工程流体力学答案解析..

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1、工程流体力学习题详解第一章流体的物理性质【1－1】500cm3的某种液体，在天平上称得其质量为0.453kg，试求其密度和相对密度。【解】【1－2】体积为5m3的水，在温度不变的条件下，当压强从98000Pa增加到4.9×105Pa时，体积减少1升。求水的压缩系数和弹性系数。【解】由压缩系数公式【1－3】温度为20℃，流量为60m3/h的水流入加热器，如果水的体积膨胀系数βt=0.00055K-1，问加热到80℃后从加热器中流出时的体积流量变为多少？【解】根据膨胀系数则习题1-4图油δuyx【1－4】图

2、中表示浮在油面上的平板，其水平运动速度为u=1m/s，δ=10mm，油品的粘度μ=0.9807Pa·s，求作用在平板单位面积上的阻力。【解】根据牛顿内摩擦定律rz习题1-5图u则【1－5】已知半径为R圆管中的流速分布为式中c为常数。试求管中的切应力τ与r的关系。【解】根据牛顿内摩擦定律则第二章流体静力学题2－1图HABCpah1h2h3h4空气空气D【2－1】容器中装有水和空气，求A、B、C和D各点的表压力？【解】题2－2图paCpa30cm10cmhAB水水银【2－2】如图所示的U形管中装有水银与水，

3、试求：(1)A、C两点的绝对压力及表压力各为多少？(2)求A、B两点的高度差h？【解】(1)(2)选取U形管中水银的最低液面为等压面，则水油Hph1h2R题2－3图得【2－3】在一密闭容器内装有水及油，密度分别为ρw及ρo，油层高度为h1，容器底部装有水银液柱压力计，读数为R，水银面与液面的高度差为h2，试导出容器上方空间的压力p与读数R的关系式。【解】选取压力计中水银最低液面为等压面，则得【2－4】油罐内装有相对密度为0.7的汽油，为测定油面高度，利用连通器原理，把U形管内装上相对密度为1.26的甘油

4、，一端接通油罐顶部空间，一端接压气管。同时，压力管的另一支引入油罐底以上的0.4m处，压气后，当液面有气逸出时，根据U形管内油面高度差△h=0.7m来计算油罐内的油深H=?p00.4mp压力气体题2－4图△hH【解】选取U形管中甘油最低液面为等压面，由气体各点压力相等，可知油罐底以上0.4m处的油压即为压力管中气体压力，则得A··B1m△h题2－5图【2－5】图示两水管以U形压力计相连，A、B两点高差1m，U形管内装有水银，若读数△h=0.5m，求A、B两点的压力差为多少？【解】选取U形管内水银最低液面

5、为等压面，设B点到水银最高液面的垂直高度为x，则得THHpadoyx'dDCPyDyCdL题2－6图【2－6】图示油罐发油装置，将直径为d的圆管伸进罐内，端部切成45°角，用盖板盖住，盖板可绕管端上面的铰链旋转，借助绳系上来开启。已知油深H=5m，圆管直径d=600mm，油品相对密度0.85，不计盖板重力及铰链的摩擦力，求提升此盖板所需的力的大小？（提示：盖板为椭圆形，要先算出长轴2b和短轴2a，就可算出盖板面积A=πab）。【解】分析如图所示以管端面上的铰链为支点，根据力矩平衡其中可得hBHH0.4m

6、yCoyDyDP题2－7图【2－7】图示一个安全闸门，宽为0.6m，高为1.0m。距底边0.4m处装有闸门转轴，使之仅可以绕转轴顺时针方向旋转。不计各处的摩擦力，问门前水深h为多深时，闸门即可自行打开？【解】分析如图所示，由公式可知，水深h越大，则形心和总压力的作用点间距离越小，即D点上移。当D点刚好位于转轴时，闸门刚好平衡。即得BR=1m油水H0.5m0.5m1.9mAo汞H等效自由液面o'AxyCC(－)h*=pB/ρogPxPZθP题2－8图【2－8】有一压力贮油箱（见图），其宽度（垂直于纸面方向

7、）b=2m，箱内油层厚h1=1.9m，密度ρ0=800kg/m3，油层下有积水，厚度h2=0.4m，箱底有一U型水银压差计，所测之值如图所示，试求作用在半径R=1m的圆柱面AB上的总压力（大小和方向）。【解】分析如图所示，首先需确定自由液面，选取水银压差计最低液面为等压面，则由pB不为零可知等效自由液面的高度曲面水平受力曲面垂直受力则【2－9】一个直径2m，长5m的圆柱体放置在图示的斜坡上。求圆柱体所受的水平力和浮力。60°水H1mABCDAxF题2－9图（－）【解】分析如图所示，因为斜坡的倾斜角为60

8、°，故经D点过圆心的直径与自由液面交于F点。BC段和CD段水平方向的投影面积相同，力方向相反，相互抵消，故圆柱体所受的水平力圆柱体所受的浮力H水油ABC水的等效自由液面Ax1Ax2(+)(-)h*=poB/ρwg题2－10图【2－10】图示一个直径D=2m，长L=1m的圆柱体，其左半边为油和水，油和水的深度均为1m。已知油的密度为ρ=800kg/m3，求圆柱体所受水平力和浮力。【解】因为左半边为不同液体，故分别来分析AB段和BC段曲面的受力