工程流體力學(xué) 課后習(xí)題參考答案 《工程流體力學(xué)》（第二版）中國(guó)電力出版社 周云龍洪文鵬 合編 一、緒論 1-1 kg/m3 1-2 kg/m3 1-3 m3/h 1-4 1/Pa 1-5 Pa·s 1-6 m2/s 1-7 (1)m/s 1/s (2) Pa·s (3) Pa 1-8 (1)(Pa) (2)(Pa) 1-9 (1) (N) (2) (Pa) (3) 1-10 Pa·sPa·s 1-11 ( N·m) 1-12 m/s m2 N kW 1-13 Pa·s m2 N kW 1-14 1-15 m2 N 1-16 m2 m/s r/min 1-17Pa·s N 1-18 由1-14的結(jié)果得 N·m 1-19 1-20 mm 1-21 mm 二、流體靜力學(xué) 2-1kPa 2-2Pa Pa 2-3 且m (a) Pa Pa (b) Pa Pa (c) Pa Pa 2-4 設(shè)A點(diǎn)到下水銀面的距離為h1，B點(diǎn)到上水銀面的距離為h2 即 m 2-5kg/m3 Pa 2-6 Pa 2-7 (1) kPa (2) Pa kPa 2-8設(shè)cmmm kPa 2-9 (1)Pa (2)cm 2-10Pam 2-11 整理得 m 2-12 Pa 2-13 cm 2-14 2-15 整理：kPa 2-16設(shè)差壓計(jì)中的工作液體密度為 Pa m 2-17 Pa 2-18kPa 2-19 (1) N (2) N 2-21 設(shè)油的密度為 N N N 對(duì)A點(diǎn)取矩 m（距A點(diǎn)） 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）kN·m <kN·m 穩(wěn)固 2-23 總壓力F的作用點(diǎn)到A點(diǎn)的距離 由 2-24 mm 2-25 N m(距液面) 2-26N m (距液面) 或m(距C點(diǎn)) 2-27第一種計(jì)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(mén)以下水的壓力：N 右側(cè)油的壓力：N 左側(cè)閘門(mén)上方折算液面相對(duì)壓強(qiáng)：(Pa) 則：N 由力矩平衡方程(對(duì)A點(diǎn)取矩)：解得：（N） 第二種計(jì)算方法是將左側(cè)液面上氣體的計(jì)示壓強(qiáng)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(lái)進(jìn)行計(jì)算，步驟都按液面為大氣壓強(qiáng)時(shí)計(jì)算。 m 閘門(mén)左側(cè)所受壓力： N 作用點(diǎn)：m 閘門(mén)右側(cè)所受壓力： N 作用點(diǎn)：m 由力矩平衡方程：(對(duì)A點(diǎn)取矩) 解得：N 2-28N N 2-29C點(diǎn)的測(cè)壓管水面的距離 m kPa 2-30A點(diǎn)：N B點(diǎn)：N 2-31 N N 2-32N m3 N N 2-33 (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(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 3-1 3-2 3-3 3-4即 積分得 時(shí)，過(guò)P(-1，-1)點(diǎn)，，流線方程為 3-5 3-6即 積分得 3-8（1）連續(xù)（2）連續(xù)（3）不連續(xù)（4）連續(xù) 3-10 3-11 積分得 3-122m/s 3-131.5m 3-1462mm 3-150.17m 3-16231cm2 3-17 (1)12600Pa(2)-29400Pa 3-18 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/s m3/s ，Pa，，Pa，m/s 代入數(shù)據(jù)得m ，Pa，，Pa， 代入數(shù)據(jù)得mm 3-1923.52kPa 3-201.08m/s 3-210.0243m3/s 3-22 ，，， 設(shè)水銀差壓計(jì)左端入口壓強(qiáng)為，則 Pa 由得m/s 代入數(shù)據(jù)解得Pa 3-23 m/s m3/s 3-24 m，，整理得m m，Pa，Pa， 代入數(shù)據(jù)解得m m，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mmm 3-253.89m3/s 3-266663.68N 3-270.0028m3/s 3-29 設(shè)水深為2m處過(guò)流斷面為1-1，水深1.5m處過(guò)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(duì)水流的反作用力；水流作用在斷面1-1和2-2上的壓力；動(dòng)量修正系數(shù)。則沿流向建立動(dòng)量方程得： 所以：——————（a） 1-1和2-2均為緩變流過(guò)水?dāng)嗝?，?  N N 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/s m3/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(dòng)和二維無(wú)旋流動(dòng) 4-1 （1）無(wú)旋（2）有旋 （3）無(wú)旋（4）有旋 4-2（1）不存在勢(shì)函數(shù)也不存在流函數(shù) （2）改為這樣既存在勢(shì)函數(shù)也存在流函數(shù) 4-3 （1） （2） 4-5 4-6（1） （2） 4-7 由 得   4-82m3/s 4-9Pa 4-101.2m/s 五、不可壓縮流體二維邊界層概述 5-50.98m3/s 5-687.09m/s 5-1397.86kW 5-1414.36kW 5-1513N 六、黏性流體的一維定常流動(dòng) 6-1 層流 m/s L/s m m/s m 6-2 (1) 紊流 （2）層流 6-3 其中 則：Pa·s 6-4 6-5 m/s 層流 m油柱 6-6 m/s 紊流 查莫迪圖： mH2O 6-7 m 保持層流 m/s L/s 6-8 m/s m3/s 6-9 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(kuò)為（對(duì)應(yīng)于前面的速度），突縮為（對(duì)應(yīng)于后面的速度），閥門(mén)為，出口為 代入（1）式，解得m/s L/s 6-10 m m/s 紊流 查莫迪圖 m空氣柱 kg/m3 Pa 6-11 ————（1）式 其中，m/s，，mH2O 代入（1）式，解得m 6-12 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(dāng)m時(shí)， 由（1）式： 當(dāng)m時(shí)，與無(wú)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(zhǎng)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(mén)+擴(kuò)+嘴 入+門(mén)+擴(kuò)+嘴) 解得：m3/s 6-17 設(shè)封閉油箱液面為1-1，開(kāi)口油箱液面為2-2 層流 （入+彎+出） +入+彎+出） m 6-18 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(mén)為 m/s m3/s Pa 6-19 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(kuò)+門(mén)+出 入+擴(kuò)+門(mén)+出) m 6-20 設(shè)水箱液面為1-1，管道出口截面為2-2 mH2O 6-21設(shè)水箱液面為1-1，泵入口前截面為2-2 m/s 層流 （入+彎+閥） 入+彎+閥） Pa 6-22設(shè)煙囪底部截面為1-1，煙囪頂部截面為2-2 ，，Pa，，   整理得m 6-23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/s m3/s 6-24 ，，， ，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2-2 m，，，kg/m3 m/s，入） 紊流 查莫迪圖： 整理得入) Pa 6-28 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(dòng)： 入） 則入） Pa 向下流動(dòng)： 出） 則出） Pa 6-31設(shè)水箱液面為0-0，管道出口截面為3-3 ，，， m/s m/s m/s 整理得 入+縮+閥+嘴 m 6-32 即 又 則m3/sm3/s mH2O 6-33 mm/s 查莫迪圖： Pa 七、氣體一維高速流動(dòng) 7-9 m/s m/s 7-10 設(shè)飛機(jī)飛過(guò)地面觀察者的水平距離為時(shí)，才能聽(tīng)到聲音 m/s 則 km則時(shí)間為s