工程流体力学作业1

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工程流体力学习题(一)

工程流体力学习题(一)

《工程流体力学》习题(一)第一章 流体的物理性质【1-1】500cm 3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】3340.4530.90610 kg/m 510m Vρ-===⨯⨯330.906100.9061.010w ρδρ⨯===⨯【1-2】 体积为5m 3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10510.0015.110 1/Pa 5(4.91098000)p dV V dPβ-=-==⨯⨯⨯-911 1.9610 Pa 5.1pE β===⨯【1-3】温度为20℃,流量为60 m 3/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1t dV V dtβ=则211t Q Q dt Q β=+3600.00055(8020)6061.98 m /h =⨯⨯-+=【1-4】图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习题1-4图=du dyτμ则21=0.980798.07N/m 0.01τ⨯=【1-5】已知半径为R 圆管中的流速分布为22=(1)ru c R-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=du dyτμ则2222=[(1)]d r r c c dr RR τμμ-=-第二章 流体静力学【2-1】容器中装有水和空气,求A 、B 、C 和D 各点的表压力?【解】34342223232()()()(2)MA MB MA MC MB MD MC p g h h p p g h h h gh p p gh p p g h h g h h ρρρρρρ=+=-++=-==-=-+=-+【2-2】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力各为多少? (2)求A 、B 两点的高度差h ? 【解】(1) ()w 0.3ab A a p p g ρ=+⨯w 0.3MA p g ρ=⨯习题1-5图题2-1图1题2-2图B()w H 0.30.1ab C a p p g g ρρ=+⨯+⨯w H 0.30.1MC p g g ρρ=⨯+⨯(2)选取U 形管中水银的最低液面为等压面,则w H 0.3g gh ρρ⨯=得 w H0.322 c m h ρρ⨯==【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h 1,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h 2,试导出容器上方空间的压力p 与读数R 的关系式。

工程流体力学习题课1-第2-3-4章-部分习题解答

工程流体力学习题课1-第2-3-4章-部分习题解答
h 4 = 2H 4 → H =h
2 2 d2
习题3-14解题示意图1
Dr W-X Huang, School of Chemical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, P.R. China
工程流体力学——习题课(1)——第 2-3-4 章部分习题解答
Fx1 =
y x
H1
D
H2
图 3-26 习题 3-11 附图
1 1 ρ gH1 × ( DL) = × 1000 × 9.8 × 4 × (4 × 10) = 784000 N=784kN 2 2 1 D 1 4 Fx 2 = ρ gH 2 × ( L) = × 1000 × 9.8 × 2 × × 10 = 196000 N=196kN 2 2 2 2
H
h
由此得: H ≥ 122mm + h ≥ 244mm (2) 结合以上正负压操作时结果有:
p / ρ g ≤ h ≤ H − | p| / ρ g
图 3-23 习题 3-8 附图
→ 122mm ≤ h ≤ 178mm
Dr W-X Huang, School of Chemical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, P.R. China
工程流体力学——习题课(1)——第 2-3-4 章部分习题解答
F1-6
习题 3-8 旋风除尘器如图 3-23 所示,其下端出灰口管段长 H,部分插入 水中,使旋风除尘器内部与外界大气隔开,称为水封;同时要求出灰管内液面 不得高于出灰管上部法兰位置。设除尘器内操作压力 ( 表 压 ) p = −1.2 kPa~ 1.2kPa。 净化空气 (1) 试问管段长 H 至少为多少 mm? (2) 若H=300mm,问其中插入水中的部分h应在 什么范围?(取水的密度 ρ =1000kg/m3) 含尘 解:(1) 正压操作时,出灰管内液面低于管外液 面,高差为 h′ = p / ρ g ;为实现水封,出灰管插入深 度 h 必须大于此高差,即

工程流体力学课后习题答案_袁恩熙_流体力学第三章作业(1)

工程流体力学课后习题答案_袁恩熙_流体力学第三章作业(1)

3.1一直流场的速度分布为:U=(4x 2+2y+xy)i+(3x-y 3+z)j(1) 求点(2,2,3)的加速度。

(2) 是几维流动?(3) 是稳定流动还是非稳定流动? 解:依题意可知,V x =4x 2+2y+xy ,V y =3x-y 3+z ,V z =0∴a x =t V x∂∂+ v x X V x ∂∂+v y Y V x ∂∂+v z ZV x ∂∂ =0+(4x 2+2y+xy)(8x+y)+(3x-y 3+z)(2+x)=32x 3+16xy+8x 2y+4x 2y+2y 2+x y 2+6x-2 y 3+2z+3 x 2-x y 3+xz 同理可求得,a y =12 x 2+6y+3xy-9x y 2+3 y 5-3 y 2z a z =0代入数据得, a x = 436,a y =60, a z =0∴a=436i+60j(2)z 轴方向无分量,所以该速度为二维流动(3)速度,加速度都与时间变化无关,所以是稳定流动。

3.2 已知流场的速度分布为: k z yj yi x 2223+-=μ (1)求点(3,1,2)的加速度。

(2)是几维流动?解:(1)由z u z yu y xu x tu x x x x xuuua ∂∂∂∂∂∂∂∂+++=z u z yu y xu x t u y y y y y u u u a ∂∂∂∂∂∂∂∂+++=z u z yu y x u x tu z z z z z uuua ∂∂∂∂∂∂∂∂+++=得:020222+⋅+⋅+=x y x xy y x a x0)3(300+-⋅-+=y a yz z a z 420002⋅+++=把点(3,1,2)带入得加速度a (27,9,64)(2)该流动为三维流动。

3-3 已知平面流动的速度分布规律为()()j y x xi y x y u 222222+Γ++Γ=ππ解:()()22222,2y x xu y x yu y x +Γ=+Γ=ππ代入得:()()222222y x x dy y x y dx +Γ=+ΓππC y x ydy xdx xdy y dx =-⇒=-⇒=2203.4 截面为300mm ×400mm 的矩形风道,风量为2700m 3/h ,求平均流速。

工程流体力学习题及答案

工程流体力学习题及答案

工程流体力学习题及答案(1)1 某种液体的比重为3,试求其比容。

(答:3.3×10-4米3/公斤)2 体积为5.26米3的某种油,质量为4480公斤,试求这种油的比重、密度与重度。

(答:0.85;851公斤/米3;8348牛/米3)3 若煤油的密度为0.8克/厘米3,试求按工程单位计算的煤油的重度、密度与比容。

(答:800公斤力/米3;81.56公斤力·秒2/米4;1.25×10-3米3/公斤力)4 试计算空气在温度t=4℃,绝对压力P=3.4大气压下的重度、密度与比容。

(答:42.4牛/米3;4.33公斤/米3;0.231米3/公斤)5 试计算二氧化碳在温度为t=85℃,绝对压力P=7.1大气压下的重度、密度与比容。

(答:104牛/米3;10.6公斤/米3;0.09厘米3/公斤 )6 空气在蓄热室内于定压下,温度自20℃增高为400℃,问空气的体积增加了多少倍? (答:1.3倍)7 加热炉烟道入口烟气的温度900=t 入℃,烟气经烟道及其中设置的换热器后,至烟道出口温度下降为500=t 出℃,若烟气在0℃时的密度为28.10=ρ公斤/米3,求烟道入口与出口处烟气的密度。

(答:298.0=ρ人公斤/米3;452.0=ρ出公斤/米3) 8 试计算一氧化碳在表压力为0.3大气压、温度为8℃下的重度。

(答:15.49牛/米3)9 已知速度为抛物线分布,如图示 y=0,4,8,12,17厘米处的速度梯度。

又若气体的绝对粘性系数为1013.25-⨯=μ牛·秒/米3,求以上各处气体的摩擦切应力。

9 题图10 夹缝宽度为h ,其中所放的很薄的大平板以定速v 移动。

若板上方流体的粘性系数为μ,下方流体的粘性系数为K μ,问应将大平板放在夹缝中何处,方能使其移动时阻力为最小?(答:h kk kh =++11或)11 如图所示,一正方形b ×b=67×67厘米2、质量为12公斤的平板,在厚3.1=δ毫米的油膜支承下,以匀速v=0.18米/秒沿一斜面滑下,问油的粘性系数是多少?10 题图 11 题图(答:0.728牛·秒/米2)12 如图所示,气缸直径D 1=16厘米,活塞直径D 2=16厘米,质量0.97公斤,若活塞以匀速0.05米/秒在气缺内下降,试求油的粘性系数是多少?12 题图 15 题图(答:0.63牛·秒/米2)13 直径为150毫米的圆柱,固定不动。

《工程流体力学》习题1~7章参考答案

《工程流体力学》习题1~7章参考答案






过程装备与控制工程专业核心课程教材
工程流体力学
习题参考答案
主讲:陈庆光
化学工业出版社教材出版中心
黄卫星, 陈文梅主编. 工程流体力学, 北京:化学工业出版社教材出版中心,2001.8
习题 1-1 如图 1-9 所示,一个边长 200mm 重量为 1kN 的滑块在 20 斜面的油膜上滑动,油膜 厚度 0.005m,油的粘度 µ = 7 × 10−2 Pa ⋅ s 。设油膜内速度为线性分布,试求滑块的平衡速度。
V= 1000 3 1000 (因为是正方形容器,厚度为 3m) 。 m 的油,使左侧容器中的油的高度增加了 ρ油 g 3ρ油 g
假设此时右侧容器的水位在原来的基础上升高了 ym,则根据左右容器的尺寸关系,左侧的油 柱将下降 2ym。再根据等压面(等压面下降了 2ym 的高度)的性质有: 1000 1000 + ρ油 g h ( y + 2 y ) + (3 − 2) ⇒ y = 9 ρ g ≈ 0.01134m = 11.34mm 3ρ g = ρ水 g 水 油 习题 3-2 在海中一艘满载货物的船,其形态如图 3-10 所示。船底长度 12m,舱体宽度(垂直 于纸面)上下均为 6m,船长两端梯度均为 45 ,并近似取海水的密度为 1000 kg m3 。求船加 上货物的总质量。
参考答案 3
∂v ∂v y ∂vx ∂vz ∂v y ∂vx − − Ω = ∇×v = z − i + j+ ∂y ∂z ∂z ∂x ∂x ∂y ∂v ∂v cz cy j− k = x j+ x k = ∂z ∂y y2 + z2 y2 + z2

流体力学作业1

流体力学作业1

流体⼒学作业11.⼯程流体⼒学《科学出版社》18页,例1-3图1-5是滑动轴承⽰意图,直径60d mm =,长度140L mm =,间隙0.3mm δ=,间隙中充满了运动粘度6235.2810/m s ν-=?,密度3890/kg m ρ=的润滑油。

如果轴的转速500/min n r =,求轴表⾯磨擦阻⼒f F 和所消耗的功率p 的⼤⼩。

解:假设间隙是同⼼环形,因δ d ,间隙中的速度分布直线分布规律()u u r =,轴表⾯的速度梯度为60du rw dn dr πδδ== ⼜运动粘度µ=ργ=3.14ⅹ210-(Pa s ?)摩擦表⾯积 A dL π=根据⽜顿内摩擦定律,作⽤在轴表⾯的摩擦阻⼒为 f F =duA drµ?=4.33N 摩擦阻⼒消耗的功为 2260f f d n P F rw F π==?=6.8W 2. ⼯程流体⼒学《科学出版社》 46-47页,例2-4试推导装满液体的圆柱形容器,如图2-19所⽰,在下述条件下绕垂直轴作等⾓速度旋转时的压强表达ω式(a )容器的顶盖中⼼处开⼝(b )容器的顶盖边缘处开⼝解:等⾓速度旋转时压强的⼀般表达式为:22()2w r p g z c gρ=-+ (1)(a) 顶盖中⼼处开⼝则00,0r z p p ===时,,代⼊(1)式得0c p =,于是压强公式为:220()2w r p p g z gρ=+-(b )顶盖边缘开⼝,则0,0r R z p p ===时,得此时压强公式为2220()[]2w R r p p g z gρ-=-+3. ⼯程流体⼒学《科学出版社》 55-56页,例2-6如图2-26所⽰⼀弧形闸门,半径7.5R m =,挡着深度 4.8h m =的⽔,其圆⼼⾓43α=,旋转轴的位置距底为 5.8H m =,闸门的⽔平投影 2.7CB a m ==,闸门的宽度 6.4b m = 试求作⽤在闸门上的总压⼒的⼤⼩和压⼒中⼼。

工程流体力学习题及答案

工程流体力学习题及答案

第1章 绪论选择题【1.1】 按连续介质的概念,流体质点是指:(a )流体的分子;(b )流体内的固体颗粒;(c )几何的点;(d )几何尺寸同流动空间相比是极小量,又含有大量分子的微元体。

解:流体质点是指体积小到可以看作一个几何点,但它又含有大量的分子,且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。

(d )【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是:(a )切应力和压强;(b )切应力和剪切变形速度;(c )切应力和剪切变形;(d )切应力和流速。

解:牛顿内摩擦定律是d d v y τμ=,而且速度梯度d d vy 是流体微团的剪切变形速度d d t γ,故d d t γτμ=。

(b )【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是:(a )m 2/s ;(b )N/m 2;(c )kg/m ;(d )N·s/m 2。

解:流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2。

(a )【1.4】 理想流体的特征是:(a )黏度是常数;(b )不可压缩;(c )无黏性;(d )符合RT p =ρ。

解:不考虑黏性的流体称为理想流体。

(c ) 【1.5】当水的压强增加一个大气压时,水的密度增大约为:(a )1/20 000;(b )1/1 000;(c )1/4 000;(d )1/2 000。

解:当水的压强增加一个大气压时,其密度增大约95d 1d 0.51011020 000k p ρρ-==⨯⨯⨯=。

(a )【1.6】 从力学的角度分析,一般流体和固体的区别在于流体:(a )能承受拉力,平衡时不能承受切应力;(b )不能承受拉力,平衡时能承受切应力;(c )不能承受拉力,平衡时不能承受切应力;(d )能承受拉力,平衡时也能承受切应力。

解:流体的特性是既不能承受拉力,同时具有很大的流动性,即平衡时不能承受切应力。

(c ) 【1.7】下列流体哪个属牛顿流体:(a )汽油;(b )纸浆;(c )血液;(d )沥青。

工程流体力学A第1次作业

工程流体力学A第1次作业

网络教育《工程流体力学》课程作业第1章绪论一、单项选择题1.理想流体是指忽略( C )的流体。

A。

密度 B。

密度变化 C。

黏度 D。

黏度变化2.不可压缩流体是指忽略( B )的流体.A.密度 B。

密度变化 C.黏度 D。

黏度变化3。

下列各组流体中,属于牛顿流体的是( A )。

A.水、汽油、酒精 B。

水、新拌砼、新拌建筑砂浆C。

泥石流、泥浆、血浆 D。

水、水石流、天然气4.下列各组力中,属于质量力的是( C )。

A。

压力、摩擦力 B。

重力、压力 C.重力、惯性力 D.黏性力、重力5。

在工程流体力学中,单位质量力是指作用在单位( C )上的质量力。

A.面积 B.体积 C.质量 D.重量二、多项选择题1。

下列关于流体黏性的说法中,正确的是( ABCDE )。

A。

黏性是流体的固有属性B.流体的黏性具有传递运动和阻碍运动的双重性C。

黏性是运动流体产生机械能损失的根源D。

液体的黏性随着温度的升高而减小E.气体的黏性随着温度的升高而增大2。

牛顿内摩擦定律中的(BDE )。

A.为流体的运动黏度B。

为流体的动力黏度C。

为运动流体的剪切变形D.为运动流体的剪切变形速率E.为运动流体的流速梯度三、判断题单位质量力是指作用在单位体积流体上的质量力.(×)四、简答题简述流体的形态特征和力学特征.形态特征:流体随容器而方圆,没有固定的形状.力学特征:流体主要承受压力,静止流体不能承受拉力和剪力。

五、计算题1.某流体的温度从0℃增加至20℃时,其运动黏度增加了15%,密度减小了10%,试求其动力黏度将增加多少(百分数)?【解】设0℃时,流体的动力黏度、运动黏度、密度分别为;20℃时,各物理量将均产生一增量,即分别为.联立得将代入上式,得2.若某流体的动力粘度=0。

1N.s/m2,粘性切应力N/m2,试求该流体的流速梯度。

【解】由牛顿内摩擦定律,得第2章流体静力学一、单项选择题1.金属压力表的读数为( B )A。

绝对压强 B。

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【1-1】温度为20℃,流量为60m 3/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?
【2-1】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h 1,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h 2,试导出容器上方空间的压力p 与读数R 的关系式。

【2-2】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,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 =?
【2-3】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 )。

题2-1图
题2-2图
题2-3图
【2-4】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?
【2-5】有一压力贮油箱(见图),其宽度(垂直于纸面方向)b =2m ,箱内油层厚h 1=1.9m ,密度ρ0=800kg/m 3,油层下有积水,厚度h 2=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,先需确定自由液面,选取水银压差计最低液面为等压面,则0.5 1.9 1.0
H B o w g p g g ρρρ×=+×+×0.5- 1.9 1.0
136009.80.5-8009.8 1.9-10009.841944(Pa)ρρρ=××+×=×××××=B H o w p g g g 由p B 不为零可知等效自由液面的高度
*41944 5.35 m
8009.8
ρ===×B o p h g 曲面水平受力
*()2
1
8009.8(5.35)2
2
91728N
ρρ==+=××+×=x o C x
o P gh A R
g h Rb
曲面垂直受力
2*1
()4
1
8009.8( 3.14 5.35)2
4
96196.8N
ρρπ==+=×××+×=Z o o P gV
g R Rh b

132.92kN ==P 91728arctan(
)arctan()43.796196.8
θ===x Z P P �D 题2-4图

等效自由液面。

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