章流体运动习题解答喀蔚波第二版

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1、第二章流体的流动习题解答2-1注射器活塞的面积为1.2cm2，注射针头截面积为1.0mm2，当注射器水平放置时，用4.9N的力推动活塞移动了4.0cm.问药液从注射器中流出所用的时间为多少？解：设针管活塞处为点1，针头为点2，根据伯努利方程可得(水平管)由于S1>>S2，针管活塞处的流速为二阶小量，可以忽略所以两点的压强差为，由得所以2-2已知微风、强风、大风、暴风、12级飓风的风速分别为：3.4~5.4、10.8~13.8、17.2~20.7、24.5~28.4、32.7~36.9m·s-1，空气密度取1.25kg·m-3试求它们的动压(用kg·m-2表示)，并分析相对应的陆地地面可能

2、的物体征象.解：由动压公式：得微风的动压为：0.723~1.82kg·m-2.陆地地面可能的物体征象：树叶与微枝摇动不息，旌旗展开.同理可得：强风的动压为：7.29~11.9kg·m-2.陆地地面可能的物体征象：大树枝摇动，电线呼呼有声，打伞困难.大风的动压为：18.5~26.8kg·m-2.陆地地面可能的物体征象：树枝折断，逆风行进阻力甚大.暴风的动压为：37.5~50.4kg·m-2.陆地地面可能的物体征象：坚固的房屋也有被毁坏的可能，伴随着广泛的破坏.12级飓风动压为：66.8~86.8kg·m-2.陆地地面可能的物体征象：大树可能被连根拔起，大件的物体可能被吹上天空，破坏力极大.

3、2-3一稳定的的气流水平地流过飞机机翼，上表面气流的速率是80m·s-1，下表面气流的速率是60m·s-1.若机翼的面积为8.0m2，问速率差对机翼产生的升力为多少?空气的平均密度是l.25kg·m-3.解：根据伯努利方程，上下两表面因速率差产生的压强差为2-4水管里的水在绝对压强为4.0×l05Pa的作用下流入房屋，水管的内直径为2.0cm，管内水的流速为4.0m·s-1，引入5m高处二层楼浴室的水管内直径为1.0cm.求浴室内水的流速和压强.解：设室外水管截面积为S1，流速为v1；浴室小水管的截面积为S2，流速为v2。水可视为理想流体，由连续性方程可得小水管中流速根据伯努利方程有得小

4、水管中的压强：2-5图2-15是人主动脉弓示意图.血液从升主动脉1经主动脉弓流向降主动脉5，方向改变约180°.主动脉弓上分支出头臂干动脉2，左颈总动脉3和左锁骨下动脉4.设所有管截面均为圆形，管直径分别为d1=2.5cm，d2=1.1cm，d3=0.7cm、d4=0.8cm、d5=2.0cm.已知平均流量分别为Q1=6.0×10-3m3·min-1、Q3=0.07Q1、Q4=0.04Q1、Q5=0.78Q1.试求：(1)2的平均流量Q2；(2)各管的平均速度(用cm·s-1表示).解：(1)血液按不可压缩流体处理，由连续性方程可得Q1=Q2+Q3+Q4+Q5管2的流量为Q2=Q1－(Q

5、3+Q4+Q5)=Q1－(0.07+0.04+0.78)Q1=0.11Q1=6.6×10-4m3·min-1(2)各管的平均速度为2-6矿山排风管将井下废气排入大气.为了测量排风的流量，在排风管出口处装有一个收缩、扩张的管嘴，其喉部处装有一个细管，下端插入水中，如图2-16所示.喉部流速大，压强低，细管中出现一段水柱.已知空气密度ρ＝1.25kg·m-3，管径d1＝400mm，d2＝600mm，水柱h＝45mm，试计算体积流量Q.解：截面1－1的管径小，速度大，压强低；截面2－2接触大气，根据伯努利方程有：利用连续方程，由上式得细管有液柱上升，p1低于大气压，有(r¢是水的密度)，因此由

6、d1＝400mm、d2＝600mm、ρ＝1.25kg·m-3、r¢＝1.0×103kg·m-3、h＝45mm、g=9.8m·s-2，可算得v1=29.7m·s-1，Q=3.73m3·s-1          2-7一开口大容器，在底部有一小孔，截面积为1.0cm2，若每秒向容器注入0.40L的水，问容器中水深可达多少？解：选择大容器水面1处和底部小孔2处列伯努利方程，选定经小孔2处的水平面为参考水平面将v1=0，h1=h，h2=0，p1=p2=p0，Q=0.40×10-3m3•s-1，S2=1.0×10-4m2等代入伯努利方程得  ，  以此代入连续性方程，有              

7、                      2-8密闭大容器底侧开有小孔A，水深h1和压强计指示h2如图2-17所示.求水从小孔A流出的速度.解：选择大容器内B水面和小孔A处列伯努利方程(以小孔A处为参考水平面)有：由压强计得        由         vB=0，hB=h1，hA=0，pA=p0，     可求得水从小孔A流出得速度                    2-9用如图2-18所示的采集气体装置，如果U型管压强