工程流体力学课后练习题答案

工程流体力学练习题第一章1-1解：设：柴油的密度为ρ，重度为γ；40C水的密度为ρ0，重度为γ0。则在同一地点的相对密度和比重为：0d，0c30/830100083.0mkgd30/81348.9100083.0mNc1-2解：336/1260101026.1mkg3/123488.91260mNg1-3解：269/106.191096.101.0mNEVVVVppVVppp1-4解：NmpVVp/105.21041010002956299/104.0105.211mNEpp1-5解：1）求体积膨涨量和桶内压强受温度增加的影响，200升汽油的体积膨涨量为：lTVVTT4.2202000006.00由于容器封闭，体积不变，从而因体积膨涨量使容器内压强升高，体积压缩量等于体积膨涨量。故：26400/1027.16108.9140004.22004.2mNEVVVVVVppTTpTT2）在保证液面压强增量0.18个大气压下，求桶内最大能装的汽油质量。设装的汽油体积为V，那么：体积膨涨量为：TVVTT体积压缩量为：TVEpVVEpVTpTpp1因此，温度升高和压强升高联合作用的结果，应满足：pTpTEpTVVTVV1110)(63.197108.9140001018.01200006.0120011450lEpTVVpTkgVm34.1381063.19710007.031-6解：石油的动力粘度：spa.028.01.010028石油的运动粘度：sm/1011.39.01000028.0251-7解：石油的运动粘度：smSt/1044.01004025石油的动力粘度：spa.0356.0104100089.051-8解：2/1147001.01147.1mNu1-9解：2/5.1621196.012.0215.0065.021mNdDuuNLdF54.85.16214.01196.014.3第二章2-4解：设：测压管中空气的压强为p2，水银的密度为1，水的密度为2。在水银面建立等压面1-1，在测压管与容器连接处建立等压面2-2。根据等压面理论，有21pghpa（1）gzpzHgp2221)(（2）由式（1）解出p2后代入（2），整理得：gzghpzHgpa2121)()(559.08.91360018.91000105.1745.08.9136004121水银柱mmggHppha2-5解：设：水银的密度为1，水的密度为2，油的密度为3；4.0h，6.11h，3.02h，5.03h。根据等压面理论，在等压面1-1上有：Pahhhgpghppghhhhgpaa55321231031321201039.15.03.06.18.91000100013.15.08.913600)()(在等压面2-2上有：mhhHpgHghghp5.18004.06.1100032120321202-6解：设：甘油的密度为1，油的密度为2，4.0h。根据等压面理论，在等压面1-1上有：mhhHphghHgp26.17007.012604.0)(2101202-7解：设：水银的密度为1，油的密度为2。根据等压面理论，当进气关1通气时，在等压面1-1上有：011120phggHp（1）当进气关2通气时，在等压面1-1上有：021220phggHp（2）式（1）-式（2），得：ahhgHHhhgghhgHHg21121211222112122122212212hhahhgghgH2-8解：设：水银的密度为1，热水的密度为2，锅炉内蒸汽压强为1p，大气压强为0p。根据等压面理论，在等压面1-1上有：0211pghp（1）在等压面2-2上有：012221pgzgzp（2）将式（1）代入（2），得：01222210pgzgzghp221211hzzh2-9解：设：水银的密度为1，水的密度为2。根据等压面理论，在等压面1-1上有：1212hZgpghgZpABAAPaghhgghgZhZgppAABA512122107154.05.08.91360015.08.91000112-10解：设：水银的密度为1，油的密度为2。根据题意，有：22pgZpAA（1）32phZgpAB（2）根据等压面理论，在等压面1-1上有：312phgp（3）将式（3）代入（1），得：312phggZpAA（4）将（4）-（2），得：PahgppBA98125.08.99201000212-11解：设：水的密度为1，油的密度为2。根据题意，有：21phZgpBA221phggZpBBPahgppBA98125.08.99201000212-12解：设：手轮的转数为n，则油被压缩的体积为：ntdV24根据压缩性，有：68.222.0141075.43001025044210522tdpVnpVntdpVVPP2-13解：设：水银的密度为1，水的密度为2。根据等压面理论，在等压面1-1上有：gzpghppghgzp201012当测压管下移z时，根据压缩性，在等压面1-1上有：zhgzgghgpzzggzpghgpzzgphphgzzgp121211022011020122-14解：建立坐标如图所示，根据匀加速直线运动容器中相对静止液体的等压面方程，有：caxgz设x=0时，自由界面的Z坐标为Z1，则自由界面方程为：xgazz1设x=L时，自由界面的Z坐标为Z2，即：2212112/633.13.005.08.9smLghLzzgaLgazzLgazz2-15解：根据题意，容器在Z方向作匀加速运动。建立坐标如图所示，根据匀加速直线运动容器中相对静止液体的压强方程，有：cZapdzadpzz当Z=0时，p=p0。则0pZapz1）容器以6m/s2匀加速向上运动时，8.1568.9za，则：Pap11580010118.15100052）容器以6m/s2匀加速向下运动时，8.368.9za，则：Pap10380010118.3100053）容器匀加速自由下落时，0.08.98.9za，则：Pap10000010110.0100054）容器以15m/s2匀加速向下运动时，2.5158.9za，则：Pap9480010112.5100052-16解：建立坐标如图所示，根据匀速旋转容器中相对静止液体的液面等压面方程，有：22021rgzz式中r=0时，自由界面的Z坐标为Z0。1)求转速n1由于没有液体甩出，旋转前后液体体积相等，则：42202/012168181224DgDZdrzrhDD2201161DgZh2210161DghZ（1）当式中r=R时，自由界面的Z坐标为H，则：22081DgzH（2）将式（1）代入（2），得：sradDghHDgDghH/667.183.08.93.05.016168116122122221min/25.1782667.18602601rn2)求转速n2当转速为n2时，自由界面的最下端与容器底部接触，z0=0。因此，自由界面方程为：22221rgz当式中r=R时，自由界面的Z坐标为H，则：sradgHRRgH/87.205.08.9215.0121212222min/29.199287.206026022rnmDgh25.03.08.987.201611612222222-17解：建立坐标如图所示，根据题意，闸门受到的液体总压力为：NBHgP5.165375.15.1218.910002122在不考虑闸门自重的情况下，提起闸门的力F为：NPF25.115765.165377.02-18解：建立坐标如图所示。闸板为椭圆形，长半轴ddb2145sin210，短半轴da21。根据题意，总压力P为：NgyabPc1665458.985026.03.045sin0闸板压力中心为：mHdHHbHabHabHSyJyyCCXCP077.745sin56.08145sin545sin8145sin45sin4145sin45sin445sin020020020030在不考虑闸板自重的情况下，提起闸板的力F为：NdPdHyFP119416.0166546.02145sin5077.7)2145sin(002-19解：建立坐标如图所示。油罐端部的投影为园形，直径为D=2.54m。根据题意，总压力P为：NDgZPc4.5109754.242.0254.28.9700422压力中心为：mDDDDDDDSyJZZCCXCP744.12.0254.254.21612.0254.22.021612.0242.02642.0222242-20解：1）求液面高度：mDVH9736.41641000422设下圈高度为dz，受到的压力为：gHDdzDdzpT02）求下圈受到的拉应力egHDDpedzgHDdzDdzpedzT222002）求下圈壁厚e根据强度理论，有，则：mgHDDpe38501063.210176.12169736.48.9800161008.022-21解：建立坐标如图示。总压力的作用点的z坐标为：HhHHhBHHhBHHhBHZJZZCCXCP2112121211212123闸门能自动打开，要求212124.02HhHHhZhPmHHHh333.14.0212.0314.0212.0312-22解：1）求上半球受到的液体总压力根据压力体理论，上半球受到的液体总压力为：NP410501321118.9100032上半球受到的液体总压力即为螺栓受到的总拉力。2-23解：设：油面蒸汽压为p0，油的密度为。建立坐标如图所示。1）A-A截面上的作用力NLDDDLgDLpPZ11008566498310358736.92.282.01.16.92.28.97206.92.2368.08