-101.2m/s五、不可壓縮流體二維邊界層概述5-50.98m3/s5-687.09m/s5-1397.86kW5-1414.36kW5-1513N六、黏性流體的一維定常流動6-1 層流m/sL/smm/sm6-2 (1) 紊流(2)層流6-3 其中則:Pas6-46-5 m/s層流m油柱6-6 m/s紊流查莫迪圖:mH2O6-7 m保持層流m/sL/s6-8 m/sm3/s6-9 設(shè)水箱A的液面為1-1,水箱B液面為2-2(1)式其中:m,Pa,設(shè)入口局部阻力系數(shù)為,彎頭為,突擴為(對應于前面的速度),突縮為(對應于后面的速度),閥門為,出口為代入(1)式,解得m/sL/s6-10 mm/s紊流查莫迪圖m空氣柱kg/m3Pa6-11 (1)式其中,m/s,mH2O代入(1)式,解得m6-12 設(shè)水箱液面為1-1,管道入口截面為A-A,管道出口截面為2-2(1)式(2)式(1)和(2)式聯(lián)立,解得當m時,由(1)式:當m時,與無關(guān)6-14 (1)m/s(2) m原油柱(3)6-15設(shè)圓管直徑為,損失為;正方形邊長為,損失為由于斷面面積相等,即(1)層流,所以(2)在紊流粗糙區(qū),只與有關(guān),所以6-16 設(shè)水箱液面為0-0,噴嘴出口截面為3-3入+門+擴+嘴入+門+擴+嘴)解得:m3/s6-17 設(shè)封閉油箱液面為1-1,開口油箱液面為2-2層流(入+彎+出)+入+彎+出)m6-18 設(shè)水箱液面為1-1,管子出口為2-2,彎頭局部阻力系數(shù)為,閥門為m/sm3/sPa6-19 設(shè)上游水箱液面為1-1,下游水箱液面為2-2紊流查莫迪圖:紊流查莫迪圖:入+擴+門+出入+擴+門+出)m6-20 設(shè)水箱液面為1-1,管道出口截面為2-2mH2O6-21設(shè)水箱液面為1-1,泵入口前截面為2-2m/s層流(入+彎+閥)入+彎+閥)Pa6-22設(shè)煙囪底部截面為1-1,煙囪頂部截面為2-2,Pa,整理得m6-23設(shè)煙囪底部截面為1-1,煙囪頂部截面為2-2,Pa,整理得m/sm3/s6-24,m/s整理得理論值或,m/s理論值6-27設(shè)水箱液面為1-1,管道出口截面為2-2m,kg/m3m/s,入)紊流查莫迪圖:整理得入)Pa6-28 將代入整理得(1)將代入的公式得(2)假設(shè)6-29由伯努利方程得,即設(shè),則若,則6-30 設(shè)自由液面為1-1,高于自由液面3米處管道截面為2-2向上流動:入)則入)Pa向下流動:出)則出)Pa6-31設(shè)水箱液面為0-0,管道出口截面為3-3,m/sm/sm/s整理得入+縮+閥+嘴m6-32 即又則m3/sm3/smH2O6-33 mm/s查莫迪圖:Pa七、氣體一維高速流動 7-9 m/sm/s7-10 設(shè)飛機飛過地面觀察者的水平距離為時,才能聽到聲音m/s則km則時間為s

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