工程流体力学课后习题答案.doc

《工程流体力学（杜广生）》习题答案 第一章 习题 1. 解：根据相对密度的定义：。 式中， 表示4摄氏度时水的密度。 2. 解：查表可知，标准状态下：，，，， ，因此烟气在标准状态下的密度为： 3. 解：（1）气体等温压缩时，气体的体积弹性模量等于作用在气体上的压强，因此，绝对压强为4atm的空气的等温体积模量： ； （2）气体等熵压缩时，其体积弹性模量等于等熵指数和压强的乘积，因此，绝对压强为4atm的空气的等熵体积模量： 式中，对于空气，其等熵指数为1.4。 4. 解：根据流体膨胀系数表达式可知： 因此，膨胀水箱至少应有的体积为2立方米。 5. 解：由流体压缩系数计算公式可知： 6. 解：根据动力粘度计算关系式： 7. 解：根据运动粘度计算公式： 8. 解：查表可知，15摄氏度时空气的动力粘度，因此，由牛顿内摩擦定律可知： 9. 解： 如图所示， 高度为h处的圆锥半径：则在微元高度dh范围内的圆锥表面积： 由于间隙很小，所以间隙内润滑油的流速分布可看作线性分布，则有： 则在微元dh高度内的力矩为： 因此，圆锥旋转所需的总力矩为： 10. 解： 润滑油与轴承接触处的速度为0，与轴接触处的速度为轴的旋转周速度，即： 由于间隙很小，所以油层在间隙中沿着径向的速度分布可看作线性分布，即： 则轴与轴承之间的总切应力为： 克服轴承摩擦所消耗的功率为： 因此，轴的转速可以计算得到： 11．解： 根据转速n可以求得圆盘的旋转角速度： 如图所示，圆盘上半径为r处的速度：，由于间隙很小，所以油层在间隙中沿着轴向的速度分布可看作线性分布，即： 则微元宽度dr上的微元力矩： 因此，转动圆盘所需力矩为： 12. 解： 摩擦应力即为单位面积上的牛顿内摩擦力。由牛顿内摩擦力公式可得： 13. 解： 活塞与缸壁之间的间隙很小，间隙中润滑油的速度分布可以看作线性分布。 间隙宽度： 因此，活塞运动时克服摩擦力所消耗的功率为： 14. 解： 对于飞轮，存在以下关系式：力矩M=转动惯量J*角加速度，即 圆盘的旋转角速度： 圆盘的转动惯量： 式中，m为圆盘的质量，R为圆盘的回转半径，G为圆盘的重量。 角加速度已知： 粘性力力矩： ，式中，T为粘性内摩擦力，d为轴的直径，L为轴套长度， 为间隙宽度。 因此，润滑油的动力粘度为： 15. 解： 查表可知，水在20摄氏度时的密度： ，表面张力： ，则由式 可得， 16. 解： 查表可知，水银在20摄氏度时的密度： ，表面张力： ，则由式 可得， 负号表示液面下降。第二章 习题 1. 解： 因为，压强表测压读数均为表压强，即 ， 因此，选取图中1-1截面为等压面，则有：， 查表可知水银在标准大气压，20摄氏度时的密度为 因此，可以计算h得到： 2. 解： 由于煤气的密度相对于水可以忽略不计，因此，可以得到如下关系式： （1） （2） 由于不同高度空气产生的压强不可以忽略，即1,2两个高度上的由空气产生的大气压强分别为和，并且存在如下关系：（3） 而煤气管道中1和2处的压强存在如下关系： （4） 联立以上四个关系式可以得到： 即： 3. 解： 如图所示，选取1-1截面为等压面，则可列等压面方程如下： 因此，可以得到： 4. 解： 设容器中气体的真空压强为 ，绝对压强为 如图所示，选取1-1截面为等压面，则列等压面方程： 因此，可以计算得到： 真空压强为： 5. 解： 如图所示，选取1-1，2-2截面为等压面，并设1-1截面距离地面高度为H，则可列等压面方程： 联立以上三式，可得： 化简可得： 6. 解： 如图所示，选取1-1,2-2截面为等压面，则列等压面方程可得： 因此，联立上述方程，可得： 因此，真空压强为： 7. 解： 如图所示，选取1-1截面为等压面， 载荷F产生的压强为 对1-1截面列等压面方程： 解得， 8. 解： 如图所示，取1-1,2-2截面为等压面，列等压面方程： 对1-1截面： 对2-2截面： 联立上述方程，可以求解得到： 9. 解： 如图所示，取1-1截面为等压面，列等压面方程： 因此，可以解得A，B两点的压强差为： 如果 ，则压强差与h之间存在如下关系： 10. 解： 如图所示，选取1-1,2-2,3-3截面为等压面，列等压面方程： 对1-1截面： 对2-2截面： 对3-3截面： 联立上述方程，可以解得两点压强差为： 11. 解： 如图所示，选取1-1截面为等压面，并设B点距离1-1截面垂直高度为h 列等压面方程： ，式中： 因此，B点的计示压强为： 12. 解： 如图所示，取1-1截面为等压面，列等压面方程： 解方程，可