工程流体力学答案...doc

--------------------------校验:_____________-----------------------日期:_____________工程流体力学答案..工程流体力学****题详解第一章流体的物理性质【1-1】500cm3的某种液体,在天平上称得其质量为,试求其密度和相对密度。【解】【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5Pa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【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-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****题1-4图油δuyx【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,求作用在平板单位面积上的阻力。【解】根据牛顿内摩擦定律 rz****题1-5图u则【1-5】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流体静力学题2-1图HABCpah1h2h3h4空气空气D【2-1】容器中装有水和空气,求A、B、C和D各点的表压力?【解】题2-2图paCpa30cm10cmhAB水【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)(2)选取U形管中水银的最低液面为等压面,则水油Hph1h2R题2-3图得【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h1,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h2,试导出容器上方空间的压力p与读数R的关系式。【解】选取压力计中水银最低液面为等压面,则得【2-4】油罐内装有相对密度为的汽油,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处,压气后,当液面有气逸出时,根据U形管内油面高度差△h来计算油罐内的油深H=?p0p压力气体题2-4图△hH【解】选取U形管中甘油最低液面为等压面,由气体各点压力相等,可知油罐底以上处的油压即为压力管中气体压力,则得A··B1m△h题2-5图【2-5】图示两水管以U形压力计相连,A、B两点高差1m,U形管内装有水银,若读数△h,求A、B两点的压力差为多少?【解】选取U形管内水银最低液面为等压面,设B点到水银最高液面的垂直高度为x,则得THHpadoyx'dDCPyDyCdL题2-6图【2-6】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,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)。【解】分析如图所示 以管端面上的铰链为支点,根据力矩平衡其中可得hBHHyCoyDyDP题2-7图【2-7】图示一个安全闸门,宽为,高为。距底边处装有闸门转轴,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?【解】分析如图所示,由公式可知,水深h越大,则形心和总压力的作用点间距离越小,即D点上移。当D点刚好位于转轴时,闸门刚好平衡。 即得 BR=1m油水HAo***H等效自由液面o'(-)h*=pB/ρogPxPZθP题2-8图【2-8】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h1,密度ρ0=800kg/m3,油层下有积水,厚度h2,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,首先需确定自由液面,选取水银压差计最低液面为等压面,则由pB不为零可知等效自由液面的高度曲面水平受力 曲面垂直受力则【2-9】一个直径2m,长5m的圆柱体放置在图示的斜坡上。求圆柱体所受的水平力和浮力。60°水H1mABCDAxF题2-9图(-)【解】分析如图所示,因为斜坡的倾斜角为60°,故经D点过圆心的直径与自由液面交于F点。BC段和CD段水平方向的投影面积相同,力方向相反,相互抵消,故圆柱体所受的水平力圆柱体所受的浮力H水油ABC水的等效自由液面Ax1Ax2(+)(-)h*=poB/ρwg题2-10图【2-10】图示一个直径D=2m,长L=1m的圆柱体,其左半边为油和水,油和水的深度均为1m。已知油的密度为ρ=800kg/m3,求圆柱体所受水平力和浮力。【解】因为左半边为不同液体,故分别来分析AB段和BC段曲面的受力情况。 AB曲面受力 BC曲面受力则