(精编)工程流体力学-课后答案.docx

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1、（精编）工程流体力学（袁恩熙著）石油工业出版社课后答案源体及其主要物理性质1-1.轻柴油在温度15时相对密度为0.83,求它的密度和重度.解：4时相对密度：所以，1-2.甘油在温度0时密度为1.26gcm3,求以国际单位表示的密度和重度.解：1-3.水的体积弹性系数为1.96x109n1112,问压强改变多少时，它的体积相对压缩1%?解：1-4.容积411P的水，温度不变，当压强增加105Nm2时容积减少100OCm3,求该水的体积压缩系数p和体积弹性系数E.解：1-5.用2001.汽油桶装相对密度为0.70的汽油，耀装时液面上压强为1个大气压，封闭后由于温度变化升高了2（C,此时汽油的蒸气压

2、为0.18大气压.若汽油的膨胀系数为0.0006oC1,弹性系数为14000kgcm20试计算由于压力及温度变化所增减的体积？间灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？解：E=Eg=140009.81.04pap三0.18at所以，从初始状态积分到最终状态得：另解：设灌桶时每桶最多不超过V升，则（1大气压=IKg/E）K=197.6升W=2.41升叫=2.521.03升G=0.1976700=138Kg=1352.4N1-6.石油相对密度09,粘度28cP,求运动粘度为多少ms?解：1-7.相对密度0.89的石油，温度20。C时的运动粘度为40cSt,求动力粘度为多少？解：V=40cSt=0.4St

3、=0.4104m2s=vp=0.4IO4X890=3.56IO2Pas1-8.图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1.ms,板与固定边界的距离=1.,油的动力粘度=1.147Pas,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：1-9.如图所示活塞油缸，其直径D=12cm,活塞直径d=11.96cm,活塞长度1.=14cm,油的=0.65P,当活塞移动速度为0.5ms时，试求拉回活塞所需的力F=?解：A=11d1.f=O,65P=O.O65Pas,u=O.5ms,y=(D-d)212-1第一章流体静力学2-1.如图所示的U形管中装有水银与水，试求

4、：(I)AC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:PA友=Yh水=O.3mH2O=O.O3at=0.3X9800Pa=2940PaPA蛆=R+Pa袁=(10+0.3)mH2O=1.03at=10.39800Pa=100940PaPC太=Yhghhg+Pa=0.1i3.6mH2O+O.3mH2O=1.66mH2O=0.166at=1.669800Pa=16268PaPca=Pa+Pcn=(10+1.66)mH?O=1.1.66mH2O-1.166at=11.669800Pa=114268Pa30CmH2O=i3.6hcmH2Oh=30/13.6cm=2.2cm题2-2

5、题2-32-2.水银压力计装者如图.求管中心A处绝对压力及表压力?(设油品相对密度为0.9)解:PHs=1.S13.6-10+350.9cmH2=225.5cmH2O=0.2255at=2.2099IO4Pap也=Pa+pa太=(10+2.255)mHzO=1.2255at=120099Pa2-3.今有U形管，内装水和四氯化碳(CCI4),如图所示。试求四氯化碳的相对密度。解：列等压面方程：30.6CmH2。=17.8CmH2+8.02-4.图示水罐中气体绝对压强pi=1.5IO4Pa,高度H=1m.当时的大气压强相当于745mm水银柱高.i式求玻璃管中水银的上升高度h为多少？解：绝对压强PI

6、=I.51.O4Pap+H=pd-Yhghhgh=74510-313.69800-1.5104-98001.=9.92910d-1.5X104-0.98X1.m=7.449XIO4Pa=7.449104(13.69800)=0.56m2-5.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，装苦如图所示的U形管水银压力计，测K导各液面位置如图。试确定油面高度H及液面压力po.解：13.60.5Q8=6mH26-1.6=6-0.4-dHH=（1.6-0.4）/d油=1.5mPo=6-1.6mH2O=4.4mH2O=0.44at=4.312IO4Pa（表压）题2-5图2-6.油旗内

7、装相对密度0.70的汽油，为测定油面高度,利用连通器原理，把U形管内装上相对密度为1.26的甘油，一端接通;触顶部空间，一端接压气管.同时，压气管的另一支引入油雁底以上0.40m处，压气后,当液面有气逸出时，根据U形管内油面高差h=0.70m来推算油罐内的油深H为多少？解：。-Y日Mh=p-Y汽油（H-0.4）H=Y中ff1.h%油+0.4=1.260.70.70+04=1.66m2-7.为测定油品重度，用如下装首，经过1管或2管输入气体，直至罐内油面出现气泡为止.用U形管水银压力计分别量出1管通气时的Ahi,及2管通气时的h2试根据1、2两管的沉没深度H1.和W以及Ahi和Ahz,推求油品重

8、度的表达式.解：2-8.如图所示热水锅炉,h2=SOmm,问锅炉内液面在何处？（要求作图表示不必计算）液面上蒸汽压力为多少?右侧两管的液面差hi应为多少？解：C-DQ=Vhgh2=13.6X9800X50X1OTPa=6664PaQ=Yhgh2=丫水hi题28图题29图题2-10图2-9.图示两水管以U形压力计相连，A、B两点高差Im,U形管内装水银，若读数h=0.50m,求A、B两点的压差为多少？解：Ha-Hb=I-h=1.-0.50=0.50m2-10.欲测输油管上A、B两点的压差，使用U形管压差计，内装水银，若读数h=360mm,油的相对密度0.78,则PA-P8=?解：2-11.为测水

9、管上微小压差,使用倒U形管，上部充以相对密度0.92的油，若h=125mm,求夕A-PB=?解.11rf2-12.图示为校正压力表的压挤机,密闭室内油的容积V=3OOcm3圆柱塞直径d=IOmm,柱的螺距t=2mm,摇柄半径r=150mm.求获得250大气压时所需的手摇轮的转数？（根据油的压缩性找出体积平衡关系，p=4.75x101叩aI）解：2-13.用水银测压计测量容器中的压力，测得水银柱高差为h,如图所示.若将测压管下移Q二夕到虚线位置，左侧水银面下降Z,如果容器内压力不变，问水银柱高差h是否改变？改变多少？若容器内是空气,重度Ya=11.82Nm3,结果又如何?解：P+Y水Z=YHgh

10、h=p+*(z+z)/YHgh=h-h=【p+v水(z+Az)-P-Y水zHg=(水VHg)Az=Z13.6O.O7353Z所以，水银柱高度差h变大.若容器中是空气Ya=II82Nm3P=YHghh=P/YHg与Z无关，h不变2-14.利用装有液体并与物体一起运动的U形管量测物体的力口速度,如图所示.U形管直径很小，1.=30cmih=5cm。求物体加速度a为多少？解：自由液面方程：其中,Xi=-15Cm,2=-15cm,zs-zs?=h=5cmZsi-Zi2=-a(2-Xi)ga=gh1.=9.80.050.3=1.63ms22-15.盛水容器，试求其中深度H=Im处的液体压力.(1)容器以

11、6ms2的匀加速度垂直上升时；(2)容器以6ms2的匀加速度垂直下降时;(3)自由下落时；(4)容器以15ms2的匀加速度下降时；解：如图建立直角坐标系，则在dp=P(XdX+Ydy+Zd力中有:X=OfY=O,Z=-g-a所以，dp-(g+a)pdz积分上式：=-(g+a)z+C代入边界条件：Z=O时，p=0(表压)得C=O所以：p=-(g+a)pz,令-Z=H得：。=(g+a)。/(D容器以6ms2的匀加速度垂直上升时：a=6m/$2P=(g+%pH=(9.8+6)10001.=15800Pa=0.16at(2)容器以6ms2的匀加速度垂直下降时：a=-6ms2p-(g+aPH=(9.8-

12、6)10001=3800Pa=0.039at(3)自由下落时：a=-9.8ms2p=(gpH=(9.8-9.8)10001.=0(4)容器以15ms2的匀加速度下降时：a=-15ms2P=回加PH=（9.8-15）10001.=-5200Pa=0.053at2-16.在一直径D=300mm、高H=SOOmrn的圆柱形容器中注入水至高度hi=300mm,然后使容器绕其垂直轴旋转。试决定能使水的自由液面到达容器上部边缘时的转数n.当转数超过n时，水开始溢出容器边缘，而抛物面的顶端将向底部接近。试求能使抛物面顶端碰到容器底时的转数n2,在容器轴止后水面高度h2将为多少？解：自由液面方程：注：抛物体的

13、体积是同底同高圆柱体体积的一半附证明：抛物体的体积是同底同高圆柱体体积的一半2-17.木制提升式闸板，宽度B=1.5m,水深H=1.5m,闸板与导槽间的摩擦系数为0.7,求提升闸板需力多少？解：2-18.图示油耀发油装置，将直径d的圆管伸进维内，端部切成45。角，用盖板盖住,盖板可绕管端上面的较链旋转,借助绳系上提来开启。若油深H=5m,圆管直径d=600mm,油品相对密度0.85,不计盖板重及校链的摩擦力，求提升此盖板所翕的力的大小。（提示：盖板为椭圆形，耍先算出长轴2b和短轴2a,就可算出盖板面积A=11ab）解：由题意/对轴求矩：VzVk2-19.25m3卧式圆筒形油维，长4.15m,内

14、径2.54m,油品相对密度0.70,油面高度在顶部以上0.20m,求端部圆面积2不及2b上所受的液体总压力的大小和压力中心M立置?解：2-20.100om3半地下耀,所装油品相对密度为0.8,油面上压力0.08大气压。钢板的容许应力为O=1.176108Pa,求最下圈钢板所需厚度？（提示：参考工程力学薄壁筒计算原理）2-21.某处装置一安全闸门，门宽B为0.6米，门高H为1.O米。距底0.4米处装有闸门横轴，闸门可绕轴旋转.问门前水深h为若干时，闸门即可自行开放？(不计各处的摩擦力)解:法:h-r0.4m1,33m法二：由题意：PNO3-以)(0.2+e)解得:A1.33m2-22.图示两个半

15、圆球形壳，以螺钉相连接.下半球固定于地面，其底部接以测压管，球内装满水,测压管内水面高出球顶Im,球直径2m,试求螺钉所受的总张力.解：螺钉所受的总张力等于上半球所受到的静水压力F2-23.卧式油罐直径2.2m,长9.6m,油面高出顶部0.2m.密闭时,油面蒸汽压力为368mm水银柱，油品相对密度0.72,求AA及BB断面处的拉力？解368mmHg-5004.8mmH2-,6951.1mmOi1.6.95mOi1.A-A断面：2-24.在盛有汽油的容器的底上有一直径d2=20mm的圆阀，该阀用绳系于直径di=100mrn的圆柱形浮子上。设浮子及圆阀的总质量m=100g,汽油相对密度0.75,绳长Z=150mm,问圆阀将在油面高度H为多少时开启？解：由题：临界状态即H0.174m2-25.图示水泵吸水管内的圆球形吸入阀，管内液面高H=5m,管外液面高H2=2m