工程流體力學(xué)答案周云龍洪文鵬第三版

1、.第一章1-1 kg/m31-2 kg/m31-3 m3/h1-4 1/Pa1-5 Pas1-6 m2/s1-7 (1) m/s 1/s (2) Pas(3) Pa1-8 (1) (2)1-9 (1) (2) 當(dāng)時， (3)當(dāng)時， 所以1-10 N Pas Pas1-11 1-12 m/sm2NkW1-13 Pasm2NkW1-14 1-15 m2N1-16 m2m/sr/min1-17 Pas N1-18 由1-14的結(jié)果得 Nm1-19 1-20 mm1-21 mm1-22 由 得 其中 則 1-23 根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律 由于流速隨半徑的增加而減小，即是負值，為了使為正值，上式在等號右端取

2、負號 根據(jù)已知條件 在管壁處 則當(dāng)時 管壁處的阻力 1-24 其中（kg）則 N由其中m2 1/s則 Pas第二章2-1kPa2-2 Pa Pa2-3 且 m(a) Pa Pa(b) Pa Pa(c) Pa Pa2-4 設(shè)A點到下水銀面的距離為h1，B點到上水銀面的距離為h2 即 m2-5 kg/m3 Pa2-6 Pa2-7 (1)kPa(2) PakPa2-8 設(shè)cm m mkPa2-9 (1)Pa (2)cm2-10 Pa m2-11 整理得 m2-12 Pa2-13 cm2-14 2-15 整理：kPa2-16 設(shè)差壓計中的工作液體密度為Pam2-17 Pa2-18 kPa2-19 (1

3、) N (2) N2-20 證明：如書中證明過程。2-21 設(shè)油的密度為N NN對A點取矩 m（距A點）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） kNm kNm穩(wěn)固2-23 總壓力F的作用點到A點的距離由整理得 （提示）解得：m2-24 圖示法： 整理得 又 所以 于是 m m2-25 Nm(距液面)2-26 Nm(距液面)或m(距C點)2-27 第一種計算方法：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)閘門以下水的壓力： N右側(cè)油的壓力：N左側(cè)閘門上方折算液面相對壓強：(Pa) 則：N由力矩平衡方程(對A點取矩)： 解得：（N） 第二種計算

4、方法是將左側(cè)液面上氣體的計示壓強折算成液柱高（水柱高），加到水的高度中去，然后用新的水位高來進行計算，步驟都按液面為大氣壓強時計算。 m閘門左側(cè)所受壓力：N作用點： m閘門右側(cè)所受壓力：N作用點： m由力矩平衡方程： (對A點取矩) 解得： N2-28 N N2-29 C點的測壓管水面的距離m kN2-30 A點：N B點：N2-31 NN2-32 Nm3NN 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m2-36 設(shè)水的密度為，煤油的密度為kPa又則mm2-37 設(shè)7.5m高處的水平面為基準面，則閘門

5、上部自由液面距基準面的高度為H則有m閘門形心的淹深（閘門形心距自由液面的距離）m閘門所受的總壓力kNm(距自由液面)2-38 水平方向的壓力：左側(cè)N右側(cè)NN 方向：水平由左指向右豎直方向的壓力：N 方向：垂直自下向上總壓力N 方向：， 第三章3-1 （1）二維流動 （2）定常流動（3），3-2 （1）三維流動 （2）非定常流動（3），當(dāng)時， 3-33-4 即積分得 即時，過P(-1，-1)點，流線方程為3-5 即積分得流線簇是以坐標原點為圓心的同心圓，逆時針流動。3-6 即積分得3-7 x 則 y 又 則當(dāng)時，3-8 （1） 連續(xù) （2） 連續(xù) （3） 不連續(xù)（4） 連續(xù)3-9 (1) (2)

6、 (3) (4) 3-10 得 積分：時 則3-11 積分得 3-12 其中：； 則m/s3-13 其中：m/s；m/s；m；m代入上式得m3-14 其中：m；m/s；代入數(shù)據(jù)解得m/sm3-15 其中：m；m/s代入數(shù)據(jù)解得m/sm3-16 其中：；Pa；Pa； m/s代入數(shù)據(jù)解得m/s，則m23-17設(shè)水箱液面為1-1，管道出口截面為2-2 得m/s(1) 其中：m；m/s；代入數(shù)據(jù)解得Pa(2) 其中：m；代入數(shù)據(jù)解得Pa3-18 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

7、，代入數(shù)據(jù)得mm3-19 設(shè)水箱液面為1-1，管道收縮截面為2-2，管道出口截面為3-3 其中m，kPa，kPa，代入上式得m/s，m/s 其中m，kPa，m/s代入上式得kPa，則kPa3-20 設(shè)U型管入口駐點為1點則： 其中：； 則：m/s3-21 設(shè)U型管入口截面為1-1，噴嘴出口截面為2-2 其中，m，Pa代入上式得m/sm3/s3-22 ，設(shè)水銀差壓計左端入口壓強為，則 Pa由 得m/s代入數(shù)據(jù)解得Pa3-23 m/sm3/s3-24 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(應(yīng)用小的)3-25 設(shè)集

8、流器入口截面為1-1，玻璃管對應(yīng)截面為2-2 其中，代入上式得m/sm3/s3-26 m/sm/s 其中則kPa在水平面內(nèi)建立平面坐標系xoy，并取緩變流截面1-1，2-2及管道邊界為控制面。作用在控制面內(nèi)液體的外力有：彎管對水流的作用力F，作用在1-1和2-2截面的動水壓力和，控制面內(nèi)水體的重力。由于重力鉛直向下，在水平面的x軸和y軸方向分量為零；不計水流阻力時，動量修正系數(shù)。所以沿x軸和y軸方向建立動量方程得：y F Fy 0 x Fx x軸： 代入數(shù)據(jù)： 解得Ny軸： 代入數(shù)據(jù)： 解得NN合力與x方向的夾角為：3-27 設(shè)平板對水的作用力F水平向左代入數(shù)據(jù)：解得：m3/s3-28 取0-

9、0、1-1、2-2過水?dāng)嗝婕八砻婧推桨暹吔鐬榭刂泼?，不考慮摩擦，動量修正系數(shù)。沿x軸建立動量方程得： 即：由于： 則 （1）又：；則 （2）將（1）式和（2）式聯(lián)立整理得： 沿y軸建立動量方程得： 其中代入整理得 3-29 設(shè)水深為2m處過流斷面為1-1，水深1.5m處過流斷面為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：底坎對水流的反作用力；水流作用在斷面1-1和2-2上的壓力；動量修正系數(shù)。則沿流向建立動量方程得：所以： （a）1-1和2-2均為緩變流過水?dāng)嗝?，故NN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：

10、m/s所以，m/sm3/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。3-30 設(shè)液面為1-1，管子出口截面為2-2 其中：m；代入上式得：m/sm3/s3-31在1-1截面和2-2截面列伯努利方程其中：；代入上式： 理論流量： 實際流量： 第四章4-1 （1） 無旋 （2） 有旋（3） 無旋 （4） 有旋 4-2 （1） 不存在流函數(shù) 不存在勢函數(shù)（2）改為 存在勢函數(shù) 存在流函數(shù) 求勢函數(shù) 積分： （a） 則代入（a）式得 求流函數(shù) 積分： （b） 則代入（b）式得 4-3 （1） 積分： （a） 即 則代入（a）式得 （2） 積分： （b） 即 則

11、代入（b）式得 （3） 積分： （b） 即 則代入（b）式得 （4） 積分： （b） 比較可知 則代入（b）式得 4-4 無旋4-5 4-6 （1） 積分： （a） 即 則代入（a）式得 （2）4-7 積分： （a） 即 則代入（a）式得 由 得 4-8 由流函數(shù)性質(zhì)可知m3/s4-9 積分： （a） 則代入（a）式得 由伯努利方程 其中 Pa4-10 合成速度 m/s y vr2 vr1 2 （3，2） 1 r1 r2 （-2，0） 0 （2，0） x4-11 點源： 點匯：疊加后的流函數(shù)： 4-12復(fù)合流動的速度勢函數(shù)與流函數(shù)分別為 （1） （2）流線方程為 （3）據(jù)此畫出的流線如圖所示。

12、勢流的速度場為 （4） 對于繞物體的流動，物體的型線（外輪廓線）必是一條流線，流動沿物體表面分流時，分流線只能在速度為零的滯止點與物體型線相交，因此表示物體型線的流線特征是其上存在滯止點?，F(xiàn)確定滯止點的位置。令（4）式表示的速度為零，得 由此式得 （5）滯止點在圖中以S表示。將滯止點坐標代入（2）式，得出過滯止點流線的流函數(shù)值 （6）故表示物體型線的流線方程為 整理得 4-13 求勢函數(shù) 積分： （a） 則代入（a）式得 求流函數(shù) 積分： （b） 則代入（b）式得 4-14 ； 是有勢流動 滿足拉普拉斯方程第五章5-1 層流m5-2 由于是平板邊界層，所以動量積分關(guān)系式可以化簡為 （1）由已知

13、條件則將以上結(jié)果代入（1）式中得 整理： 積分： 當(dāng)時 ，則5-3由于是平板邊界層，所以動量積分關(guān)系式可以化簡為 （1）由已知條件則將以上結(jié)果代入（1）式中得 整理： 積分： 當(dāng)時 ，則5-4 普朗特曾經(jīng)作過這樣的假設(shè)：沿平板邊界層內(nèi)的紊流流動與管內(nèi)紊流流動相同。這時，圓管中心線上的最大流速相當(dāng)于平板的來流速度，圓管的半徑相當(dāng)于邊界層的厚度，并且假定平板邊界層從前緣開始就是紊流。由代入將代入上式得現(xiàn)在將圓管中心線上的和用邊界層外邊界上的和代替，則得又由已知條件 則有 代入動量積分關(guān)系式得 整理：積分：整理：當(dāng)時 ，則5-5 由 得m/sm3/s5-6 由 得m/s5-7 層流邊界層最大厚度發(fā)生

14、在平板尾緣處：m平板所受阻力（兩個壁面）：N5-8 紊流平板所受阻力（兩個壁面）：N5-9 離平板前緣1m處： 紊流m平板尾緣處： 紊流m5-10 m/sm可見層流邊界層很短，主要是紊流邊界層NW5-11 取N彎矩Nm5-12 則有 m5-13 NkW5-14 NkW5-15 因為 層流所以 mN5-16 第六章6-1 層流m/sPa 則m/s （紊流光滑管）kPa6-2 (1) 紊流 （2） 層流6-3 其中 則： Pas6-4 6-5 m/s 層流m油柱6-6 m/s 紊流 查莫迪圖：mH2O6-7 m 保持層流m/sL/s6-8有一水管長20m，直徑D=1.2m，沿程阻力系數(shù)=0.025

15、，測得沿程水頭損失hf=0.3m，求在該管道中通過的流量為多少？ m/sm3/s6-9 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，突擴為（對應(yīng)于前面的速度），突縮為（對應(yīng)于后面的速度），閥門為，出口為 代入（1）式，解得m/sL/s6-10 m m/s 紊流 查莫迪圖m空氣柱kg/m3Pa6-11 （1）式 其中 ， m/s，mH2O代入（1）式，解得m6-12 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，由（1）式：當(dāng)m時，與無關(guān)6-13 其中 6-14 （1）m/

16、s(2) m原油柱(3)6-15設(shè)圓管直徑為，損失為；正方形邊長為，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+擴+嘴入+門+擴+嘴)解得：m3/s6-17 設(shè)封閉油箱液面為1-1，開口油箱液面為2-2 層流 （入+彎+出） +入+彎+出） m6-18 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，閥門為 m/sm3/s Pa6-19 設(shè)上游水箱液面為1-1，下游水箱液面為2-2m/s 紊流 查莫迪圖：m/s 紊流 查莫迪圖： 入+擴+門+出入+擴+門+出)m6-20 設(shè)水箱液面為1-1，

17、管道出口截面為2-2 mH2O6-21設(shè)水箱液面為1-1，泵入口前截面為2-2m/s 層流（入+彎+閥）入+彎+閥）Pa6-22設(shè)煙囪底部截面為1-1，煙囪頂部截面為2-2，Pa，整理得m6-23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/sm3/s6-24 ， ， m/s整理得理論值或， m/s理論值6-25設(shè)上游水箱液面為0-0，下游水箱液面為3-3 m， 入出其中 ，m/s， 將數(shù)據(jù)代入伯努利方程得 解得mm6-26 其中 m，整理得 假設(shè) 則m/s，由于流動處于紊流光滑管區(qū)，又所以代入公式 解得，假設(shè)成立。m3/s6-27設(shè)水箱液面為1-1，管道出口截面為2-2 m，

18、 ， ，kg/m3m/s， 入） 紊流 查莫迪圖：整理得入) Pa6-28 將代入整理得 （1）將代入的公式得 （2）假設(shè)，則m，查得由于，所以假設(shè)成立，mmm6-29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： 入）則入）Pa向下流動： 出）則出）Pa6-31設(shè)水箱液面為0-0，管道出口截面為3-3 ，m/sm/sm/s整理得入+縮+閥+嘴m6-32 即 又則m3/s m3/smH2O6-33 m m/s 查莫迪圖：Pa6-34 m/sm/sL/s6-35 m/skPa6-36 設(shè)A容器內(nèi)液面為1-1，裝置B內(nèi)液面為2-2 m；kPa管道中的流速：m/s， 紊流 查得m代入伯努利方程解得：kPa6-37 mH2Om/s，m/s，mH2O第七章7-1 m/s7-2 則 整理得K7-3 kg/m3kPakg/m3K7-4 m/s（1）（2）（3）7-5 kg/m3 又由于是等熵過程 則 代入上式整理得 kPa由 即 整理得K7-6 設(shè)空氣是不可壓縮流體 由 (1) (2) (3