第二章习题答案

第二章 习 题

思考题

1．气压计读数为755mm 汞柱时，水面以下7.6m 深处的绝对压强为多大？ 解：

大气压强设为,由得：

m h

p

p N 3

3

3

'

'

/9.17498006.74.1001010⨯=⨯+⨯=+=

γ

2．试述表压与绝对压力在性质上的差别。

解：表压即相对压力，

,是体现在液柱高度上的;绝对压力为

是重力

作用下的液体中一点的真实压力。

3．如何用U 型管检测厨房中煤气管道是否有泄漏？ 答：（1）关闭总阀门以及厨房里所有的煤气阀门

（2）以热水器为例，将U 形管接在热水器的接口处，U 形管内装水 （3）打开热水器阀门，打开总阀门

（4）U 形管内接热水器的一端液位降低，另一端液位升高 （5）关闭总阀门，观察U 形管内有无变化

（6）若液位发生变化，说明管道有泄漏；无变化则管道不泄漏。 4．建立流体动力学方程的基本方法有哪两种？其差别何在？ 答：拉格朗日法和欧拉法

拉格朗日法：选定一个流体质点，并在整个过程中追随这一质点，观察它的运动特性的变化。 欧拉法：把流体所占据的空间中的任一点挑选出来，观察通过这一点的流体运动特性的变化。

5. 流线的定义是什么？什么情况下流线就是轨迹？ 解：流线是在流体中某一瞬间想象的一条曲线，在这条曲线上任一点所引的切线就是这点的流体质点在此瞬间的流动方向。当流体为稳定流动时，轨迹与流线重合。

6. 质量守恒定律应用于管道内流体，其表达式如何推导？ 答：

⎰=A

udA 0ρ质量守恒定率

对于管道内的流体，表面A 由前后两个截面

A A 2

1

,和管道环面A 组成

A u A u A udA udA A udA udA A A 222111002

1ρρρρρρ++=++==⎰⎰⎰⎰

所以

A u A u 2

2

2

1

1

1

ρρ=,当ρ不变时，A u A u 2

211=

7. 欧拉运动微分方程与奈维-斯托克公式建立的依据是什么？差别何在？

答：都是依据牛顿第二定律；

欧拉运动微分方程是理想流体的流动微分方程；

奈维-斯托克公式对实际流体微元所受的表面力除了法向力之外还需考虑由于与相邻流

体层间的摩擦而受的切向力。

9. 流动边界层的性质如何？ 答：（1）流体有粘性，由壁面附近的流体层向流体内部，粘性造成的减速作用越来越小 （2）在垂直于流动方向，仍有梯度

dy

du

，边界层内的阻力不可忽视 （3）主流区（外流区）流体粘性阻力可以忽略 10．引入流动边界层的意义是什么？ 答：（1）反映客观存在

（2）利用其性质，有利于求解N-S 方程 11. 流动边界层的结构形式是什么样的？

答：在边界层中，在垂直于流动方向上存在着显著的速度梯度

dy

du

，边界层的阻力具有不可忽视的影响。边界层以外的流动，粘性阻力可以忽略不计，流体可以看作为理想流体对待。 13. 层流层和紊流层各自的主要阻力是什么？

答： 层流层：低速层流体对高速层流体产生阻滞作用而使之减速，高速层流体对低速层流体产生携带作用。而使之加速，造成的流体摩擦阻力是主要阻力。

紊流层：紊流中速度分布比较均匀的区域内，由于流体微团的无规则迁徙、脉动，使得流体微团间进行动量交换非常剧烈，造成的流动阻力是主要阻力

15．是否所有准则都有一定的物理意义？雷诺准则的物理意义是什么？

答：所有的准则都有一定的物理意义。 雷诺数是作为判别流体流动状态的准则，当雷诺数较小时，流体做层流运动，当雷诺数较大时，流体做紊流运动。 18．沿程阻力计算的复杂性在工程计算中是如何处理的？ 答：靠理论分析与实验相结合，并且主要依赖于实验的结果。 练习题

1． 矩形风道的断面为2300400mm ⨯，风量为3

2700m hr ，求断面平均流速。若出风口断

面缩小为2

100200mm ⨯，该处的平均流速多大？ 解

：

,

.

,得=6.25(m/s)

=37.5(m/s)

2．封闭容器中盛有比重0.8∆=的油，1300h mm =，下面为水，2500h mm =，测压管中汞液面读数400h mm =，求封闭容器中的油面压强p 值。

解：

m Kg O

H oil

3

2/8008.0==ρ

ρ

)/(5.1544.01333.1012

3

3

3

101010m h p

p

N Hg

b

⨯=⨯⨯+⨯=+=

γ

)

/(2.147)3.08.98005.09800(5.154)(2

331221010m h h p

N p oil

O

H b

⨯=⨯⨯+⨯-⨯=+-=

γ

γ

3. 盛水容器的形状如图所示，已知各水面高程为1 1.15m ∇=，

20.68m ∇=，30.44m ∇=，40.83m ∇=，求1、2、3、4各点的相对压强。

解：点2与空气直接接触，所以

m p p N 2

3

2

/3.10110⨯==

，m N g O

H O

H 3

22/9800==ρ

γ

)/(7.96)68.015.1(98003.101)(2

3

3

2122

1

1010m h h p p N O

H ⨯=--⨯=--=γ

)

/(7.103)44.068.0(98003.101)(2

333222

4

3

1010m h h p

p

p

N O

H ⨯=-+⨯=-+=

=

γ

4．判断下列不可压缩流体的流动是否连续：

002222()

x xyz

w w l x y -=

+

2200222

()()y x y z w w l x y -=+ 002

2

z y w w l x y

=

+