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工程流体力学 课后习题(简精版)答案
流体及其主要物理性质
轻柴油在温度15oC时相对密度为0.83,求它的密度和重度。
解:4oC时 相对密度:
所以,
甘油在温度0oC时密度为1.26g/cm3,求以国际单位表示的密度和重度。
解:
水的体积弹性系数为1.96×109N/m2,问压强改变多少时,它的体积相对压缩1%?
解:
容积4m3的水,温度不变,当压强增加105N/m2时容积减少1000cm3,求该水的体积压缩系数βp和体积弹性系数E。
解:
1-5石油相对密度0.9,粘度28cP,求运动粘度为多少m2/s?
解:
相对密度0.89的石油,温度20oC时的运动粘度为40cSt,求动力粘度为多少?
解: ν=40cSt=0.4St=0.4×10-4m2/s
μ=νρ=0.4×10-4×890=3.56×10-2 Pa·s
图示一平板在油面上作水平运动,已知运动速度u=1m/s,板与固定边界的距离δ=1mm,油的动力粘度μ=1.147Pa·s,由平板所带动的油层的运动速度呈直线分布,求作用在平板单位面积上的粘性阻力为多少?
解:
如图所示活塞油缸,其直径D=12cm,活塞直径d=11.96cm,活塞长度L=14cm,油的μ=0.65P,当活塞移动速度为0.5m/s时,试求拉回活塞所需的力F=?
解:A=πdL , μ=0.65P=0.065 Pa·s , Δu=0.5m/s , Δy=(D-d)/2
流体静力学
2-1. 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各为多少?
(2)A、B两点的高度差为多少?
解:① pA表=γh水=0.3mH2O=0.03at=0.3×9800Pa=2940Pa
pA绝=pa+ pA表=(10+0.3)mH2O=1.03at=10.3×9800Pa
=100940Pa
pC表=γhghhg+ pA表=0.1×13.6mH2O+0.3mH2O=1.66mH2O=0.166at
=1.66×9800Pa=16268Pa
pC绝=pa+ pC表=(10+1.66)mH2O=11.66 mH2O =1.166at=11.66×9800Pa=114268Pa
② 30cmH2O=13.6h cmH2Oh=30/13.6cm=2.2cm
题2-2
今有U形管,内装水和四氯化碳(CCl4),如图所示。试求四氯化碳的相对密度。
解:列等压面方程:
30.6cmH2O=17.8cmH2O+8.0×
图示水罐中气体绝对压强p1=1.5×104Pa,高度 H=1m。当时的大气压强相当于745mm水银柱高。试求玻璃管中水银的上升高度h为多少?
解:绝对压强p1=1.5×104Pa
p1+γH=pa-γhgh
γhgh=745×10-3×13.6×9800-1.5× 104-9800×1
=9.929×104-1.5×104-0.98×104=7.449×104Pa
h=7.449×104/(13.6×9800)=0.56m
油罐内装相对密度0.8的油品,下有底水,为测定油深及油面上的压力,装置如图所示的U形管水银压力计,测得各液面位置如图。试确定油面高度H及液面压力p0。
解:13.6×0.5-0.8=6mH2O
6-1.6=6-0.4-d油H
H=(1.6-0.4)/d油=1.5m
P0=6-1.6mH2O=4.4mH2O=0.44at=4.312×104Pa (表压) 题2-4图
流体运动学与动力学基础
3-1 油管输送相对密度0.8的煤油,设计输送量为50t/h,限制流速不超过0.8m/s,需多大管径?
解:
3-2 自水箱接出一个水龙头,龙头前有压力表。当龙头关闭时,压力表读数为0.8大气压;当龙头开启时,压力表读数降为0.6大气压。如果管子直径为12毫米,问此时的流量为多少?
解: p0=0.8at=8mH2O
对1-1、2-2列伯努利方程:
3-3 为测量输油管内流量,安装了圆锥式流量计。若油的相对密度为0.8,管线直径D=100毫米,喉道直径d=50毫米,水银压差计读数
⊿h=40厘米。流量系数0.9,问每小时流量为若干吨?
解:
3-4 图示水箱在水深H=3m处接一水平管线。管线由两种直径串联
已知:H=3m,d1=20mm,d2=10mm,L1=L2=10m,hw1=0.6mH2O,hw2=1mH2O
求:① Q;② i1,i2;③ 绘制水头线
解:① 对0-0、2-2两液面列伯努利方程
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