《流体力学与流体机械 第2版》_王贞涛 习题解答 .doc

习题思路与解答

第一章

1-1解：首先求出水的体积压缩系数，然后求其倒数，得出液体的体积模量

1-2解：根据完全气体状态方程，

，，，

，

空气体积减小490%。

1-3解：输水管的体积为：

压缩率：

对于

1-4解：

1-5解：1）

2）当h=0.02时，F最小。

1-6解：依据牛顿内摩擦定律，

第二章

2-1解：一般指计示压强：

2-2解：等压面，

2-3解：考虑计示压强，从右到左压强依次求得

，，

2-4解：帕斯卡的定律适用于同种流体，因此作用在水上的压强为，

此压强传递给水银，

2-5解：1）空气体积不变。

，

2）自由液面达到底部时，液体只剩一半。即存在

2-6解：空气的体积不变，因此有

2-7解：等压面方程，

压强分布规律，

，边界上，x=z=0,p=0

2-8解：上游水产生的压力为，

上游水压力中心为，

距离旋转点A的力臂，

下游水产生的压力为，

下游水压力中心为，

距离旋转点A的力臂，

对于1）下游无水时，存在力矩，

对于2）下游有水时，存在力矩，

2-9解：水平方向的压力，

竖直方向的作用力为压力体，

力，

2-10解：上有水的压力，

对应的力臂，

下有水的压力，

对应的力臂，

根据力矩平衡，

解得，

2-11解：下层液体的浮力，

上层液体的浮力，

立方体的重量，

，得出

第三章

3-1解：

3-2解：1）均质流体，

2）不可压缩均质流体，

3）定常运动，

3-3解：1）,,

积分得：，边界条件：，则

所以迹线方程为，

2）流线方程，，即

积分得，，边界条件：，则

所以迹线方程为，

3-4解：1）；

2）；

3-5解：，，

→，，，→

3-6解：1），，

，不可压缩流体的运动是可能存在的。

2），，

，不可压缩流体的运动是可能存在的。

3-7解：1）

2）

3-9解：1），

不计质量力，，

积分得，，当,，所以

（）

2），

不计质量力，，

当，，

当，

带入1）中的压强分布，可得1）中的压强分布。

3-10解：，

第四章

4-1解：吸风管中的速度为，

列进口处到测压管断面处的BE，

考虑进口速度为零，

4-2解：根据C.E.，，

A点处的能量，

B点处的能量，

判断能量大小，确定流向。

4-3解：1）列自由液面至水泵进口处的伯努利方程，

，

解之得，

2）列自由水面至吸水管进口断面的伯努利方程，

4-4解:1）列自由液面至管道出口的B.E.，设管中流速为v，

列自由液面至B点断面处的B.E.，

，

2）此时B点的相对压强为，

列自由液面至B点断面处的B.E.，

4-5解：列自由液面0-0至出口1-1的伯努利方程，列断面1-1到断面2-2的伯努利方程，以及连续性方程

，其中

，其中

联合求解，

4-6解：，，

列自由液面至出后的B.E.，

，

，依次求出，

4-7解：列自由液面至出口的B.E.，

，

根据连续性方程，，

从自由液面依次到1-1断面，2-2断面，3-3断面，4-4断面，列B.E.，

，，，

4-8解：坐标系建立在平板上，x方向垂直于平板。列动量方程（平板对射流的作用力垂直于平板，向左），

由伯努利方程、连续性方程，，，

x方向，

y方向，

得出，，

4-9解：由连续性方程和伯努利方程，

，（）得出，

列动量方程，将分解为和，

→

得出，，

4-10解：，

列1-1断面至2-2断面的伯努利方程，

，得出，

列动量方程，将分解为和，

→

得出，，

4-11解：1）喷嘴出口的相对速度为，

圆周速度，，绝对速度在圆周上的分量，

根据动量矩定律，

2）若不让它转动，则

4-12解：首先画出进出口速度三角形，

，

，

第五章

5-4解：根据比例关系求解，

，

5-5解：，采用重力相似准则

，

5-7解：采用粘性相似准则，

5-8气流在圆管中流动的压降可通过水流在有机玻璃管中的实验得到。已知圆管气流的vp=20m/s、dp=0.5m、ρp=1.25kg/m3、υp=1.5×10-7m2/s；模型采用dm=0.1m、ρm=1000kg/m3、υm=1.0×10-6m2/s。试确定：1）模型流动中流速度vm；2）若测得模型管中2m长管道的压降，求气流通过20m长管道的压降。

解：1）采用雷诺相似准则

显然要采用自动模化原则，临界雷诺数为Rec

2）采用欧拉相似准则，

即可求出。

第六章

6-1解：1）管中的速度

20℃水的粘度为，，，流动为湍流

2）20℃的重燃油的粘度为，，流动为层流

6-2解：1）10℃水粘度为，，

，流动为层流

2）当管径为30mm时，，流动为湍流

3），

6-3解：

=

6-4解：假定流动为层流，则

验证，，，为层流。

6-5解：列断面1-1到断