工程流体力学课后答案杨树人主编供参习.docx

第一章流体及其主要物理性质1-1.轻柴油在温度15°C时相对密度为0.83,求它的密度和成度。解：4"C1.相对密度：Id=卫=1.y=9800N/,叫P&丫*所以p=0.830木=0.83×KXX)=83(¾m5'=0.83y,1=0.839800=8134NZm31-2.甘油在温度OOC时密度为1.26gcm',求以国际单位表示的密度和重度。解：:/</=100O/川711-3.水的体积弹性系数为1.96X107Nm2,何压强改变多少时，它的体积相对压缩1%?解:If=-(P)_%:dP_1-4.容积4m的水，温度不变，当压强增加10'Nm'时容积减少100OCIn',求该水的体积压缩系数Bp和体积弹性系数E.-K100X10«=2.5XIO-9Pf1.-'FpIO51-5.用2001.汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液而上压强为I个大气压，封闭后由于温度变化升高了20°C,此时汽油的蒸气压为0.18大气压。若汽油的膨账系数为0(XK)6"CI弹性系数为1400Ok或cm，试计算由于压力及湿度变化所增减的体积？间灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？解：E=E,g=140()0X9.8×IO1Pap=O.18atrJV所以，dv=-d+-dp=v(i(it-ty.dp从初始状态积分到最终状态得：另解：设灌桶时每桶最多不超过V升，则dVp=-.y.三-!×0.18V(I大气压=IKg/cm2)V=I97.6升½=2.41升dVp=2.52XO3升G=0.1976×700=138Kg=I352.4N1-6.石油相对密度0.9,粘度28cP,求运动粘度为多少11s?解：:CP=Io-2p=1.1¾s=0"PasI-=O.IPaS1-7.相对密度0.89的石油，温度20oC时的运动粘度为40cSt,求动力粘度为多少？解：d=2=0.89V=40cSt=0.4St=0.4X107sP点=Vp=0.4×10,×890=3.56X10-Pas1-8.图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1.ms,板与固定边界的距离5=1,油的动力粘度U=I.1.47Pas,由平板所带动的油层的运动速度呈直线分布，求作用在平板单位面积上的粘性阻力为多少？解：r=/=I.I47×-=1.1.47×IO3rn2dyIx1.O31-9.如图所示活塞油缸，其直径D=12cm,活塞直径d=11.96cm,活塞长度1.=14cm.油的u=0.65P,当活塞移动速度为05nVs时，试求拉回活塞所需的力F=?解：A=Jid1.,=0.65P=0.065Pas,u=0.511s,y=(D-d)2第二章流体静力学(表压)题2-5图2-1.如图所示的U形管中装有水银与水，试求：(1) A、C两点的绝对压力及表压各为多少？(2) A、B两点的高度差为多少？解："a"=Yh*=03mH2=0.03at=03X9800Pa=2940PaPAK=P“+PA1.=(.10+0.3)mH>O=1.03at=10.3×98(X)Pa一10094OPaPCa=Y,<hhj+>Aft=0.1X13.6nH2O+O,3111H2O=1.66mHjO=0.166at=1.66×9800Pa=16268PaPC飞=P“+pj=(K>+1.66)mH2O=11.66nH1O=1.166at=11.66X9800Pa=H4268Pa30Cn1.H9=13.6hCmHgnh=30/13.6Cm=2.2Cm网2-3睡2-22-2.水银压力计装置如图。求管中心A处绝对压力及表压力？(设油品相对密度为0.9)解：PAa=I5X13.6-10+35×0.9cmH2=225.5cmH20=0.2255at=2.2099×104i,aPAFPdPAj¢=(10+2.255)nH2O=1.2255at=120(199Pa2-3.今有U形管，内装水和四氟化碳(CQ4),如图所示。试求四氯化碳的相对密度。解：列等压面方程：30.6CmH20=17.8CmHQ+8.0X小=>dcr,t='。，1聋=j6图示水罐中气体绝对压强p1=1.5×,Pa,高度H=Ime当时的大气压强相当于745mm水银柱高。试求玻璃管中水银的上升高度为多少？解：绝对压强P1.=I.5XIOTa/，+YH=PU-ehtth=745×10,×13.6×9800-1.5×10,-9800XI=9.929×10,-1.5×10i-0.98×10,=7.419×IO1Pa=7.449×107(13.6×9800)-0.56m2-5.油罐内装相对密度0.8的油品，下有底水，为测定油深及油面上的压力，装置如图所示的U形管水银压力计,测得各液面位置如图。试确定油面卷度H及液面压力如“解：I3.6×O.5-0.8=6mHO6-1.6=6-0.4-dHH=(1.6-0.4)/d,=1.5mR,=61.6mH>O=4,4mH>O=0.44at=4.312×IO1Pa26油域内装相对密度070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，一端接通油罐顶部空间，一端接压气管。同时，压气管的另支引入油罐底以上04Om处,压气后,当液而有气逸出时，根据U形管内油面高差h=0.70m来推免油罐内的油深H为多少？解：P-¥a*Ah=p-k（H-0.4）H=YtmAh/-K）.4=1.26×0.7/0.70÷0.4=1.66m2-7.为测定油品重度，用如下装置,经过1管或2管输入气体,直至热内油面出现气泡为止。用U形管水银压力计分别地出I管通气时的Ah,及2管通气时的h2,试根据1、2两管的沉没深度Hi和H2以及Ah1.和h,推求油品重度的表达式。解.J/'1.加A4=凡-九J1.1.tt=,iHi2-8.如图所示热水锅炉，h2=50mm,问锅炉内液而在何处？（要求作图表示不必计算）液面上蒸汽压力为多少？右（W两管的液面差In应为多少？解：C-D po=YMh2=13.6×98×50×10¼=6664Pa Po=,1.h2=>th题28图题29图题210图2-9.图示两水管以U形压力计相连,A、B两点高差Im,U形管内装水银,若读数h=0.50m,求A、B两点的压差为多少？解：Ha-Hb=1-h=1.-0.50=0.50m2-10.欲测输油管上A、B两点的压差，使用U形管压差计，内装水银，若读数h=360mm,油的相对密度0.78,则pApB=?解：2-11.为测水管上微小压差,使用/U形管,上部充以相对密度0.92的油,若h=125mm,求PA-m=?解：2-12.图示为校正压力表的压挤机，密闭室内油的容枳V=300cm1.圆柱塞直径d=10mm,柱的螺距i=2nm,摇柄半径r=150mm求获得250大气压时所需的手摇轮的转数？（根据油的压缩性找出体积平衡关系，p=4.75XIO10Pa1）解：2-13.2-14.2-15.用水银测压计测量容器中的压力,测得水银柱高差为h,如图所示。若用测压管卜移到虚线位置，左IW水银面卜.降Z.如果容器内压力不变，问水银柱高差h是否改变？改变多少？若容器内是空气，亮度Ya=I1.82Nm*结果又如何？IW：p+Yz=tah=>h'=p+z+z)J1.,Ah=h'-h=1.p+(z+z>-z),1=(1.h)AZ=Az/1.3.6-0.07353Az所以，水银柱高度差h变大。若容器中是空气丫,=1182N113Q二夕P=Y1.Uhnh=P/y%与Z无关，h不变利用装有液体并与物体一起运动的U形管量测物体的加速度，如图所示。U形管直径很小，1.=30cm,h=5cnu求物体加速度a为多少？解：自由液面方程：Z,=-Xg其中，Xi=-15cm,X2=-I5cm.z=h=5cmz<-z*2=-a(X2Xi)/g=>a=gh1.=9.8×0.05/0.3=1.63ms'盛水容器，试求其中深度H=Im处的液体压力。(I)容器以6m/$2的匀加速度垂直上升时：(2)容器以6m底的匀加速度垂直下降时：自由下落时:(4)容器以15nH的匀加速度下降时：解：如图建立直角坐标系，则在4=pCtdx"d"ZdZ)中有：X=0,Y=O,Z=-g-a所以，dp=(g+a)pd:积分上式：P=-(gjra)z+C代入边界条件：Z=O时，p=0(表压)得C=O所以：p=-(g+a)pz.令一Z=H得：p=(g+a)pH(I)容涔以6m"2的匀加速度垂直上升时：a=6ms2p(g+a)pH=(9.8+6)×1(XX)×1.=15800Pa=0.16at(2)容器以6ms2的匀加速度垂直下降时：a=-6m2p=1.g+a)pH=(9.8-6)×I(XX)X1.=3800Pa=0.039at(3)自由下落时：a=-9.8ms2P=(g+a)pH=(9.8-9.8)×I(X)OX1.=O(4)容器以15m底的匀加速度下降时：a=-15ms2p(g+a)pH=(9.8-15)×100OX1.=-5200Pa=0.053at)2-16.在一直径D=300mm,iH=500mm的圆柱形容器中注入水至高度h=300mm,然后使容器绕其垂直轴旋转。试决定能使水的自由液而到达容器上部边缘时的转数m。当转数超过m时，水开始溢出容器边缘，而抛物面的顶端将向底部接近。试求能使抛物面顶端碰到容罂底时的转数n2,在容器静止后水面高度皿将为多少？解：自由液面方程：z,=华二2g注：抛物体的体积是同底同高圆柱体体积的一半1.=:空：.成2=半122g4g 成：H-Vn1.=戒%nVra=成'(H-A1) Vw=11R'H!2(3),=25022附证明：抛物体的体积是同底同高BS柱体体积的一半VUT2-17.木制提升式闸板,宽度B=1.5m,水深H=1.5m.闸板与导槽间的摩擦系数为07,求提升闸板需力多少？解：N=p,A=,.y7=9800×1.5-=I6537.5,2-18.图示油罐发油装置，将直径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钦链旋转，借助绳系上提来开启。若油深H=5m,例管直径d=6()0mm,油品相对密度0.85,不计近板重及较链的摩擦力，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,就可算出靛板面积A=Jiab>解：由题意a=g,=7.=224对轴求矩：2-19.2511?卧式圆筒形油罐，长4.15m,内径2.54m,油品相对密度0.70,油面高度在顶部以上0.20m,求端部网面积上所受的液体总压力的大小和压力中心位置？解：2-20.100Om3半地卜罐,所装油品相对密度为0.8,油面上压力0.08大气压。钢板的容许应力为“=1.176IO8Pa求最下圈钢板所需厚度？(提示：参考工程力学薄壁筒计算原理)MV而H_IJ4V4XI(XX).解：V=-=5m4Zrfr×1622-21.某处装身安全闸门，门宽