流体力学课后习题答案第八章
流体力学6,7,8章课后题答案

第六章 6-1解:层流状态下雷诺数Re 2000< 60.1Re 6.710vdv υ-⨯==⨯ ⇒60.120006.710v -⨯<⨯⇒62000 6.710/0.10.134(/)v m s -<⨯⨯= 即max 0.134/v m s =223max max max 0.13.140.1340.00105/ 1.05/44d Q Av v ms L sπ===⨯⨯≈=6-2解:层流状态下雷诺数Re 2000<3Re 20000.910120000.0450.1()vd d m d ρυ-=<⨯⨯⨯⇒<⇒<6-3解:3221.66100.21(/)0.13.1444Q v m s d π-⨯==≈⨯临界状态时Re 2000=52533Re Re0.210.1 1.0510(/)20001.05100.88109.2410()vd vd m s Pa s υυυμυρ---=⇒=⨯⇒==⨯⇒==⨯⨯⨯=⨯⋅ 6-4解:当输送的介质为水时:32210101270131444.(/)..Q v m s d π-⨯===⨯ 612701838632000151910..Re .vd υ-⨯===>⨯水 3015100001501...d -∆⨯== 根据雷诺数和相对粗糙度查莫迪图可知流态为水力粗糙。
当输送的介质为石油时:质量流量与水相等3310101010(/)Q kg s -=⨯⨯=31000118850.(/)Q m s == 2200118150********..(/)..Q v m s d π===⨯ 415030113184200011410..Re .vd υ-⨯===>⨯水3015100001501...d -∆⨯== 根据雷诺数和相对粗糙度查莫迪图可知流态为水力光滑。
6-5解:判断流态需先求出雷诺数()2900036009000088023144./..Re Q v m s Avd υ÷===⨯=冬季:421101./m s υ-⨯=40088021608820001110..Re ..vd υ-⨯===<⨯ ⇒ 流态为层流。
第五版 流体力学习题答案完整版

《流体力学》答案1-6.当空气温度从00C 增加至020C 时,ν值增加15%,容重减少10%,问此时μ值增加多少?⎡⎤⎣⎦解0000000000(115%90%)()()0.035 3.5%gggγγννμμρνρνμρνγν⨯---====1-7.图示为一水平方向运动的木板,其速度为1m s ,平板浮在油面上,油深 1mm δ=,油的0.09807Pa s μ=,求作用于平板单位面积上的阻力?⎡⎤⎣⎦解10.0980798.070.001du Pa dy τμ==⨯= 1-9.一底面积为4045cm ⨯,高为1cm 的木板,质量为5kg ,沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动,已知1m v s =,1mm δ=,求润滑油的动力粘滞系数?⎡⎤⎣⎦解0T GSin α-= 55255131313T GSin G g g α==⋅=⨯⨯=所以 10.400.451800.001du T A dy μμμ==⨯=但 259.8070.10513180Pa s μ⨯==⋅⨯所以1-10.一个圆锥体绕其铅直中心轴等速旋转,锥体与固定壁的间距为δ=1mm ,全部为润滑油充满,μ=0.1Pa.s ,当旋转角速度ω=16s -1,锥体底部半径R =0.3m,高H =0.5m 时,求:作用于圆锥的阻力矩。
解: 取微元体, 微元面积:阻力矩为:阻力: 阻力矩51213GVδ22cos 0dhdA r dl r du r dy dT dA dM dT rππθωτμμδτ=⋅=⋅-====⋅0333012cos 12()cos 12cos HHHM dM rdT r dAr r dh r dh r tg h tg h dhττπθωμπθδθωμπθδθ====⋅⋅=⋅⋅⋅=⋅=⋅⋅⋅⋅⎰⎰⎰⎰⎰⎰1-14.图示为一采暖系统图,由于水温升高引起水的体积膨胀,为了防止管道及暖气片胀裂,特在顶部设置一膨胀水箱,使水的体积有自由膨胀的余地,若系统内水的总体积38V m =,加热前后温度差050t C =,水的热胀系数0.0005α=,求膨胀水箱的最小容积?⎡⎤⎣⎦解因为 dV V dt α=所以 30.00058500.2dV Vdt m α==⨯⨯=2-2.在封闭管端完全真空的情况下,水银柱差250Z mm =,求盛水容器液面绝对压强1p 及测压管中水面高度1Z ?⎡⎤⎣⎦解312013.6109.80.056664a p Z p γ=+=⨯⨯⨯=11 6.6640.686809.8p Z m mm γ==== 2-6.封闭容器水面的绝对压强20107.7KNp m =,当地大气压强298.07a KNp m =,试求(1)水深0.8h m =的A 点的绝对压强和相对压强?(2)若容器水面距基准面高度5Z m =,求A 点的测压管高度和测压管水头。
流体力学张兆顺课后答案

流体力学张兆顺课后答案【篇一:流体力学知识点大全】书籍:《全美经典-流体动力学》《流体力学》张兆顺、崔桂香《流体力学》吴望一《一维不定常流》《流体力学》课件清华大学王亮主讲目录:第一章绪论第二章流体静力学第三章流体运动的数学模型第四章量纲分析和相似性第五章粘性流体和边界层流动第六章不可压缩势流第七章一维可压缩流动第八章二维可压缩流动气体动力学第九章不可压缩湍流流动第十章高超声速边界层流动第十一章磁流体动力学第十二章非牛顿流体第十三章波动和稳定性第一章绪论1、牛顿流体:剪应力和速度梯度之间的关系式称为牛顿关系式,遵守牛顿关系式的流体是牛顿流体。
2没有内摩擦,也就没有内耗散和损失。
层流:纯粘性流体,流体分层,流速比较小;湍流:随着流速增加,流线摆动,称过渡流,流速再增加,出现漩涡,混合。
因为流速增加导致层流出现不稳定性。
定常流:在空间的任何点,流动中的速度分量和热力学参量都不随时间改变,3、欧拉描述:空间点的坐标;拉格朗日:质点的坐标;4、流体的粘性引起剪切力,进而导致耗散。
5、无黏流体—无摩擦—流动不分离—无尾迹。
6、流体的特性:连续性、易流动性、压缩性不可压缩流体:d??0dtconst是针对流体中的同一质点在不同时刻保持不变,即不可压缩流体的密度在任何时刻都保持不变。
是一个过程方程。
7、流体的几种线流线:是速度场的向量线,是指在欧拉速度场的描述;同一时刻、不同质点连接起来的速度场向量线;dr?u?x,tdr?u?0迹线:流体质点的运动轨迹,是流体质点运动的几何描述;同一质点在不同时刻的位移曲线;涡线:涡量场的向量线,u,dr???x,t??dr???0涡线的切线和当地的涡量或准刚体角速度重合,所以,涡线是流体微团准刚体转动方向的连线,形象的说:涡线像一根柔性轴把微团穿在一起。
第二章流体静力学1、压强:p?lim?fdf??a?0?ada静止流场中一点的应力状态只有压力。
2、流体的平衡状态:1)、流体的每个质点都处于静止状态,==整个系统无加速度;2)、质点相互之间都没有相对运动,==整个系统都可以有加速度;由于流体质点之间都没有相对运动,导致剪应力处处为零,故只有:体积力(重力、磁场力)和表面力(压强和剪切力)存在。
流体力学习题及答案-第八章

第八章 相似理论8-1说明下述模型实验应考虑的相似准数。
(1)风洞中潜艇模型试验;(2)潜艇近水面水平直线航行的阻力试验。
答:(1)风洞中潜艇模型试验:由于在空气中不需要考虑兴波问题,因此仅考虑Re 数即可;(2)潜艇近水面水平直线航行的阻力试验:潜艇近水面航行时有兴波问题,因此需要考虑Re 数和Fr 数。
8-2实船长100m ,在海中航速20kn ,需要确定它的兴波阻力和粘性阻力。
试根据相似理论分别讨论如何在风洞中和船模水池中进行船模试验。
答:(1)首先在风洞中试验,确定粘性阻力系数。
即满足模型雷诺数和实船雷诺数相等的条件:s m Re Re =,或写成:sss mmm V L V L νν=;其中:m L 是模型的长度,m V 是模型的速度,m ν是空气的粘性系数;实船长100=s L (m ),实船速度288.1005144.20=⨯=m V (m/s ),s ν是海水的粘性系数。
由上式可以得到进行试验时模型的速度(风速):s s m s m s s m m V V L L V ννλνν=⋅⋅=,其中:ms L L=λ是模型的缩尺比。
在该条件下,测得模型的粘性阻力νm R ,进而得到模型的粘性阻力系数:m m m m m S V R C 221ρνν=;其中:m ρ是空气的密度,m S 是模型的表面积;则可得到实船的粘性阻力系数m s C C νν=。
(2)在水池中进行试验。
需要保证s m Re Re =和Frs Frm =两个条件,这样可保证模型和实船的总阻力系数相等,即ts tm C C =。
若实现上述两个条件,则要求:sss mmm V L V L νν=,ss m m gL VgL V =;第一个等式两端同时平方得到:22222⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛s m m s s m s m L L V V ννλνν; 第二个等式两端同时平方得到:λ12==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛s m s m L L V V ; 因此可以得到:λννλ122=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛s m ,s m νλν23-=;该式表示在试验中,水池中试验介质的粘性系数m ν与海水粘性系数s ν的关系。
流体力学第八章答案

流体力学第八章答案【篇一:流体力学第8、10、11章课后习题】>一、主要内容(一)边界层的基本概念与特征1、基本概念:绕物体流动时物体壁面附近存在一个薄层,其内部存在着很大的速度梯度和漩涡,粘性影响不能忽略,我们把这一薄层称为边界层。
2、基本特征:(1)与物体的长度相比,边界层的厚度很小;(2)边界层内沿边界层厚度方向的速度变化非常急剧,即速度梯度很大;(3)边界层沿着流体流动的方向逐渐增厚;(4)由于边界层很薄,因而可以近似地认为边界层中各截面上压强等于同一截面上边界层外边界上的压强;(5)在边界层内粘性力和惯性力是同一数量级;(6)边界层内流体的流动与管内流动一样,也可以有层流和紊流2种状态。
(二)层流边界层的微分方程(普朗特边界层方程)??v?vy?2v1?p?vy?????vx?x?y??x?y2????p??0?y???v?vy???0?x?y??其边界条件为:在y?0处,vx?vy?0 在y??处,vx?v(x)(三)边界层的厚度从平板表面沿外法线到流速为主流99%的距离,称为边界层的厚度,以?表示。
边界层的厚度?顺流逐渐加厚,因为边界的影响是随着边界的长度逐渐向流区内延伸的。
图8-1 平板边界层的厚度1、位移厚度或排挤厚度?1?1?2、动量损失厚度?2?vx1?(v?v)dy?(1?)dy x??00vv?2?1?v2???vx(v?vx)dy???vxv(1?x)dy vv(四)边界层的动量积分关系式??2???p?vdy?v?vdy?????wdx xx??00?x?x?x对于平板上的层流边界层,在整个边界层内每一点的压强都是相同的,即p?常数。
这样,边界层的动量积分关系式变为?wd?2d?vdy?vvdy?? x?x??00dxdx?二、本章难点(一)平板层流边界层的近似计算根据三个关系式:(1)平板层流边界层的动量积分关系式;(2)层流边界层内的速度分布关系式;(3)切向应力关系式。
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得:T1 = t1 + 273 = 50 + 273 = 323K ,T2 = t2 + 273 = 78 + 273 = 351K
根据
p
=
mRT V
,有:
p1
=
mRT1 V1
,
p2
=
mRT2 V2
得: V2 V1
=
p1 p2
T2 T1
=
9.8067 104 5.8840 105
351 323
=
0.18
设管段长度 l,管段表面积: A = dl
单位长度管壁上粘滞力: = A u = dl u − 0 = 3.14 0.025 0.03
l y l
0.001
1-8 解: A = 0.8 0.2 = 0.16m2 ,u=1m/s, = 10mm , = 1.15Pa s
T = A u = A u − 0 = 1.15 0.16 1 = 18.4N
1
=
T1 b
=
A b
u
−0 −h
=
0.7 0.06b b
15 − 0 0.04 − 0.01
=
21N
/m,方向水平向左
下表面单位宽度受到的内摩擦力:
2
=
T2 b
=
Au−0 b h−0
=
0.7 0.06b 15 − 0
b
0.01− 0
= 63N
/m,方向水平向左
平板单位宽度上受到的阻力:
= 1 + 2 = 21+ 63 = 84N ,方向水平向左。
h1 = 5.6m
2.4 解:如图 1-2 是等压面,3-4 是等压面,5-6 段充的是空气,因此 p6 = p5 ,6-7 是等压面,
华中科技大学流体力学习题参考答案(1)

严新华主编《水力学(修订本)》教材(科技文献出版社2001年版)部分习题参考答案第一章 习题答案1-1 水的运动粘性系数s m /10006.126-⨯=ν;空气的动力粘性系数s Pa ⋅⨯=-51081.1μ。
1-2 活塞移动速度s m V /49.0=。
1-3 动力粘性系数s Pa ⋅=151.0μ。
1-4 2/5.11m N =τ。
1-5 阻力矩m N M ⋅=6.39。
第二章 习题答案2-1(a )图中2/6.68m KN p A =;绝对压强2/93.169m KN p A='。
(b )图中22/4.29,0,/6.19m KN p p m KN p A B C -===;绝对压强222/93.71,/33.101,/93.120m KN p m KN p m KN p AB C ='='='。
2-2 20/4900m N p -=;液面真空值20/4900m N p V =。
2-3(1)2/54.115m KN p A =';2/47.17m KN p A =。
(2)压力表读数m h m KN p M 213.1,/63.92==。
2-4 A 点表压强2/8.9m KN p A -=;液面空气真空度2/6.19m KN p V =。
2-5 m H 40.0=。
2-6 cm h 1284=。
2-7 O H 84.172mmh V =。
2-8 ①2/22.185m KN p p B A =-;②2/42.175m KN p p B A =-。
2-9 ⑴21/86.1m KN p p B A -=-为油时:ρ;⑵21/784.0m KN p p B A -=-为空气时:ρ。
2-10 ⎪⎭⎫⎝⎛-='b a 1ρρ;gH b a p p BA ρ=-。
2-11 241/1084.118m N p ⨯=。
2-12 )/3.101(/84.37822m KN p m KN p a =='取:。
流体力学第八章习题答案

第八章习题答案选择题(单选题)8.1明渠均匀流只能出现在:(b )(a )平坡棱柱形渠道;(b )顺坡棱柱形渠道;(c )逆坡棱柱形渠道;(d )天然河道中。
8.2水力最优断面是:(c )(a )造价最低的渠道断面;(b )壁面粗糙系数最小的断面;(c )过水断面积一点,湿周最小的断面;(d )过水断面积一定,水力半径最小的断面。
8.3水力最优矩形渠道断面,宽深比/b h 是:(c ) (a )0.5;(b )1.0;(c )2.0;(d )4.0。
8.4平坡和逆坡渠道中,断面单位能量沿程的变化:(b )(a )de ds >0;(b )de ds <0;(c )deds=0;(d )都有可能。
8.5明渠流动为急流时:(a )(a )r F >1;(b )h >c h ;(c )v <c ;(d )dedh <0。
8.6明渠流动为紊流时:(a )(a )r F >1;(b )h >c h ;(c )v <c ;(d )dedh<0。
8.7明渠水流由急流过渡到缓流时发生:(a )(a )水跃;(b )水跌;(c )连续过渡;(d )都可能。
8.8在流量一定,渠道断面的形状、尺寸和壁面粗糙一定时,随底坡的增大,正常水深将:(a )增大;(b )减小;(c )不变;(d )不定。
8.9在流量一定,渠道断面的形状、尺寸一定时,随底坡的增大,临界水深将:(b )(a )增大;(b )减小;(c )不变;(d )不定。
8.10宽浅的矩形断面渠道,随流量的增大,临界底坡c i 将:(b )(a ) 增大;(b )减小;(c )不变;(d )不定。
8.11明渠水流如图8-49所示,试求1、2断面间渠道底坡,水面坡度,水力坡度。
解: 3210.0333030i -=== 8 6.50.0530p J -==224 4.58 6.5220.042830g gJ +--==答:1、2断面间渠道底坡0.033i =,水面坡度0.05p J =,水力坡度0.0428J =。
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8-5 水箱用隔板分为A 、B 两室,隔板上开一孔口,其直径d 1=4cm ,在B 室底部装有圆柱形外管嘴,其直径d 2=3cm 。
已知H=3m,h 3=0.5m ,试求:(1)h 1、h 2;(2)流出水箱的流量Q 。
解:(1)
n
n Q Q μ
μ===
()
()
()12
12
24
03.082.024
04.062.0h H g gh -⨯
=⨯
ππ
得 h 1=1.07m h 2=H- h 1=1.43m (
2)
2
0.6.07
3.56 l /s
Q μ
==⨯= 8-7 某厂房利用自然通风进行换气,其上下部各有一面积为8m 2的窗口,两窗口的中心高差为7m ,窗口流量系数为0.64,室外空气温度为20 o C ,室内空气温度为30 o C ,气流在自然压头作用下流动,求车间的自然通风换气量(质量流量)。
解:查表得20 o C 的空气密度1.2kg/m 3, 30 o C 的空气密度1.16kg/m 3
11222
2
2
2
22
11
2
2
122
1
2()(
)2
2
2
2 70.76 /m A v A v v v g h v m A
k g s
ρμρμρρρρρρρμρ==-=-
=-
==
8-9 游泳池长25m ,宽10m ,水深1.5m ,池底设有直径
10cm 的放水孔直通排水地沟,试求放尽池水所需的时间。
解:3
2
2
3
m ax m ax
10 1.537510.62 2.6410
4
27.89m
Q d m
V t h
Q μπ-⨯⨯===⨯
=⨯=
=V =25
8-17自密闭容器经两段串连管道输水,已知压力表读值p m =1at ,水头H=2m ,管长l 1=10m ,l 2=20m ,直径d 1=100mm, d 2=200mm ,沿程阻力系数λ1=λ2=0.03,试求流量并绘总水头线和测压管水头线。
解: 2
212000 42M l p H h g g
υυυρ++=+++=
2
22
2
2
2
2
211222122
2
1212151 0.5117222222f m l l d h h d g d g g g d g g υυυυυυλλ⎡⎤⎛⎫⎢⎥
=+==+-= ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦
2
222269
12 1.846m s 58 l 2Q A g
υυυ=⇒===
8-19 储气箱中的煤气经管道ABC 流入大气中,已知测压管读值为h=0.01mH 2O ,断面标高
z A =0、z B =10m 、z C =5m ,管道直径d =100mm ,长度l AB =20m 、l BC =10m ,沿程阻力系数λ=0.03,管道入口和转弯的局部阻力系数分别为:ζe =0.6,弯头ζb =0.4,煤气密度ρ=0.6kg/m 3,空气
密度ρa =1.2kg/m 3
,试求流量。
解:列出A,C 断面能量方程
2
2
112122
2
2
2
3
2
2
2
3
()()2
2
2220100.60.6 0.03(0.60.4)10010
2
2
1010.019800(1.20.6)9.85100.62
3.5/0.028/a l
l v v p g Z Z p p l v v
p d v v
v
v v
v m s
Q Av m s
ρρρρρρλξ-+
+--=+
+=++=⨯⨯
++⨯
⨯=⨯+-⨯⨯=+⨯===
8-25 并联管道如图所示,总流量Q=0.025 m 3/s ,管段1的管长l 1=50m ,直径d 1=100mm ,沿程阻力系数
1
λ
=0.03,阀门的局部阻力系数v ζ
=3,
管段2的管长l 2=30m ,直径d 2=50mm, 2
λ
=0.04。
试求各管段的流量及并联管道的水头损失。
解:
22211
22
2
2
2
2
1
2
1
2
33
2224
4
2
2
112121
v 2122
2
f 112S Q S Q Q Q =Q =0.025l Q l Q ()
d
d d d g (
)
g (
)Q 0.0206 m /s Q 0.0044 m /s h S Q S Q 6.15 m
λζλππ=++======
8-27 水平放置的通风机如图所示,吸入管d 1=200mm ,l 1=10m ,压出管为直径不同的两段风管串联组成,d 2=200mm ,d 3=100mm ,l 2=l 3=50m 。
总风量Q =0.15m 3/s ,空气密度ρ=1.2kg/m 3,沿程阻力系数λ=0.02,不计局部水头损失,试求(1)风机应产生的总压强;(2)如风机与管道垂直安装,但管路情况不变,风机的总压有无变化?(3)如果流量提高到0.16m 3/s ,风机总压变化为多少?(4)绘出全压线和静压线。
解: (1)
2
2
2
112
2
3
3
2
2
222
31231123123
1114
4
4
()()2481.322Q d v d v d v l l l P v v v v v Pa
d d d πππρ
ρλ=
=
==-+++= (2)不变
(3)P=2586Pa
8-28在长为2 l ,直径为d 的管道上,并联一根直径相同,长为l 的支管(图中虚线),若水
头H 不变,不计局部损失,试求并联支管前后的流量比。
解:并联前2
1
2alQ H =
并联后2
22
222452alQ Q al alQ H =⎪⎭⎫ ⎝⎛+=
水头相等 22
12524alQ alQ =
26.15
81
2==Q Q
8—29 有一泵循环管道,各支管阀门全开时,支管流量分别为Q 1、Q 2,若将阀门A 开度关
小,其它条件不变,试论证主管流量Q 怎样变化,支管流量Q 1、Q 2怎样变化。
答:Q 减小,Q 1减小,Q 2增大。
8-30 枝状送风管道各段流量分别为Q 1、Q 2、Q 3,若在支管2末端接长,如图中虚线所示,试问Q 1、Q 2、Q 3有何变化? 解:Q 1、Q 2减少,Q 3增加
8-31通风机向水平风道系统送风,如题8-31图所示,末端接两支管:一条支管长度l 2=20m 、直径d 2=150mm ;另一条支管是截面为0.15m ×0.2m 的矩形管,长度l 3=15m 。
通风机送风量
Q 1 =0.5m 3/s ,干管直径d 1=300mm ,长度l 1=30m ,各管段的沿程阻力系数均为λ=0.04,空气
密度ρa =1.29kg/m 3
,忽略局部阻力,试求通风机的风压。
解:2
12312
13
232
33320.04314
2
0.024/0.476/ 2627.7A
m
Q d
Q Q Q P p p P p p p p l v h d
Q m s Q m
s
P P a
χ
πρλ
===
=+=+=+=====e 矩形管道当量直径为d
8-32 应用长度同为l 的两根管道从水池A 向水池B 输水,如图,其中粗管直径为细管直径的两倍d 1=2 d 2,两管的沿程阻力系数相同,局部水头损失不计,试求两管中的流量比。
解:
2424
1212125
2211212
l 8l 8
S = S =d d g d d g
S d ==32 H =SQ S d Q 5.675
Q λλππ⎛⎫ ⎪⎝⎭。