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)汇总
工程流体力学(袁恩熙)课后习题答案
工程流体力学练习题第1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：0ρρ=d ，0γγ=c 30/830100083.0m kg d =⨯=⨯=ρρ30/81348.9100083.0m N c =⨯⨯=⨯=γγ1-2解：336/1260101026.1m kg =⨯⨯=-ρ3/123488.91260m N g =⨯==ργ1-3解：269/106.191096.101.0m N E VVV Vp p V V p p p ⨯=⨯⨯=∆-=∆-=∆⇒∆∆-=ββ 1-4解：N m p V V p /105.21041010002956--⨯=⨯=∆∆-=β 299/104.0105.211m N E pp ⨯=⨯==-β 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：()l T V V T T 4.2202000006.00=⨯⨯=∆=∆β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：26400/1027.16108.9140004.22004.2m N E V V V V V V p p T T pTT ⨯=⨯⨯⨯+=∆+∆-=∆+∆-=∆β2）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：T V V T T ∆=∆β体积压缩量为：()()T V E p V V E pV T pT p p ∆+∆=∆+∆=∆β1 因此，温度升高和压强升高联合作用的结果，应满足：()()⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-∆+=∆-∆+=p T p T E p T V V T V V 1110ββ ()())(63.197108.9140001018.01200006.0120011450l E p T V V p T =⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯-⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-∆+=β()kg V m 34.1381063.19710007.03=⨯⨯⨯==-ρ1-6解：石油的动力粘度：s pa .028.01.010028=⨯=μ 石油的运动粘度：s m /1011.39.01000028.025-⨯=⨯==ρμν 1-7解：石油的运动粘度：s m St /1044.01004025-⨯===ν 石油的动力粘度：s pa .0356.0104100089.05=⨯⨯⨯==-ρνμ1-8解：2/1147001.01147.1m N u=⨯==δμτ 1-9解：()()2/5.1621196.012.0215.0065.021m N d D uu=-⨯=-==μδμτN L d F 54.85.16214.01196.014.3=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=τπ第2章2-4解：设：测压管中空气的压强为p 2，水银的密度为1ρ，水的密度为2ρ。
工程流体力学 课后答案 石油工业出版社 袁恩熙
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：ρρ=d ，0γγ=c30/830100083.0mkg d =⨯=⨯=ρρ30/81348.9100083.0mN c =⨯⨯=⨯=γγ1-2解：336/1260101026.1mkg =⨯⨯=-ρ3/123488.91260mN g =⨯==ργ1-3解：269/106.191096.101.0m N E V V VVp p V Vp p p⨯=⨯⨯=∆-=∆-=∆⇒∆∆-=ββ 1-4解：Nm pVVp/105.21041010002956--⨯=⨯=∆∆-=β299/104.0105.211mN E pp ⨯=⨯==-β1-5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：()l T V V T T 4.2202000006.00=⨯⨯=∆=∆β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：26400/1027.16108.9140004.22004.2mN E V V V V V V p p TT pTT⨯=⨯⨯⨯+=∆+∆-=∆+∆-=∆β2）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：TV V T T ∆=∆β体积压缩量为：()()T V E p V VE p V T pT pp ∆+∆=∆+∆=∆β1因此，温度升高和压强升高联合作用的结果，应满足：()()⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-∆+=∆-∆+=p T p T E p T V V T V V 1110ββ ()())(63.197108.9140001018.01200006.012001145l E p T V V p T =⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯-⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-∆+=β()kg V m 34.1381063.19710007.03=⨯⨯⨯==-ρ1-6解：石油的动力粘度：spa .028.01.010028=⨯=μ石油的运动粘度：s m /1011.39.01000028.025-⨯=⨯==ρμν1-7解：石油的运动粘度：sm St /1044.01004025-⨯===ν石油的动力粘度：spa .0356.0104100089.05=⨯⨯⨯==-ρνμ1-8解：2/1147001.01147.1mN u=⨯==δμτ1-9解：()()2/5.1621196.012.0215.0065.021mN d D u u=-⨯=-==μδμτNL d F 54.85.16214.01196.014.3=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=τπ第二章2-4解：设：测压管中空气的压强为p 2，水银的密度为1ρ，水的密度为2ρ。
流体力学第三章课后习题答案
流体⼒学第三章课后习题答案⼀元流体动⼒学基础1.直径为150的给⽔管道，输⽔量为h kN /7.980，试求断⾯平均流速。
解：由流量公式vA Q ρ= 注意：()vA Q s kg h kN ρ=?→//A Qv ρ=得：s m v /57.1=2.断⾯为300×400的矩形风道,风量为2700m 3,求平均流速.如风道出⼝处断⾯收缩为150×400,求该断⾯的平均流速解：由流量公式vA Q = 得：A Q v =由连续性⽅程知2211A v A v = 得：s m v /5.122=3.⽔从⽔箱流经直径d 1=102=53=2.5的管道流⼊⼤⽓中. 当出⼝流速10 时,求(1)容积流量及质量流量;(2)1d 及2d 管段的流速解：(1)由s m A v Q /0049.0333==质量流量s kg Q /9.4=ρ (2)由连续性⽅程：33223311,A v A v A v A v ==得：s m v s m v /5.2,/625.021==4.设计输⽔量为h kg /294210的给⽔管道，流速限制在9.0∽s m /4.1之间。
试确定管道直径，根据所选直径求流速。
直径应是mm 50的倍数。
解：vA Q ρ= 将9.0=v ∽s m /4.1代⼊得343.0=d ∽m 275.0 ∵直径是mm 50的倍数，所以取m d 3.0= 代⼊vA Q ρ= 得m v 18.1=5.圆形风道，流量是10000m 3,，流速不超过20 。
试设计直径，根据所定直径求流速。
直径规定为50 的倍数。
解：vA Q = 将s m v /20≤代⼊得：mm d5.420≥ 取mm d 450= 代⼊vA Q = 得：s m v /5.17=6.在直径为d 圆形风道断⾯上，⽤下法选定五个点，以测局部风速。
设想⽤和管轴同⼼但不同半径的圆周，将全部断⾯分为中间是圆，其他是圆环的五个⾯积相等的部分。
工程流体力学第三章部分习题答案
概念题
伯努利方程的适用条件
伯努利方程适用于不可压缩、无粘性、无热传导的理想流体在重力场作稳定流动时，流体的动能、势能和内能相互转化的守 恒定律。
概念题
流体阻力的类型
流体阻力包括摩擦阻力和形状阻力。摩擦阻力是由于流体内 部摩擦而产生的阻力，形状阻力是由于流体流经物体时，因 流体速度变化而产生的阻力。
工程流体力学第三章部 分习题答案
contents
目录
• 习题一：基础概念理解 • 习题二：流体运动分析 • 习题三：流体压力和阻力 • 习题四：流体的无损检测技术
习题一：基础概念理
01
解
概念题
理解概念 题目：解释流线、迹线、流管、流束、流量等基本概念。
概念题
流线
表示某一瞬时流场中流体质点的 运动轨迹线，流线上各点的方向 与流速方向一致。
概念题
流体阻力的影响因素
流体阻力的影响因素包括流体的性质、 流速、物体的形状和大小、流道表面 的粗糙度等。
计算题
流体静压力的计算
根据流体静压力的定义，流体静压力的大小可以用流体深 度和当地的重力加速度计算得出。如果已知流体的密度和 重力加速度，也可以用流体质量和重力加速度计算得出。
计算题
伯努利方程的应用
计算题
题目
计算流体通过某一管道的流量。
答案
根据流量公式，流体通过某一管道的流量Q可以表示为Q = A × v，其中A为管 道截面积，v为流体在管道中的平均流速。如果已知管道截面积A和流速v，可以 直接计算出流量Q。
03
习题三：流体压力和
阻力
概念题
流体静压力的概念
流体静压力是指流体在静止状态下，由于重力作用在单位面积上的力，其大小与深度有关，深度越大 ，压力越大。
工程流体力学(袁恩熙)课后习题答案
工程流体力学练习题1・1解：设：柴汕的密度为P,重度为Y ： 40C 水的密度为Pib 重度为Yx 则在同一地点的 相对密度和比重为：A ZoP = d X pQ = 0,83 X 1000 = 830kg/ nP / = CX= 0,83 X1000 X 9.8 = 8134 A^/ni1・2 解：p = 1.26xlO^x 10" = 1260kg/wF厂您=1260 x 9・8 = 12348N/川△VAV]・3 解：0 =一-= -- =- —=0-01x1.96x10** =I9.6X 10^/V/ZM -3卩pVAV 1000x10"皿0厂手1・5解：1）求体积膨涨量和桶内压强 受温度增加的影响，200升汽油的体枳膨涨量为:△吟=07匕△r = 0.0006 X 200 X 20 = 2.4（/）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，体积压缩量等于体枳膨涨 量。
故：△吟N E 厂疵毎 x]4（X ）0x9Z0J6・27xK ）仙川体积压缩量为:2）在保证液而压强增量0J8个大气压下, V,那么：体积膨涨量为：求桶内最大能装的汽汕质量。
设装的汽汕体积为△匕=譽e +△吟r 譽4+角切 C P Q P因此，温度升高和压强升高联合作用的结果，应满足:% =%1 +角 M)-△匕=%1 + 恥4 1_ 尹2^。
.服计「97.63 ⑴14000 X 9.8x104 ) m = pV = 0,7 xlOOO X197.63 x lO" = \33.34(kg)1・6解：石油的动力粘度:28"而心=0.02沁¥ =巴=°血8=3・llxl(r'"?2/fp 1000 x0・9// = pv = 0,89 X1000 X 4 X10” = 0.0356 pu.s// I1・8 解：r = //_ = L147x —— = 11477V/nrJ 0.0011 -9 解：r = “ 一= “ 一-——=0.065 X -------------- = 162.5N / m - / -(D-d) 1(0.12-0.1196)F = ;rx 〃xExr = 3・14x0・1196x0・14xl625 = 8・54N1・7解：石汕的运动粘度:(1 + 0-0006 x 20)x 1-石油的运动粘度:石汕的动力粘度:0.52・4解：设：测压笛中空气的压强为P2,水银的密度为水的密度为在水银面建立等压而1・4在测压管与容器连接处建立等压而2・2。
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。
工程流体力学课后习题答案
工程流体力学课后习题答案(第二版)(总22页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第一章 绪论1-1．20℃的水，当温度升至80℃时，其体积增加多少 [解] 温度变化前后质量守恒，即2211V V ρρ= 又20℃时，水的密度31/23.998m kg =ρ 80℃时，水的密度32/83.971m kg =ρ 321125679.2m V V ==∴ρρ 则增加的体积为3120679.0m V V V =-=∆1-2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度ν增加15%，重度γ减少10%，问此时动力粘度μ增加多少（百分数）[解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+==原原原μρν035.1035.1==035.0035.1=-=-原原原原原μμμμμμ此时动力粘度μ增加了%1-3．有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02y hy g u -=，式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度，h 为水深。
试求m h 5.0=时渠底（y =0）处的切应力。
[解] μρ/)(002.0y h g dydu-=)(002.0y h g dydu-==∴ρμτ 当h =，y =0时)05.0(807.91000002.0-⨯⨯=τPa 807.9=1-4．一底面积为45×50cm 2，高为1cm 的木块，质量为5kg ，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s ，油层厚1cm ，斜坡角 （见图示），求油的粘度。
[解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时，等速下滑yu AT mg d d sin μθ== 001.0145.04.062.22sin 8.95sin ⨯⨯⨯⨯==δθμu A mg s Pa 1047.0⋅=μ1-5．已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律yud d μτ=，定性绘出切应力沿y 方向的分布图。
（精编）工程流体力学课后答案
（精编）⼯程流体⼒学课后答案(精编)⼯程流体⼒学(袁恩熙著) ⽯油⼯业出版社课后答案流体及其主要物理性质1-1.轻柴油在温度15oC时相对密度为0.83，求它的密度和重度。
解：4oC时相对密度：所以，1-2.⽢油在温度0oC时密度为1.26g/cm3，求以国际单位表⽰的密度和重度。
解：1-3.⽔的体积弹性系数为1.96×109N/m2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？解：1-4.容积4m3的⽔，温度不变，当压强增加105N/m2时容积减少1000cm3，求该⽔的体积压缩系数βp和体积弹性系数E。
解：1-5.⽤200L汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液⾯上压强为1个⼤⽓压，封闭后由于温度变化升⾼了20oC，此时汽油的蒸⽓压为0.18⼤⽓压。
若汽油的膨胀系数为0.0006oC－1，弹性系数为14000kg/cm2。
试计算由于压⼒及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公⽄为宜？解：E＝E’·g＝14000×9.8×104PaΔp＝0.18at所以，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（1⼤⽓压＝1Kg/cm2）V＝197.6升dV t＝2.41升dV p＝2.52×10-3升G＝0.1976×700＝138Kg＝1352.4N1-6.⽯油相对密度0.9，粘度28cP，求运动粘度为多少m2/s?解：1-7.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：ν＝40cSt＝0.4St＝0.4×10-4m2/sµ＝νρ＝0.4×10-4×890＝3.56×10-2Pa·s1-8.图⽰⼀平板在油⾯上作⽔平运动，已知运动速度u=1m/s，板与固定边界的距离δ=1，油的动⼒粘度µ＝1.147Pa·s，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：1-9.如图所⽰活塞油缸，其直径D＝12cm，活塞直径d＝11.96cm，活塞长度L＝14cm，油的µ＝0.65P，当活塞移动速度为0.5m/s时，试求拉回活塞所需的⼒F=？解：A＝πdL,µ＝0.65P＝0.065Pa·s,Δu＝0.5m/s,Δy=(D-d)/2第⼀章流体静⼒学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：①p A表＝γh⽔＝0.3mH2O＝0.03at＝0.3×9800Pa＝2940Pap A绝＝p a+p A表＝（10+0.3）mH2O＝1.03at＝10.3×9800Pa＝100940Pap C表＝γhg h hg+p A表＝0.1×13.6mH2O+0.3mH2O＝1.66mH2O＝0.166at＝1.66×9800Pa＝16268Pa p C绝＝p a+p C表＝（10+1.66）mH2O＝11.66mH2O＝1.166at＝11.66×9800Pa＝114268Pa②30cmH2O＝13.6hcmH2Oh＝30/13.6cm=2.2cm题2-2题2-32-2.⽔银压⼒计装置如图。
工程流体力学(袁恩熙)课后习题答案
工程流体力学练习题第1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：0ρρ=d ，0γγ=c 30/830100083.0m kg d =⨯=⨯=ρρ30/81348.9100083.0m N c =⨯⨯=⨯=γγ1-2解：336/1260101026.1m kg =⨯⨯=-ρ3/123488.91260m N g =⨯==ργ1-3解：269/106.191096.101.0m N E VVV Vp p V V p p p ⨯=⨯⨯=∆-=∆-=∆⇒∆∆-=ββ 1-4解：N m p V V p /105.21041010002956--⨯=⨯=∆∆-=β 299/104.0105.211m N E pp ⨯=⨯==-β 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：()l T V V T T 4.2202000006.00=⨯⨯=∆=∆β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：26400/1027.16108.9140004.22004.2m N E V V V V V V p p T T pTT ⨯=⨯⨯⨯+=∆+∆-=∆+∆-=∆β2）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：T V V T T ∆=∆β体积压缩量为：()()T V E p V V E pV T pT p p ∆+∆=∆+∆=∆β1 因此，温度升高和压强升高联合作用的结果，应满足：()()⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-∆+=∆-∆+=p T p T E p T V V T V V 1110ββ ()())(63.197108.9140001018.01200006.0120011450l E p T V V p T =⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯-⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-∆+=β()kg V m 34.1381063.19710007.03=⨯⨯⨯==-ρ1-6解：石油的动力粘度：s pa .028.01.010028=⨯=μ 石油的运动粘度：s m /1011.39.01000028.025-⨯=⨯==ρμν 1-7解：石油的运动粘度：s m St /1044.01004025-⨯===ν 石油的动力粘度：s pa .0356.0104100089.05=⨯⨯⨯==-ρνμ1-8解：2/1147001.01147.1m N u=⨯==δμτ 1-9解：()()2/5.1621196.012.0215.0065.021m N d D uu=-⨯=-==μδμτN L d F 54.85.16214.01196.014.3=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=τπ第2章2-4解：设：测压管中空气的压强为p 2，水银的密度为1ρ，水的密度为2ρ。
(精编)工程流体力学 课后答案
(精编)工程流体力学(袁恩熙著) 石油工业出版社课后答案流体及其主要物理性质1-1.轻柴油在温度15ºC时相对密度为0.83，求它的密度和重度。
解：4ºC时相对密度：所以，1-2.甘油在温度0ºC时密度为1.26g/cm3，求以国际单位表示的密度和重度。
解：1-3.水的体积弹性系数为1.96×109N/m2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？解：1-4.容积4m3的水，温度不变，当压强增加105N/m2时容积减少1000cm3，求该水的体积压缩系数βp和体积弹性系数E。
解：1-5.用200L汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液面上压强为1个大气压，封闭后由于温度变化升高了20ºC，此时汽油的蒸气压为0.18大气压。
若汽油的膨胀系数为0.0006ºC－1，弹性系数为14000kg/cm2。
试计算由于压力及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？解：E＝E’·g＝14000×9.8×104PaΔp＝0.18at所以，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（1大气压＝1Kg/cm2）V＝197.6升dV t＝2.41升dV p＝2.52×10-3升G＝0.1976×700＝138Kg＝1352.4N1-6.石油相对密度0.9，粘度28cP，求运动粘度为多少m2/s?解：1-7.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：ν＝40cSt＝0.4St＝0.4×10-4m2/sμ＝νρ＝0.4×10-4×890＝3.56×10-2Pa·s1-8.图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1m/s，板与固定边界的距离δ=1，油的动力粘度μ＝1.147Pa·s，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：1-9.如图所示活塞油缸，其直径D＝12cm，活塞直径d＝11.96cm，活塞长度L＝14cm，油的μ＝0.65P，当活塞移动速度为0.5m/s时，试求拉回活塞所需的力F=？解：A＝πdL,μ＝0.65P＝0.065Pa·s,Δu＝0.5m/s,Δy=(D-d)/2第一章流体静力学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：①p A表＝γh水＝0.3mH2O＝0.03at＝0.3×9800Pa＝2940Pap A绝＝p a+p A表＝（10+0.3）mH2O＝1.03at＝10.3×9800Pa＝100940Pap C表＝γhg h hg+p A表＝0.1×13.6mH2O+0.3mH2O＝1.66mH2O＝0.166at＝1.66×9800Pa＝16268Pa p C绝＝p a+p C表＝（10+1.66）mH2O＝11.66mH2O＝1.166at＝11.66×9800Pa＝114268Pa②30cmH2O＝13.6hcmH2Oh＝30/13.6cm=2.2cm题2-2题2-32-2.水银压力计装置如图。
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第一章 流体及其主要物理性质1-1. 轻柴油在温度 15oC 时相对密度为 0.83，求它的密度和重度。
水1000kg / m 3 相对密度： d解： 4oC 时9800 N / m3水水水0.83 所以，0.83水水0.83 1000 830kg / m 3 0.83 9800 8134 N / m 31-2.甘油在温度 0oC 时密度为 1.26g/cm 3 ，求以国际单位表示的密度和重度。
解： 1g / cm 3 1000kg / m 3g1.26g / cm 3 1260kg / m 3g 1260 9.8 12348N / m 31-3.水的体积弹性系数为 1.96×109N/m 2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩 1％？解： E1(Pa)pdV VpdppV VV E 0.01E 1.96 10 7 Pa 19.6MPapV1-4.35 2时容积减少3容积 4m 的水，温度不变，当压强增加 10 N/m 1000cm ，求该水的体积压缩系数β p 和体积弹性系数 E 。
V V 1000 10 6解：4 91pp1052.5 10 PaE12.5 1 4 10 8 Pap10 91-5. 用 200L 汽油桶装相对密度为 0.70 的汽油，罐装时液面上压强为 1 个大气压，封闭后由于温度变化升高了 20oC ，此时汽油的蒸气压为 0.18 大气压。
若汽油的膨胀系数为 0.0006oC －1，弹性系数为 2。
试计算由于14000kg/cm 压力及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？4解： E ＝E ’· g ＝14000×9.8×10 PadVVdTVdpT pV V 0 VTVV V 0 V TTTppp Vp所以， dVVdTVdpT V 0dTp V 0dpTp从初始状态积分到最终状态得：V T pdVT V 0 dTp V 0 dpV 0T 0p 0即V V 0T (T T 0 )V 01( p p 0 )V 0E 1040.000620 0.18 9.8 2002009.8 104140002.4L2.57 10 3 L 2.4LMVV 0.7 1000200 2.4138.32kg 1000另解：设灌桶时每桶最多不超过 V 升，则V dV t dV p 200dV t tVdt 0.00061 20VdV ppV dp1 0.18V （1 大气压＝ 1Kg/cm 2）14000V ＝197.6 升dV t ＝2.41 升-3G ＝0.1976×700＝ 138Kg ＝ 1352.4N1-6.石油相对密度 0.9，粘度 28cP ，求运动粘度为多少 m 2/s?解： 1cP 10 2 P1mPa s 10 3 Pa s1P 0.1Pa s28 10 3 3.1 10 5 m 2 / s 0.31St 31cSt0.9 10001-7.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-420.89ν＝ 40cSt ＝0.4St ＝ 0.4 ×10 m/s水μ＝νρ＝ 0.4 ×10-4 ×890＝ 3.56 × 10-2 Pa ·s1-8. 图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度 u=1m/s ，板与固定边界的距离δ =1，油的动力粘度μ＝ 1.147Pa ·s ，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：du 1.147 1 1.147 103 N / m 2dy 1 10 31-9. 如图所示活塞油缸，其直径D＝ 12cm，活塞直径 d＝ 11.96cm，活塞长度L＝14cm，油的μ＝ 0.65P ，当活塞移动速度为0.5m/s 时，试求拉回活塞所需的力 F=？解： A＝π dL , μ＝ 0.65P＝0.065 Pa · s , u＝0.5m/s , y=(D-d)/2FA du0.065 3.14 11.96 10 2 14 10 2 0.510 28.55N dy 12 11.96 2第二章 流体静力学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：① p A 表 ＝γ h 水＝ 0.3mH 2O ＝0.03at ＝ 0.3× 9800Pa ＝2940Pap A 绝＝ p a + p A 表 ＝（10+0.3）mH 2 O ＝1.03at ＝ 10.3×9800Pa＝ 100940Pap C 表＝γ hg h hg + p A 表＝ 0.1× 13.6mH 2O+0.3mH 2O ＝1.66mH 2O ＝0.166at＝1.66×9800Pa ＝16268Pap C 绝＝ p a + p C 表 ＝（10+1.66）mH 2O ＝ 11.66 mH 2O ＝1.166at ＝ 11.66×9800Pa ＝114268Pa ② 30c mH 2 ＝ 2h ＝ 30/13.6cm=2.2cmO 13.6h cmH O题 2-2题 2-32-2. 水银压力计装置如图。
《工程流体力学》课后习题测试答案
1 0.18V （1 大气压＝1Kg/cm2） 14000
G＝0.1976×700＝138Kg＝1352.4N 1-6. 石油相对密度 0.9，粘度 28cP，求运动粘度为多少 m2/s?
1P 0.1Pa s
解： 1cP 10 2 P 1mPa s 10 3 Pa s
题 2-2 2-2.
题 2-3
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：pA 表＝15×13.6－10+35×0.9cmH2O＝225.5cmH2O＝0.2255at＝2.2099×104Pa pA 绝＝pa+ pA 表＝（10+2.255）mH2O＝1.2255at＝120099Pa
2-10. 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 pA－pB＝？ 解：
p A 油hA pB 油hB Hg h p A pB Hg h 油 hB hA p A pB Hg h 油h 13.6 水 h 0.78 水 h 13.6 0.78 9800 360 10 3 45228.96 Pa 0.46at
解：p－γ甘油Δh＝p－γ汽油（H-0.4） H＝γ甘油Δh/γ汽油+0.4=1.26×0.7/0.70+0.4=1.66m 2-7. 为测定油品重度，用如下装置，经过 1 管或 2 管输入气体，直至罐内油面出现气泡为 止。用 U 形管水银压力计分别量出 1 管通气时的 Δh1，及 2 管通气时的 Δh2。试根 据 1、2 两管的沉没深度 H1 和 H2 以及 Δh1 和 Δh2，推求油品重度的表达式。
工程流体力学课后习题答案袁恩熙(共23页)
工程流体力学课后习题答案袁恩熙工程流体力学课后习题答案第一章流体及其主要物理性质 1-1. 轻柴油在温度15ºC时相对密度为0.83，求它的密度和重度。
解：4ºC时相对密度：所以， 1-2. 甘油在温度0ºC时密度为1.26g/cm3，求以国际单位表示的密度和重度。
解：1-3. 水的体积弹性系数为1.96×109N/m2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？解：1-4. 容积4m3的水，温度不变，当压强增加105N/m2时容积减少1000cm3，求该水的体积压缩系数βp和体积弹性系数E。
解：1-5. 用200L汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液面上压强为1个大气压，封闭后由于温度变化升高了20ºC，此时汽油的蒸气压为0.18大气压。
若汽油的膨胀系数为0.0006ºC－1，弹性系数为14000kg/cm2。
试计算由于压力及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？解：E＝E’·g＝14000×9.8×104Pa Δp＝0.18at所以，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V＝197.6升 dVt＝2.41升 dVp＝2.52×10-3升 G＝0.1976×700＝138Kg＝1352.4N 1-6. 石油相对密度0.9，粘度28cP，求运动粘度为多少m2/s?解：1-7. 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：ν＝40cSt＝0.4St＝0.4×10-4m2/sμ＝νρ＝0.4×10-4×890＝3.56×10-2 Pa·s1-8. 图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1m/s，板与固定边界的距离δ=1，油的动力粘度μ＝1.147Pa·s，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：1-9. 如图所示活塞油缸，其直径D＝12cm，活塞直径d＝11.96cm，活塞长度L＝14cm，油的μ＝0.65P，当活塞移动速度为0.5m/s时，试求拉回活塞所需的力F=？解：A＝πdL , μ＝0.65P＝0.065 Pa·s ,Δu＝0.5m/s ,Δy=(D-d)/2第二章流体静力学 2-1.如图所示的U形管中装有水银与水，试求：A、C两点的绝对压力及表压各为多少？ A、B两点的高度差为多少？解：① pA表＝γh水＝0.3mH2O＝0.03at＝0.3×9800Pa＝2940PapA绝＝pa+ pA表＝mH2O＝1.03at＝10.3×9800Pa ＝100940Pa pC表＝γhghhg+ pA表＝0.1×13.6mH2O+0.3mH2O＝1.66mH2O＝0.166at ＝1.66×9800Pa＝16268PapC绝＝pa+ pC表＝mH2O＝11.66 mH2O ＝1.166at＝11.66×9800Pa＝114268Pa ②30cmH2O＝13.6h cmH2Oh＝30/13.6cm=2.2cm题2-2题2-32-2. 水银压力计装置如图。
工程流体力学(袁恩熙)课后习题答案
工程流体力学练习题之勘阻及广创作第1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.则在同一地址的相对密度和比重为：0ρρ=d , 0γγ=c1-2解：336/1260101026.1m kg =⨯⨯=-ρ1-3解：269/106.191096.101.0m N E VVV Vp p V V p p p ⨯=⨯⨯=∆-=∆-=∆⇒∆∆-=ββ1-4解：Nm p V V p /105.21041010002956--⨯=⨯=∆∆-=β1-5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：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, 体积压缩量即是体积膨涨量.故：2）在保证液面压强增量0.18个年夜气压下, 求桶内最年夜能装的汽油质量.设装的汽油体积为V, 那么：体积膨涨量为： 体积压缩量为：因此, 温度升高和压强升高联合作用的结果, 应满足： 1-6解：石油的动力粘度：s pa .028.01.010028=⨯=μ石油的运动粘度：s m /1011.39.01000028.025-⨯=⨯==ρμν1-7解：石油的运动粘度：s m St /1044.01004025-⨯===ν石油的动力粘度：s pa .0356.010*******.05=⨯⨯⨯==-ρνμ 1-8解：2/1147001.01147.1m N u=⨯==δμτ1-9解：()()2/5.1621196.012.0215.0065.021m N d D u u =-⨯=-==μδμτ第2章2-4解：设：测压管中空气的压强为p 2, 水银的密度为1ρ, 水的密度为2ρ.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21p gh p a +=ρ （1）gz p z H g p 2221)(ρρ+=++（2）由式（1）解出p 2后代入（2）, 整理得：2-5解：设：水银的密度为1ρ, 水的密度为2ρ, 油的密度为3ρ；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：在等压面2-2上有：2-6解：设：甘油的密度为1ρ, 油的密度为2ρ, 4.0=h .根据等压面理论, 在等压面1-1上有：2-7解：设：水银的密度为1ρ, 油的密度为2ρ.根据等压面理论, 当进气关1通气时, 在等压面1-1上有：011120p h g gH p +∆=+ρρ（1）当进气关2通气时, 在等压面1-1上有：021220p h g gH p '+∆=+'ρρ（2）式（1）-式（2）, 得：2-8解：设：水银的密度为1ρ, 热水的密度为2ρ, 锅炉内蒸汽压强为1p , 年夜气压强为0p .根据等压面理论, 在等压面1-1上有：0211p gh p +=ρ（1）在等压面2-2上有：012221p gz gz p +=+ρρ（2）将式（1）代入（2）, 得：2-9解：设：水银的密度为1ρ, 水的密度为2ρ.根据等压面理论, 在等压面1-1上有：2-10解：设：水银的密度为1ρ, 油的密度为2ρ.根据题意, 有：22p gZ p A A +=ρ（1）()32p h Z g p A B +∆+=ρ（2）根据等压面理论, 在等压面1-1上有：312p h g p +∆=ρ（3）将式（3）代入（1）, 得：312p h g gZ p A A +∆+=ρρ（4）将（4）-（2）, 得：2-11解：设：水的密度为1ρ, 油的密度为2ρ.根据题意, 有： 2-12解：设：手轮的转数为n, 则油被压缩的体积为： 根据压缩性, 有：2-13解：设：水银的密度为1ρ, 水的密度为2ρ.根据等压面理论, 在等压面1-1上有：当测压管下移z ∆时, 根据压缩性, 在等压面1-1上有：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：设x=0时, 自由界面的Z 坐标为Z 1, 则自由界面方程为： 设x=L 时, 自由界面的Z 坐标为Z 2, 即：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：当Z=0时, p=p 0.则1）容器以6m/s 2匀加速向上运动时, 8.1568.9=+=z a , 则：2）容器以6m/s 2匀加速向下运动时, 8.368.9=-=z a , 则： 3）容器匀加速自由下落时, 0.08.98.9=-=z a , 则：4）容器以15m/s 2匀加速向下运动时, 2.5158.9-=-=z a , 则：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：式中r=0时, 自由界面的Z 坐标为Z 0. 1)求转速n 1由于没有液体甩出, 旋转前后液体体积相等, 则：2210161Dg h Z ω-= （1）当式中r=R 时, 自由界面的Z 坐标为H, 则：22081Dg z H ω+= （2）将式（1）代入（2）, 得：2)求转速n 2当转速为n 2时, 自由界面的最下端与容器底部接触, z 0=0.因此, 自由界面方程为：当式中r=R 时, 自由界面的Z 坐标为H, 则：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：在不考虑闸门自重的情况下, 提起闸门的力F 为：2-18解：建立坐标如图所示.闸板为椭圆形, 长半轴d d b 2145sin 210==, 短半轴d a 21=.根据题意, 总压力P 为：闸板压力中心为：在不考虑闸板自重的情况下, 提起闸板的力F 为：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： 压力中心为：2-20解：1）求液面高度：设下圈高度为dz, 受到的压力为： 2）求下圈受到的拉应力 2）求下圈壁厚e根据强度理论, 有[]σσ≤, 则：2-21解： 建立坐标如图示.总压力的作用点的 z 坐标为： 闸门能自动翻开, 要求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：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p 0, 油的密度为ρ.建立坐标如图所示. 1）A-A 截面上的作用力 2）B-B 截面上的作用力 2-24解：根据题意, 得 2-25解：根据题意, 得 真空度为：真空度年夜于4.688m, 球阀可翻开. 2-26解：根据题意, 得：2-27解：设：木头的密度为1ρ, 水的密度为ρ.根据题意, 得 取n=11 第三章 弥补题：1．在任意时刻t 流体质点的位置是25t x =, 其迹线为双曲线25=xy .质点速度和加速度在x 和y 方向的分量是几多？2．已知速度场t yz u x +=, t xz u y +=, xy u z =.试求当t=0.5时在x=2, y=1, z=3处流体质点的加速度.3．已加欧拉方法描述的流速为：xt u x =, y u y =.试求t=0时,过点（100, 10)的流体质点的迹线.4．流体运动由拉格朗日变数表达式为：t ae x =, tbey -=, c z =.求t ＝1时, 位于(1, l, 1)的流体质点及其加速度和迹线；求t ＝1时, 通过(1, l, 1)的流线.5．给定二维流动：()j t kx i u uαυ-+=cos 00, 其中αυ、、、k u 00均为常数.试求在t ＝0时刻通过点(0, 0)的流线和迹线方程.若0→α、k , 试比力这两条曲线.6．已知不成压缩流场的势函数22ay bxy ax -+=ϕ, 试求相应的流函数及在（1,0）处的加速度.7．已知不成压缩流场的流函数323y y x -=ψ, 试求证流动为无旋流动并求相应的势函数.8．给定拉格朗日流场：kt ae x /2-=, kt bey /=, kt ce z /=, 其中k为常数.试判断：①是否是稳态流动；②是否是不成压流场；③是否是有旋流动.9．已知不成压缩流体的压力场为：若流体的密度p ＝1000kg ／m 3, 则流体质点在(3, 1, -5)位置上的加速度如何？（g ＝-9.8m ／s 2）10．理想不成压缩均质流体作无旋运动, 已知速度势函数：在运动过程中, 点(1, 1, 1)上压力总是p 1＝117.7kN ／m 2.求运动开始20s 后, 点(4, 4, 2)的压力.假设质量力仅有重.11．不成压缩流体平面射流冲击在一倾斜角为θ=600的光滑平板上, 如图所示.若喷嘴出口直径d=25mm, 喷射流量s m Q /0334.03=, 试求射流沿平板两侧的分流流量1Q 和2Q , 以及射流对平板的作用力（不计水头损失）. 弥补题谜底：1．解：因流体质点的迹线25=xy , 故：2525-==t x yt t x u x 10=∂∂=, 1022=∂∂=t x a x , 310--=∂∂=t t y u y , 42230-=∂∂=t t y a y2．解：根据欧拉方法, 空间点的加速度为：t=0.5时在x=2, y=1, z=3处流体质点的加速度为：3．解：根据欧拉方法与拉格郎日方法的转换关系, 有：当t=0时, 过点（100, 10)的流体质点的拉格郎日变数为：1001=c , 102=c .故该质点的迹线方程为：221100t ex =, tey 10=4．解：1）求t ＝1时, 位于(1, l, 1)的流体质点及其加速度和迹线流体质点的拉格郎日变数为e a 1=, e b =, 1=c .该流体质点的速度和加速度为11=⨯==∂∂=e e ae t x u tx , 1122=⨯==∂∂=e e ae t x a t x 11-=⨯-=-=∂∂=-e e be t y u ty , 1122=⨯==∂∂=-e e be t y a t y 0=∂∂=t z u z , 022=∂∂=t z a z迹线方程为：1-=t e x , 1+-=t e y , 1=z ；即1=xy .2）求流线根据拉格郎日方法与欧拉方法的转换关系, 得：t x ae t x u =∂∂=, t y be t y u --=∂∂=, 0=∂∂=t z u z （1）t xe a -=, tye b =, z c =（2）将式（2）代入（1）, 得：x u x =, y u y -=, 0=z u根据流线方程, 有：t ＝1时, 流线通过(1, l, 1)点, 则：c=1.即流线方程： 5．解：1）求流线当t ＝0时流线通过点(0, 0), c1=0.流线方程： 2）求迹线当t ＝0时流体质点在点(0, 0), c 1=0, c 2=0.迹线方程：t u x 0=,()t t ku ku y ααυ--=000sin3）若0→α、k , 流线为： 迹线为：t u x 0=, t y 0υ=流线与迹线重合.6．解：1）求流函数根据势函数的性质, 有： 根据流函数的性质, 有： 2）求（1,0）处的加速度7．解：1）求证流动为无旋流动根据流函数的性质, 有： 根据旋度, 有：旋度=0, 流动为无旋流动. 2）求势函数8．解：1）将拉格朗日方法转换为欧拉方法k t x e k a t x u /22--=∂∂=, k t y e k b t y u /=∂∂=, kt z e k c t z u /=∂∂=解拉格朗日变数：k t xe a /2=, kt ye b /-=, k t ze c /-=欧拉方法暗示的流场：x k u x 2-=, y k u y 1=, z k u z 1=因0=∂∂=∂∂=∂∂t u t u t u zy x , 是稳态流动.因0112=++-=∂∂+∂∂+∂∂k k k z u y u x u z y x , 是不成压流场.因0,0,0=∂∂-∂∂=∂∂-∂∂=∂∂-∂∂x uz u z u y u y u xu z x y z x y, 是无有旋流动.9．解：根据理想流体运动微分方程, 有 10．解：根据势函数, 有 求各加速度分量：根据理想流体运动微分方程, 有在运动过程中, 点(1, 1, 1)上压力总是p 1＝117.7kN ／m 2.因此 运动开始20s 后, 点(4, 4, 2)的压力为： 第二种解法：由于流动为无旋流, 根据拉格朗日积分, 同一时刻流场中任意两点间的关系有： 因：则点(1, 1, 1)的相关量为： 点(4, 4, 2) 的相关量为： 故：11．解：根据题意, 得： 根据伯努里方程, 有： 根据动量方程, 有：由于在年夜气环境下, 0=x R .因此0cos 021=--θQ Q Q （1）根据不成压缩流体的连续性方程, 有：0021=-+Q Q Q （2）式（1）+（2）得： 故根据作用与反作用的关系, 平板受力为： 第三章 3-1解：那时()()3,2,1,,=z y x , 加速度为： 3-2解： 3-4解：3-5解：由于吸入管直径年夜于排出管直径, 根据连续性原理, 排出管中液体流速年夜于吸入管中液体流速.设排出管中液体流速为u 1=0.7,设吸入管中液体流速为u 2为：3-6解：若液位不变, 取水平出流管的中心Z 坐标为零, 则液位高度为：根据伯努里方程, 有：z 1=h 时, u 1=0, 表压p 1为零.因此3-7解：取B 容器出水管口的Z 坐标为零, 根据伯努里方程, 有：z 1=H 时, u 1=0.p 1= p 2.因此 管径为：水平管中的绝对压强由下式求得：3-8解：取水管中心的Z 坐标为零, 根据伯努里方程, 有： 根据等压面原理, 有： 故3-9解：取A 容器液面的Z 坐标为零, 根据伯努里方程, 两容器油面的能量关系有： u 1= u 2, 因此()mz g p p h w 616.19208.9850103.06.35221=-⨯⨯-=--='ρ油柱3-10解：取水管中心的Z 坐标为零, 根据伯努里方程, 有：设量为Q, 则：根据等压面原理, 有： 故3-11解：1）求B 管中流速在T 管上根据伯努里方程, 有： 式中流速为： 因此3p 为表压强, 液面表压强02=p .在B管上根据伯努里方程, 有：2）求B 管直径3-12解：根据伯努里方程, 有： 则管中出口流速()[]()[]()s m h h H g u w w /238.516.038.922212=+-⨯⨯=∆+∆-=管中流量()s m u d Q /10114.4238.501.044352222-⨯=⨯⨯==ππ水力坡度：06.0106.0111==∆=L h i w , 1.0101222==∆=L h i w3-14解：根据伯努里方程, 建立两液面间的关系有： 根据意u 1= u 2=0, 表压p 1= p 2.因此m h z H w 3012722=++=∆+=水柱根据伯努里方程, 并考虑u 1= 0, 建立吸入液面与泵吸入口间的关系有：吸入管中流速()s m d Qu s /466.33.04245.0422=⨯==ππ泵吸入口处的真空度m g p g p s 813.22.08.92466.3221=+⨯+=-ρρ水柱, 则真空表读数为：at 276.0-.3-15解：根据伯努里方程, 建立吸入液面间与压水管出口的关系有：根据意u 1= 0, 表压p 1= p 2为零.因此mh g u z z H w 408.4228.922020222221=+⨯+=∆+++=水柱根据伯努里方程, 建立泵出口与压水管出口的关系间的：泵出口处管中流速()s m D Qu d /502.041057.142321=⨯⨯==-ππ泵出口处的表压强mg p g p d 833.398.9257.18.922019222=⨯-+⨯+=-ρρ水柱3-16解：根据伯努里方程, 建立两油罐油面间的关系有：根据意u 1= u 2=0, 因此()mh g p p z H w 276.4658.9800102.03.0405122=+⨯⨯-+=∆+-+=ρ油柱3-17解：1）求扬程H根据伯努里方程, 建立吸入液面间与压水管出口的关系有： 根据意u 1= 0, p 1= p 2.因此解方程得：H=6.133m 水柱.因此, 管中流量和流速为： 2）求泵入口处压强根据伯努里方程, 并考虑u 1= 0, 建立吸入液面与泵吸入口间的关系有：泵吸入口处的真空度mg p g p s 947.18.08.92698.1121=+⨯+=-ρρ水柱3-18解：1）求液体受到的合外力根据动量方程, 有：其中：0,/415.1,/415.13.04101004,01223212===⨯⨯===-y y x x s m s m D Qυυππυυ.因此2）求弯管对液体的作用力 3）求支座的作用力弯管对液体的作用力与弯管受到液体的作用力为一对作用与反作用力关系, 因此弯管受到液体的作用力为：支座受到弯管的作用力即是弯管受到液体的作用力. 3-19解：1）求液体受到的合外力 根据动量方程, 有：其中：sm DQB/037.225.041.04222=⨯==ππυ因此2）求弯管对液体的作用力 3）求弯头受到液体的作用力根据作用与反作用力关系, 有： 3-20解：1）求液体受到的合外力 根据动量方程, 有： 其中：s m /202=υ 因此2）求筒对液体的作用力 3）求人受到的作用力创作时间：二零二一年六月三十日创作时间：二零二一年六月三十日 根据作用与反作用力关系, 有： 3-21解：1）求液体受到的合外力 根据动量方程, 有： 其中：s m D Q/292.2148.142222=⨯==ππυ。
工程流体力学__课后习题答案___袁恩熙___石油工业出版社
工程流体力学一、名词解释（10分）1.理想流体：完全没有粘性的流体。
2.控制体：流场中某一确定不变的区域。
3.压力中心：总压力的作用点。
4.水力光滑：层流底层厚度大于绝对粗糙度，阻力系数只是雷诺数的函数。
5.流线：同一瞬间相邻各点速度方向线的连线。
6.层流：流动中粘性力影响为主，流体质点间成分层流动主要表现为摩擦。
7.水力坡度：沿流程单位长度的水头损失。
8.扬程：由于泵的作用使单位重力液体所增加的能量，叫泵的扬程。
9.湿周：与液体接触的管子断面的周长。
10.当量长度：把局部水头损失换算成相当某L当管长的沿程水头损失时，L当即为当量长度。
11.流体：易流动的物质，包括液体和气体。
12.迹线：流体质点运动的轨迹。
13.系统：包含确定不变流体质点的任何集合。
14.水力粗糙：当层流底层的厚度小于管壁粗糙度时，即管壁的粗糙突起部分或全部暴露在紊流区中，造成新的能量损失，此时的管内流动即为水力粗糙。
15.压力体：是由受压曲面、液体的自由表面或其延长面和由该曲面的最外边界引向液面或液面延长面的铅垂面所围成的封闭体积。
16.短管：计算中不可以忽略的局部水头损失和流速损失的管路。
17.紊流：雷诺数大于2000的流动，表现的是液体质点的相互撞击和掺混。
18.粘性：是流体阻止发生变形的一种特性。
19.当量直径：对于非圆形的管路，当量直径等于水力半径的1/4倍。
20.水力半径：管路的断面面积与湿周之比。
21.真空压力：是指流体的绝对压力低于大气压力产生真空的程度。
22.绝对压力：是以绝对真空为基准计量的压力。
23.虚压力体：压力体和液体在受力曲面的异侧，此压力体称作虚压力体。
24.位变加速度：由位置变化引起的加速度。
25.质量流量：单位时间内通过有效断面的流体质量。
26.实际流体：具有粘性的流体。
27.密度：流体单位体积内所具有的质量。
28.压缩性：在温度不变的条件下，流体在压力作用下体积缩小的性质。
29.膨胀性：在压力不变的条件下，流体温度升高时，其体积增大的性质。
工程流体力学课后习题答案1-3章
第1章绪论【1—1】500cm3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】液体的密度相对密度【1-2】体积为5m3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1L。
求水的压缩系数和弹性系数。
【解】由压缩系数公式【1-3】温度为20℃，流量为60m3/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】根据膨胀系数则【1-4】用200升汽油桶装相对密度0.70的汽油。
罐装时液面上压强为98000Pa。
封闭后由于温度变化升高了20℃，此时汽油的蒸汽压力为17640Pa。
若汽油的膨胀系数为0.0006K-1,弹性系数为13。
72×106Pa，（1）试计算由于压力温度变化所增加的体积,(2）问灌装时汽油的体积最多不应超过桶体积的百分之多少？【解】(1）由可得，由于压力改变而减少的体积为由于温度变化而增加的体积，可由得（2）因为，相比之下可以忽略由压力变化引起的体积改变，则由得【1—5】图中表示浮在油面上的平板，其水Array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则【1-6】已知半径为R圆管中的流速分布为式中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则习题1-6图第2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】空气各点压力相同,与空气接触的液面压力即为空气的压力，另外相互连通的同种液体同一高度压力相同，即等压面【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】由，，得（1)（2)选取U得 【2-3及ρo ，油层高度为h 1,数为R ，水银面与液面的高度差为h 2间的压力p 与读数R 的关系式。
工程流体力学(袁恩熙)课后习题答案【范本模板】
工程流体力学练习题第1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:0ρρ=d ，0γγ=c 30/830100083.0m kg d =⨯=⨯=ρρ 30/81348.9100083.0m N c =⨯⨯=⨯=γγ1—2解：336/1260101026.1m kg =⨯⨯=-ρ3/123488.91260m N g =⨯==ργ1—3解:269/106.191096.101.0m N E V VV Vp p V V p p p ⨯=⨯⨯=∆-=∆-=∆⇒∆∆-=ββ 1—4解：N m p V V p /105.21041010002956--⨯=⨯=∆∆-=β 299/104.0105.211m N E pp ⨯=⨯==-β 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:()l T V V T T 4.2202000006.00=⨯⨯=∆=∆β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：26400/1027.16108.9140004.22004.2m N E V V V V V V p p T T pTT ⨯=⨯⨯⨯+=∆+∆-=∆+∆-=∆β2）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：T V V T T ∆=∆β体积压缩量为：()()T V E p V V E pV T pT p p ∆+∆=∆+∆=∆β1 因此，温度升高和压强升高联合作用的结果，应满足:()()⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-∆+=∆-∆+=p T p T E p T V V T V V 1110ββ ()())(63.197108.9140001018.01200006.0120011450l E p T V V p T =⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯-⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-∆+=β()kg V m 34.1381063.19710007.03=⨯⨯⨯==-ρ1—6解：石油的动力粘度:s pa .028.01.010028=⨯=μ 石油的运动粘度：s m /1011.39.01000028.025-⨯=⨯==ρμν 1—7解：石油的运动粘度:s m St /1044.01004025-⨯===ν 石油的动力粘度:s pa .0356.010*******.05=⨯⨯⨯==-ρνμ1-8解：2/1147001.01147.1m N u=⨯==δμτ1-9解:()()2/5.1621196.012.0215.0065.021m N d D u u =-⨯=-==μδμτN L d F 54.85.16214.01196.014.3=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=τπ第2章2—4解:设：测压管中空气的压强为p 2，水银的密度为1ρ，水的密度为2ρ.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。
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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 zyu yxu xtu y y y y y u u u a ∂∂∂∂∂∂∂∂+++=z u z y u 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：()()22222,2yx xu yx y u y x +Γ=+Γ=ππ 流线微分方程：yx u dy u dx = 代入得：()()222222y x x dyy 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。
如风道出口截面收缩为150mm ×400mm 求该截面的平均流速。
解：因为v=q A /A所以v 1=q A /A 1=2700/(300x400x10-6)=22500m/h=6.25m/s V 2=q A /A 2=2700/(150x400x10-6)=45000m/h=12.5m/s3.5 渐缩喷嘴进口直径为50mm ，出口直径为10mm 。
若进口流速为3m/s ，求喷嘴出口流速为多少？已知：mm d 501= mm d 102= s m v /31= 求：喷嘴出口流速2v解:sm A A v A q v v /7510503521122=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=== 3.6解：已知smqv301.0=，由连续性方程，得，q A v A v ==2211如右图所示，列出方程，得5x6801.082805-=--=-V A x 则3.7 异径分流三通管如图3.35所示，直径d 1=200mm ，d 2=150mm 。
若三通管中各段水流的平均流速均为3m/s 。
试确定总流量q v 及直径d 。
解：(1) V(A 1+ A 2)= q v∴ q v =3m/s ⨯（42.02⨯π+415.02⨯π）≈0.147m 3/s(2) q v =V A=42d πV∴d=Vq vπ4≈0.25m3.8 水流过一段转弯变径管，如图 3.36所示，已知小管径mm d 2001=，截面压力KPa p 701=，大管直径mm d 4002=，压力KPa p 402=，流速s m v /12=。
两截面中心高度差m z 1=，求管中流量及水流方向。
解：（1）由s m v v A q d v /216.0144.0242222=⨯===⨯ππ（2）s m v d d v A v A q v /421122211=∴===g v gP gv gP z z 2221222211++>++ρρ 又即水流的方向为从1到2，其过程中有能量的损失。
3.9 如图3.37所示，以一直立圆管直径mm d 101=，一端装有出口直径为mm d 52=的喷嘴，喷嘴中心距离圆管1-1截面高度H=3.6mm 。
从喷嘴中排入大气的水流速度s m v /182=，不计流失损失，计算1-1处所需要的相对压力。
解：进口水流速度s m v dd v /5.418510222211=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=列1-1截面和2-2截面的能量方程gu g P z g u g P z a 222222111++=++ρρ 1-1处所需要的相对压力()a a KP u u g P P P 1802.187216.3-21221=-+==ρρ相3.10 如图3.38所示，水沿管线下流，若压力表的读数相同，求需要的小管径d ，不计损失。
解： gv g P z g v g P z 2222222111++=++ρρ 又21P P =则gv z g v z 22222211+=+ 已知s m v v m z m z /3,3,0221====，代入上式得： s m v /24.8= 由连续性方程222122⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛d v D v ππ又D=0.2m解得 d=0.121m3.11 如图3.39所示，轴流风机的直径为d=2m ，水银柱测压计的读数为△h=20mm ，空气的密度为1.25kg ／m 3 试求气流的流速和流量。
（不计损失） 解：取玻璃管处为过流断面1-1，在吸入口前的一定距离，空气为受干扰处，取过流断面0-0，其空气压力为大气压Pa ，空气流速近似为0，v 0=0。
取管轴线为基准线，且h w0-1=0,则列出0-0，1-1两个缓变流断面之间的能量方程为： 0+Pa/ρg+0=0=P 1/ρg+v 12/2g 而P 1=Pa-hmmHg ，所以v=()32.6525.1/3224.1332022/21=⨯⨯==-空hmmHg g P P g a ρq v =v 1x3.14d 2/4=65.32x3.14x22=205.1m 3/s3.12解：取1和2 两个过流断面，2为基准面，由伯努利能量方程得gg gg Vpz Vpz 222222111++++=ρρ 则1021010001038.700101000109772233⨯+⨯⨯+=+⨯⨯+V 解得V2=17.867m/s取2和3两个过流断面，3为基准面，由伯努利能量方程得gg gg Vpz Vpz 223332222++++=ρρ 则10210100010970102867.171010001038.7323323⨯+⨯⨯+=⨯+⨯⨯+V解得V3=14.142m/s设收缩段的直径应不超过d ，由连续性方程得，2132222⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛d V d V ππ 则d =133.45mm3.13 气体由静压箱经过直径为10cm ，长度为100m 的管流到大气中，高差为40m ，如图3.41所示测压管内液体为水。
压力损失为92v ρ/2。
当（1）气体为与大气温度相同的空气时：（2）气体密度为ρ=0.8kg/m 3的煤气时，分别求管中流速、流量及管长一半处B 点的压力。
解：（1）P 1g +（a ρ-ρ）g(z 2-z 1)+221v ρ= P 2g +222v ρ+2922v ρ水ρgh+0+0=0+5v 22ρv 22=2.15012.0807.91000⨯⨯⨯=19.614v 2=4.43m/s q v = v 2A=4.43⨯π⨯(21.0)2=0.0384 m 3/s P 3g +0+223v ρ= P 2g +222v ρ+2922v ρ⨯21P 3g +222v ρ= 222v ρ+2922v ρ⨯21P 3g =4922v ρ=94⨯1.2⨯(4.43)2=52.92N/ m 2(2) P 1g +（a ρ-ρ）g(z 2-z 1)+221v ρ= P 2g +222v ρ+2922v ρ水ρgh+(1.2-0.8)⨯9.807⨯40+28.0⨯=1000⨯9.807⨯0.012+0.4⨯9.807⨯40+0=5⨯0.8⨯v 22v 2=8.28m/s q v = v 2A=8.28⨯π⨯(21.0)2=0.065 m 3/s P 3g +（a ρ-ρ）g(z 2-z 1)+223v ρ= P 2g +222v ρ+2922v ρ⨯21P 3g +0.4⨯9.807⨯20+0=49⨯0.8⨯8.282∴P 3g =44.9 N/ m 23.14 如图3.42所示，高层楼房煤气立管B 、C 两个供气点各供应s m q v /02.03=煤气量。
假设煤气的密度为3/6.0m kg =ρ，管径为50mm ，压力损失AB 断为2/321v ρ，BC 断为2/422v ρ，C 点要求保持余压为300Pa ，求A 点U 型管中酒精液面高度差。
（酒精的密度为0.806Kg/m 3、空气密度为1.2Kg/m 3） 解：()()212221212221-++=+--+w v g v a g p p z z g p ρρρρ即223222260807.096.022A c v C v A v v p p cA ρρρρ+++=+⨯⨯+ s m v d q c v/2.102205.002.044≈==⨯⨯ππ同理得s m v A /4.20=76.70560807.96.04.206.02.106.03002225=⨯⨯-⨯+⨯⨯+==∴A p gh 酒ρmmh g p A 6.44807.980676.705==∴⨯酒ρ3.15 如图3.43所示的管路流动系统中，管径mm d 150=，出口喷嘴直径mm d 501=。
求A 、B 、C 、D 各点的相对压力和通过管道的流量。
解：gu g P z g u g P z g u g P z g P z D a CB A A a 22202423221++=++=++=++ρρρρ 知:01=z m z 72-= m z 23= m z 44= 代入上式得s m u D /86.8= s m dd u u u u D C B A /98.0221=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=== 通过管道的流量：s m d u q D v /0174.02321=⎪⎭⎫ ⎝⎛=πa A a A Ag KP u g P P P 169.68272,=-=-=ρρ 同理 a B B g P u P 48722,-=-=ρa C Cg KP u g P 1.20222,-=--=ρρ 0,=D g P3.16 水箱下部开孔面积为0A ，箱中恒定高度为h ，水箱断面甚大，其中流速可以忽略，如图3.44所示，求由孔口流出的水断面与其位置x 的关系。