流体力学课后习题习题答案

2-1 d=2.94PwP=Pco2co2 Pso2so2 Po2o2 PN2N2 PH2OH2O2-2=0.135x1.976+2.927 x 0.003+1.429x0.052+1.251x0.76+0.804x0.05=1.341/m2-3。p=pP 273.100858-1432 273 n o i n n;,3n-=1.341x-x-=0.8109依/m3 101325 273+t 101325 273+1704 g =Z W*？舄 产=1.57x10-5 p在T+S 273心,=4。,。警 皆(白 产=1.854x10-5 尸入 T+3 273g,=&。缨?舄严=2781 x IO-p在 1 4-d 2734M=以。(2严=2 3 6 5 X10-5 尸疥1 I k J 乙773 c T为w=(市 严=1 62x IO-p品1/2 1/2 1/2 1/2 1/2_ a c o?M+aso?MsoFs()2+a。2M60+a M电以收 中 20MH/HQ 7?2 l/2 i/2 i/2 i/2%a“C O 2 +402/5。2 +%2 MQ+%2MM +劭 20/2。=2.23x10-5 朽v=2.75X1CT/sP2-4 KdV/Vdp _ 50000dp p-0.0002=2.5x108 Pa2-5(1)K=-dpdpdpdV/V d(RT/p)/V _ RT-7v_=p =3.923xl05Padp(2)等嫡过程有 v，=CdV/Vdpd(C i pW W-巴-=yp=5.492 X105 Pa1 _|1-p dp/VY八，Am2-6 AV=PAV/V=V=-=153 加 3A/?/AV2-1 3轴承和轴之间间隙很小，可近似认为速度在此处呈直线分布，由牛顿内摩擦定律，有卜 n P =5 0.7 A:W6 0P=Fv=F cor2-1 4本题中飞轮受到惯性力和轴承中摩擦力的作用，对飞轮列出定轴转动微分方程，有=（J为飞轮矩，M 为摩擦力矩，G为飞轮重力，r为轴半径）dtGD dco A du-=-JLIAr4 g dt dy2”万r代入相应数值后得4 =0.2 3 2 8 RO 35-2 （1）k,=一n h=kXh=一=0.1 5 m1 h 2 0（2）这是重力作用下的不可压流动了，此时满足F r数相等。有k%.=k、k；=-%q =务=3 3 9.9加/5（3）此时欧拉数相等，且模型和原型中用的是同种流体，有工5-5不计粘性影响，此时满足F r数相等。有亲 二 人7/Vv=r7r=3.415m/5模型和原型中用的是同种流体，有勺=1F所以 k F=k：k；=k；=Fr歹=r =70400Nk：P=Fv=70400 x3.415=240.4HV5-7这是粘性流动，此时有Re数相等普 =1=凡=左/勺=匕kv v因为人,=1,所以占=1/院=旦 v H=H二=1.5义 l8xl0=i旭1 v 3600 x45FkF=k k2kj=1 =F P v I pb=/7=1500N5-10(1)这是粘性流动,此时有Re数相等查表插值得10,1个标准大气压下，r =1 4.2 xl0 m/s225,1个标准大气压下，/=1 5.5 xl0 m/s2,180 x1000 x15.5，v=vku K.=-=1 Mm/s“3600 x14.2x1/3风速很大，使风洞的初投资和运行成本大大提高(2)此时同样有Re数相等华 =1=左/勺=上kv v此时3(r c,p =4，01 0 1 3 2 5 2 7 3 +/1.2 9 x1 06 2 7 3-x-1 0 1 3 2 5 2 7 3 +3 0=1 1.4 7 /m3Z=-=1.6 x l0-6m/s2Pv v k jk,=1 8 0 x 1 0 0 0 x 1.63 6 0 0 x 1 4.2 x 1/3=65m ls5-1 3 由题意和定理，有 F(v,d,H,p/e,g)=O取H,g,p为基本量纲，则有0 1 00 1 -2=-2。0,所以所取基本量纲合理1 -3 0%=万 帚 由量纲一致性有丁 =(山 户乃仁7一2 14=0=a2=0b2=1c2=0由量纲啜性有M CT】=(加工-3户力(LT-2尸%=1-3%+4 +%=1-2 c3=-1兀=3-p g V 2 H通。3=1,2=3/2。3=1/2.言广由量纲一致性有MT-2(ML产臼厂2尸%=1 一3。4+4+。4=。-2C4=-2CT“一P g H2。4=1d=2C4=l所以一Ayr(g”严)=fgR e，W e)ri整理得V =_/(4,Re,W e)而 百H5-1 4由题意和乃定理，有F(,d,%,)=0取d,v,p为基本量纲，则有i()o1 -3-1 00 1=一1。0,所以所取基本量纲合理%=后,由 量 纲 一 致 性 有MLT-2=ri(LT-1)/A f r3)c-3 c l+4+乙=1 q =14=2jr _ F)再 一 痔4=2by=2q=1肛=丹，由量纲一致性有2 d W/ML/T-1=C2(LT-卢(M Z d2v2p dvp整理得y竽号/%）第六章复习题1.圆管流动中，层流的断面流速分布符合（），紊流的断面流速分布符合（）a.均 匀 规 律 b.直线变化规律 c.抛物线规律d.对数曲线规律2.理想流体在流动过程中，流层之间的切应力为（）a.0 b.粘性切应力c.湍流附加切应力d.粘性与湍流附加切应力的和3.实际流体在湍流状态，其流层间的切应力为（）a.0 b.粘性切应力c.湍流附加切应力d.粘性与湍流附加切应力的和4.湍流附加切应力是由于（）而产生的a.分子内聚力b.分子间的动量交换c.重 力 d.湍流元脉动速度引起的动量交换两根直径相同的圆管，以同样的速度输送水和空气，不会出现（）a.水管内为层流，气管内为湍流b.水管气管内都为层流c.水管内为湍流，气管内为层流 d.水管气管内都为湍流圆管湍流过渡区的沿程损失系数（）；它在湍流粗糙区的沿程损失系数（）a.与雷诺数有关 b.与管壁相对粗糙度有关 c.与雷诺数和管壁相对粗糙度有关 d与雷诺数和管长有关工业管道的沿程损失系数在湍流过渡区随雷诺数的增加而()a.增加 b.减小 c.不变 d.前三种情况都有可能6-1、层流管流中，流速分布式为v _ r-r2 dp+pgh)_ d(p+pgh)x 4 dl xm ax 4 d ly =_ 1 d(p+pgh)x 2 m ax 8 dl依题意，有 或 二 八,即 _ 亨 如邛也，匕2=_ 5如#1X X 4 dl“m a x 84 dl求解得r =6-2、由已知得，qm 9 0 0 0 n np 0 -3 6 0 0 x 9 0 0 x 0.7 8 x 0.22 ,R ev v=型=1 6 2 2 0 0 0,冬季管内为层流VRes=4 9 6 2 0 0 0,夏季管内为层流V6-7、R e =1 0 0 0 2 0 0 0,管内为层流V%=443=5.2 2流体柱/m7 d 2g田、,时 空 气 的v由插值法 占 去=篇得，-=1 4.5 5 X 1。%-=0.0 0 0 8,试取入=0.0 2,止 匕 时 R e =2.4 x 1 0 5dh1；/v2f=F,2gh,d,n y =J=l9.5m/s,此时R e =1.7 x 1 O Z Z由莫迪图查得入=0.0 1 8,代 入(1)得v=2 0.5 m/s,此时R e =L 7 6 x l()6由莫迪图查得入=0.0 1 8,九取值合理，qv=v-d2=2 5.1 m3/546-1 7 设管道内流体的流速为v,右侧容器的自由液面为基准面，对两容器自由液面列伯努利方程，有代入数据，得3=2学i+r (1)2g 4g试取入=0.0 2 5,此时Re=2 x l()4,代 入(D 式得，v=3.8 3 m/s,进 行 R e 数计算得R e=1.3 x l()4,查得九=0.0 2 8,代 入 得 v=3.6 9 m/s,R e=1.2 8 x l 04,查得九=0.0 2 8,取值合理,所以外=丫 与？=0.2 6 m3/56-2 6 取两容器自由液面为两缓变流截面1 和 2,以右侧容器的自由液面为基准面,由题意知对两容器自由液面列伯努利方程,今言入品+7出)自新低碳钢管绝对粗糙度为0.0 4 6 m m,则 =0.0 0 0 2 3,R e =1.2 7 x l()6查莫迪图得4=0.0 1 5同理可得几=0.0 1 4 5=(2-1)2 =1.5 6 3A代入数据得H=9.4 m 列伯努利方程6-2 7 铸铁管的绝对粗糙度为0.4 5 m m,右侧容器的自由液面为基准面，对两容器自由液面列伯努利方程 4 2 g 22g试取储=0.015,此时 V=1.5m/s,Re=1.8xl06,2 =0.0004I查莫迪图得 4 =0.016,此时 Vi=1.45m/s,Re=1.7xl06,查莫迪图得4 =0.016合理，所以V|=1.45m/s试取入2=0.02,此时 V2=1.33m/s,Re=1.3xl06,各=0.00045d2查莫迪图得%=0.017,此时 V2=1.44m/s,Re=1.4xl06,查莫迪图得%=0.017合理，所以V2=1.44m/sQv=Qvi+Qv2=2.77m3/s第 8 章 复习题1.连续性方程号+加国=0 只适用于（）dta.不可压流体b.不定常流动 c.任 何 流 体 d.定常流动2.河水在重力作用下沿斜坡向下流动，水深为h,液面上是大气，要求解其速度分布时液面上的运动学边界条件可取为（）a.u=常 数 b.p=常数 c.崇=03 .请指出下列说法中正确的说法：动量方程中Z F是指a.流体对固壁的作用力合力b.固壁对流体的作用力合力c.作用在控制体上的作用力合力4 .将伯努利方程从沿流线成立推广到全流场成立的附加条件是（）a.将不可压流体推广到正压流体b.将重力推广到有势的体积力c.涡量处处为05 .在满足质量力有势，正压和无粘性条件下的单连通区域（区域内无固体边界存在）上，按汤姆孙定理和斯托克斯定理，以下说法正确的有（）（1）若曲线上环量不等于零，曲线内必有涡旋存在（2）若曲线上环量等于零，曲线内必无旋（3）若曲线上环量等于零，曲线内可能无旋也可能有旋。6 .平面涡流的流动结构可分为（7 .速度势函数存在的条件是（）A.不可压流体 B.无粘流体C.8 .流函数存在的条件是（）（1）不可压缩流体（2）无粘流体A.（1）（2）B.（1）（3）C.）区和（）区，这两个区的总压降（）无 旋 流 动 D.平面流动（3）无旋流动（4）平面流动（1）（4）D.（2）（4）9.作为平面势流的一个基本解，由直线涡诱导的点涡流场是指（）A包含直线涡在内的全流场B 以直线涡为中心的某一圆内流场C不包含直线涡的全部流场8-3 （1）把g=%#）,=0 代入不可压平面流动连续性方程有a.+a._ 以*0 _ 募+方-蠹 -所以满足连续性条件此时只可能存在绕Z 轴的旋转角速度，计算得公=!（*一与）=（一半）=所以是无旋流动2 dx dy 2 dy把 之=看,旷 代 入 不 可 压 平 面 流 动 连 续 性 方 程 有dx dy(x2+y2)2岑W=o,满足连续性条件（厂+）-_ i 切 丫 3 vx=一云)(x2+y2)2 +(x2+y2)5=0 所以是无旋流动（3）把叭=/+2盯=产+2 孙代入连续性方程，有3vr-+3x-=2 x+2 y+2 y+2 x=4(x+y)不满足连续性条件(4)把彩=y+z,匕,=z+x,%=x+y 代入连续性方程有8v3x dy dz=0 满足连续性条件dvx,l/匕 3 vv._ lz 1 n _ n4 =;(丁 一 寸)=7(1-1)=02 dy dz 21,dvx 3vz.I”八 n0=;(于一片)二;(1-1)=02 dzek 2(D =(1 1)=0 所以流动无旋2 3x dy 2。8-/6 以=一1 z(5vLz-2-)=-I(,2 y,-l八)=v 1*2 力，Hz 2 J J