哈工程-流體力學(xué)-第二章第三章部分課后習(xí)題答案

第二章部分習(xí)題答案

2-1d="=2.94

Pw

a+a+a+

P=Pco2co2Pso2so2Pozo2夕N2aM2+PH^H.O

2-2=0.135x1.976+2.927x0.003+1.429x0.052+1.251x0.76+0.804x0.05

=1.34big/a?

2Tp=p。匕里=L341xl00858-1432x^^=08]°

101325213+t101325273+170

氏。,=4。,。??(白嚴(yán)=1-57x10-5Pa-s

~-T+S273

77Q?cT

4。，=〃S。,0r(行產(chǎn)=1.854x10-5'.s

--T+S273

4=%o273(—)3/2=2.781xIO"pa.s

--T+S273

77Q?cT

4,=即,。-^(不嚴(yán)=2.365乂10-5'4

-T+S273

77Q1cT

為,。=外,。。(市產(chǎn)=1.62xl0-5Pa?s

T+S273

iQ/21/21/21/21/2

_a(：O1M8*8:OsoMSO*SO廣a。2Mo卅OA+a^MN)從電+。口20MH?O從H?O

Ai/2i/2i/2\jii/2

+

agMco,+aso,Mso【+aoMOi+aNMN^ctfIOMHO

=2.23x10-54.s

v=—=2.75x10~5m2/5

P

徐dp_50000

2-4K"=2.5xIO?4

dpip0.0002

25Q)K=一氤=一皿*p)/Vdp一=P=3.923x1()5pa

~RT

dp

p2V

(2)等端過程有pvy=C

dpdp--------L--------=YP=5.492xIO,Pa

dV/Vd(C/p)”VI_±_l

—pzdpIV

Y

△m

2-6AV

P

K=-一竺一nV=——--=153/

AV/VA/?/AV

2-13軸承和軸之間間隙很小，可近似認(rèn)為速度在此處呈直線分布，由牛頓內(nèi)摩

擦定律，有

「du?cor

F=4A4——=]Li7idl

dy(D—d)/2

27m

3=-----\nP=50.7左W

60

P-Fv-Fcor

2-14本題中飛輪受到慣性力和軸承中摩擦力的作用，對(duì)飛輪列出定軸轉(zhuǎn)動(dòng)微分

方程，有

J-=-M'（J為飛輪矩，為摩擦力矩，G為飛輪重力，r為軸半徑）

dt

G門2dco▲du

—R——=_pA—r

gdtdy

=—R九出七一r

代入相應(yīng)數(shù)值后得〃=0.2328Rz?s

第三章習(xí)題答案

P2=P?+PH20ghi

3々P|=pa+pairgH+pHzOg\>

Pi=Pz+PcmgH

Pair^+PHO（^1—^2）?.3

=>PCH、=------g2------------=0.53kg/m

3-3過與A點(diǎn)所在容器連接的U形管左側(cè)支管水-水銀交界面作等壓面1-L2-2,

有

Pi=PA-PH2OSK

P2=PB一夕也。g（4+人）+PHggh”

Pl=P2

=>pA-pB=（PH&-pH、o）gh=（13600-1000）x9.8x0.15=18522尸a

3一4取水與水銀交界面為等壓面1-1,2-2,則有

Pi=PA-PH20g電-&)+Pugg電-%)

Pi=Pa，

P\=Pi

=>PA=P“-PHggUk+P*og(b-%)

=101325-13600x9.8x(1.61-1)+1000x9.8x1.36

=33352.2Pa

PAe=PA-Pa=pHgg?-%)-pHgg8一％)=67972.8P。

3-5由題意知圓柱形容器蓋底部的壓強(qiáng)為

F5788“ccccc

p——=--—46082.8尸。

廠”h3.14X0.4V

Pb+Polish+PHzogh2=PllsgH

口PiAPouSh}+pH.oSh,

PHgg

3-7由題意，有

Pe+PoilShy+PH20gh2=pHgg（%+%-力）

Pe=PHA%+為一萬(wàn)）一~P/oghi=46060&

3-9設(shè)兩種液體分界面上升到O'-0'位置時(shí)，A中液面下降了hi，B中液面上升

了h2,分界面在0-0線上時(shí)。A中壓強(qiáng)為pi，B中壓強(qiáng)為p2,分界面在0'-0'線

上時(shí)。A中壓強(qiáng)為p；,B中壓強(qiáng)為p；,則有

分界面在0-0時(shí)

Pi+PigH]=p2+p2gH2

5=0

=P「Pi=kp=p2gH「P\gH\=0

分界面在O'—O'時(shí)，%=/z,==2.8機(jī)機(jī)

由等壓面方程有p：+0/（乩-％_fi）=〃2'+02g（"2+%-份

Ap=P：-P；=P2g+—-h）

=P28H2-P\8H\+22g（4一〃）+gg（4+"）=156.4P。

3-10取各分界面為等壓面，從左往右依次為1-1,2-2,3-3

H

P=PH2O8(一4)+f>Hgg(b一%),

肉=Pz+pH&g52T哈

>

P2=p「pHpg(h-h)

，3=2+0/那(4-4)

H

=，=2+0%g(〃4一H)一pH^glb-4)+PHgg(bPn2og(-4)

=366121?。

3-12取U形管玻璃管右端面作Z軸鉛直向上為正，X軸水平向右為正

A處自由液面等壓面方程為4=-巴4

g

B處自由液面等壓面方程為4=-烏4

8

A/z=hx-hB=-—(xA-xB)=0.0255m

g

3-14設(shè)繩子的張力為FT,由牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律，有

22

對(duì)容器mi,FT-{m[g+pgbh)f=(m1+pbh)a(a)

對(duì)載荷m2,m2g-FT=m2a(b)

由(a)式+(b)式，整理得

_-2g—(gg+/^a〃)f_25X9.8-(4X9.8+1000X9.8X0.22X0.15)X0.3

22

mx+m2+pbh4+25+1000x0.2x0.15

=6.16m/s2

在容器中以水面中心為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，z軸向上，x軸向右。

此時(shí)等壓面方程為p=-p(ax+gz)+C

當(dāng)x=0,z=0時(shí)，p=0,所以C=0

所以自由液面方程為z^--x

g

在*=七/2處，z=H-h,代入自由液面方程，有

?,ab..6.160.2八??

H=h+——=0.15+-------=0.213，”

g29.82

3-16(1)設(shè)水正好不溢出時(shí)所形成的旋轉(zhuǎn)拋物面底部到容器頂端的距離為ho,

此時(shí)以旋轉(zhuǎn)拋物面最底端為坐標(biāo)原點(diǎn)，X軸水平向右，Z軸豎直向上建立坐標(biāo)軸

旋轉(zhuǎn)前后容器中水的體積不變，則有

7id1__17id27Ttd17

-----H----4=--h.

424”41

%=2(H-h])=0.4m

22

壓強(qiáng)分布為心=pg(2L-z)+C

2g

在自由液面中心點(diǎn)處有r=0,Z=0,=0,.'.C=0

22

自由液面壓強(qiáng)分布為pe=pg(-z)

2g

在自由液面與容器右端器壁相交處有

%=g，z0=0.4,%。=0,@=2〃%o

〃=30j2gz/=178.3〃min

(2)剛好露出容器底面時(shí)，以底面中心點(diǎn)處為坐標(biāo)原點(diǎn)，x軸水平向右，z軸豎

直向上建立坐標(biāo)軸，此時(shí)等壓面方程為

/y2r2

Pe=Pg(~------Z)+C

2g

在自由液面中心點(diǎn)處有r=0,z=0,p,=0,r.C=0

自由液面壓強(qiáng)分布為p?=pg(---------z)

2g

在自由液面與容器右端器壁相交處有

“="I，z0="，2。=°，，0==2"%o

〃=3。

199.4/7min

如果此時(shí)容器靜止，則水由轉(zhuǎn)動(dòng)到靜止過程中體積保持不變,

兀d'?1d~?7id~,

---H-------H=----h、

4244■

h2=H/2=0.25m

3-18取容器頂蓋中心點(diǎn)處為坐標(biāo)原點(diǎn)，x軸水平向右，z軸豎直向上建立坐標(biāo)軸,

此時(shí)頂蓋上壓強(qiáng)分布為

,c,o2r2

Pe=P8（-----Z）+C

2g

22

由已知，有r0=0.43,z0=0,pe=pgh,:.C=

2g

22222222

頂蓋上壓強(qiáng)分布為P-合+3力-學(xué))=刖—+〃)

頂蓋所受的總壓力為

2222

Z7f%G1『%,69r-d;療依A療42

F=pjl/crdr-pg1----------+h）27rrar=----------------------------------rfl

JoJo2g

據(jù)題意，有

尸=0=也⑥L瓶+〃

4g2g.

/60J

代入數(shù)值，得力=427〃min

3-20取斜壁與自由液面交點(diǎn)為原點(diǎn)o,x軸沿斜壁向下，y軸垂直斜壁向上

乙=2=sin。乃/=i(xx)x9.8x(1+025)xsin60x3.14x0.252=2082N

口__萬(wàn)'/4_.

r=X=X?----=（QH---）H------:----=1.263/%

pDncYA?do

。（a+萬(wàn)）萬(wàn)產(chǎn)

3-24過半球兩端點(diǎn)作自由液面延長(zhǎng)面的投影面，獲