工程流体力学课后习题与答案杜广生.docVIP

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工程流体力学〔杜广生〕习题答案

第一章习题

1.解：依据相对密度的定义：。

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，由牛顿摩擦定律可知：

9.解：

如下图，

高度为h处的圆锥半径：，那么在微元高度dh围的圆锥外表积：

由于间隙很小，所以间隙润滑油的流速分布可看作线性分布，那么有：

那么在微元dh高度的力矩为：

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：

那么轴与轴承之间的总切应力为：

克制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：

如下图，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：

那么微元宽度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摩擦力。由牛顿摩擦力公式可得：

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，活塞运动时克制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：

粘性力力矩：，式中，T为粘性摩擦力，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：，外表力：，那么由式可得，

16.解：

查表可知，水银在20摄氏度时的密度：，外表力：，那么由式可得，

负号表示液面下降。

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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，那么有：，

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：

如下图，选取1-1截面为等压面，那么可列等压面程如下：

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

如下图，选取1-1截面为等压面，那么列等压面程：

因此，可以计算得到：

真空压强为：

5.解：

如下图，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，那么可列等压面程：

联立以上三式，可得：

化简可得：

6.解：

如下图，选取1-1,2-2截面为等压面，那么列等压面程可得：

因此，联立上述程，可得：

因此，真空压强为：

7.解：

如下图，选取1-1截面为等压面，

载荷F产生的压强为

对1-1截面列等压面程：

解得，

8.解：

如下图，取1-1,2-2截面为等压面，列等压面程：

对1-1截面：

对2-2截面：

联立上述程，可以求解得到：

9.解：

如下图，取1-1截面为等压面，列等压面程：

因此，可以解得A，B两点的压强差为：

如果，那么压强差与h之间存在如下关系：

10.解：

如下图，选取1-1,2-2,3-3截面为等压面，列等压面程：

对1-1截面：

对2-2截面：