流体力学与流体机械教材课后题答案

第一章流体及其物理性质1-4.解：由已知可知：△P=20000Pad0.02%由m=V可得：dm=dV+Vd，在压强变化时，质量没有变化，则dm=0，即dV+Vd=0，则d-dVV所以体积压缩系数-1dV1d10-8dpVdp1-5.解：由体积膨胀系数：k1dV可得：dTVdVkdTV510-455150.41m3所以说膨胀水箱的最小体积应该是0.41m3。第二章流体静力学2-2.解：由PVgh可得PV4000h318.88mg1.289.802-3解：如图所示：同种液体能够互相连通位于同一高度处是等压面，分析可知：PAPB油gh3水银gh2-油g（h2h3-h4）水银gh1-油g（h1h4）PAPB（水银-油）g（h1h2）139KPaA油h3B4h油油1h2h水银图2-32-11解：由题意可知：侧面BC的总压力大小为：F（油gh1水gh2）A（8309.83.810009.8）2.42.01.22.048105N2-14解：真空表C的读数是1.49×104Pa，则自由液面在原来的基础上还要补充一段h：P1.49104h1.52m水g10009.80左侧水对闸门AB的压力：F左水ghcA10009.8（H1h-H2）1.8291.8291.0105N2左侧压力中心：Ix1bh311.8291.8293yD左yc123.05123.14mhcycA3.051.8292ycA右侧油对闸门AB的压力：F右油ghcA7509.8H21.8291.8292.25104N2右侧压力中心：1313yD右’IX'12bh1.829121.8291.829ychcycA21.8291.2193myC'A21.8292根据力矩平衡得：（假设作用于B点力的方向向左）F左×L左=F右×L右+FB×L可得：FB=39893.79N[其中L左=yD左—（H1+h-H2）]2-15解：曲面ab的压力:水平方向分力：FxghcAx10009.85/25101.225106N竖直方向分力：16FzgVpg（LR-S）B1.010N则曲面所受合力：F合Fx2Fz21.58106N受力方向：Fx1.225tan1.225Fz1.02-17解：曲面abcd所受的静水压力：水平方向分力为：FxghcAx10009.8（2.4-1.0）1.01.527930N2竖直方向分力为：FzgVPg（RB3R2）hB410009.8（1.531.02）1.02.41.5469898.5N则曲面所受合力为：F合Fx2Fz275272N受力方向为：Fx27930tan0.4Fz69898.52-19解：这道题关键是自由液面的选取：因为在C点的绝对压强是196120Pa，其相对压强是：PPa1.9612105-1.01325105g10009.8作用于半球的总压力只有竖直方向的分力：9.67mFFzgVp10009.8R2（9.67-h）-14R32232.5105N第三章流体运动学和动力学基础3-4解：由连续方程A1V1=A2V2可得：A1V14d12d120.52V2A22V1d22V11220.5m/s4d2所以说截面2-2处的平均流速为0.5m/s。3-7解:如图所示:ρh根据伯努利方程可得：PV2PV2BBAAZB2gZA2ggg在此处ZA=ZB，VA=0，则PPVB2AB又因为PAPB(油)gh则VB2(1油)gh1.08m/s3-8解:如图所示:取两截面1、2列伯努利方程：PV2PV21122Z12gZ22ggg同时根据连续性方程有：A1V1A2V2V22(P1P2)21A2/A1可得：2(PP)则qvA21212A2/A1由U形管压差计来测量压差P1P2(水银)ghqvA22(水银)gh1A2/A12则qv=0.06m3/sqV1.83-19解:V11.02m/sA121.54同理：V2=2.30m/s取截面1-1、2-2列伯努利方程：Z1P1V12Z2P2V22g2gg2g由于该管路是水平的，Z1=Z2则可得P2P1V12V22gg2g2g则P2P12V12V22397.9KPa水流经渐变段，动量发生变化，必然产生对镇墩产生作用力设轴向力为F，水平向右，则渐变段镇墩所受的力为R，水平向左，列动量方程可得:P1A1-P2A2-R=ρqv（V2-V1)代入数据可得：R=P1A1-P2A2-ρqv（V2-V1)=391.8KN则F=-391.8KN，方向是水平向右。3-20解：qV0.13.18m/s（1）VAAA0.224同理VB=5.66m/s（2）取两截面A-A、B-B列伯努利方程：ZBPBVB2ZAPAVA2g2gg2g由于管路水平，ZA=ZB，可得VA2VB2PBPA109KPa2（3）对控制体内流体进行受力分析本体弯管水平放置，显然不必要考虑重力作用，对于表面力，只有进、出口控制面上的压力FA=PAAA=120×103×3.14/4×0.22=3.768KNFB=PBAB=109×103×3.14/4×0.152=1.93KN两者方向指向控制体。水流经弯管，动量发生变化，必然产生作用力F，而F与关闭对水的反作用力R平衡。管道水平放置在xoy平面上，假设R方向指向弯管处。与x轴夹角为α。（4）列动量方程求解：轴方向：FA-Rcosα-FBcos60=ρqv(VBcos60-VA)轴方向:Fsin60-Rsinα=ρqVsin60BvB求解得：R=3108.6Ntanα=0.41第四章4-2解：由已知可得：qv80V0.71m/sd24320mmHg所产生的压强为：P1=13.6×103×9.8×0.32=4.3×104Pa选0-0、1-1面列伯努利方程：V2P0hg11hw2gg2即hg-V1-P1-hw2gg24-0.714.3103-1.229.89.8103.164m所以说：泵的吸水高度hg为3.164m。4-6解：（1）在圆管中层流流动时：12umax所以umax2v26.813.6cm/s2）因为uPf(R2r2)4l当r20cm，rR，2uPf(R2R2l4)4PfR233umax34l4413.610.2cm/s43）Vd6.88Re226.70.2464则0.28Re（4）圆管层流中切应力在有效截面上的分布规律：Pfr2l则0PfR2l因为PfghfLV2d2所以0LV2R1d22LV20.280.86.82880.129N水力坡度JJ220.1298.2104rg401038009.814-16解：（1）求雷诺数Reqv0.8m/sVA4A30de2.72m11当t20C时，空气的1510-6m2/s所以Re0.8301.45105111510-62）0.26mmd2.72md0.261039.51052.72查莫迪图，得0.018PfLV20.15N/m2d24-20解：解法一：以1-1,2-2截面列伯努利方程：Z1P1V12P2V22g2gZ22gg因为Z1Z2V1qv1.89m/sA1V2qv4.25m/sA2P1P2(水银)gh所以hwP1P2V12V22g0.269m2g即hw20.28V2g解法二：公式法A2)20.5(10.5(1d22)0.28A1d1（5）孔口、管路流动与气体射流5-14解：由已知可得：（l）8（655）8d0.030.5S0.2789s2/m5g2d49.83.1420.24HhfSqv27895021.97106ml）5-19解.因为S（8d，则g2d4（L1）208（0.02515）8d11S10.022.1107s2/m5g2d149.83.1420.024（L2）108（0.02514）8d22S20.0155.172/m5g2d249.83.1420.015410s在并联管路中qv1：qv21：1S1S2qv1qv2qv解得：qv1=492.31L/hqv2=307.69L/h5-15解：由PSPqv2可得：SPPqv2则P1qv12P2q2v2P2q2（）29811297.37Pav2P1[3115%]qv12325-16解：由已知可得：断面积A×21=20.04=0.08m断面积A×22=30.04=0.12m断面积A3=0.04m2由Ad2可得：4d14A140.080.32m3.14d24A240.120.39m3.14d34A340.040.23m3.14由表5-2查可得：比阻A/1=0.7962A/2=0.223A3=5.2628H1H2hfAiLiqv（A1L1A2L2A3L3）qv(0.79620.2235.2628)10qv2(0.79620.2235.2628)100.2223m（6）不可压缩黏性流体的外部流动6-8解：(1)t=20℃=15106m2/svd200.65Re15106810按Re查表得：CD=0.38计算受力AHd400.624m2FDCD12ACD2A0.381.2202242188.8N2226-9解:（1）2FD1CD1A22FD2CD2A22）∴∴FSSFPFtt90Km/h25m/sP1FD1P2FD221231.5104WP1CDACD1A12223P2CD2ACD2A5250W22、征服畏惧、建立自信的最快最确实的方法，就是去做你害怕的事，直到你获得成功的经验。2、忍别人所不能忍的痛，吃别人所别人所不能吃的苦，是为了收获得不到的收获。就像驴子面前吊着个萝卜就会往前走。正因为有那个目标，你才有劲儿往前走。