冶金传输原理课后答案

第一章 流体的主要物理性质（吉泽升版）

1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？

答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。它包括液体和气体。 流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。

1-2某种液体的密度ρ=900 Kg／m3，试求教重度y和质量体积v。 解：由液体密度、重度和质量体积的关系知：

??G??g?900?9.8?8820(N/m3) V∴质量体积为??1??0.001(m3/kg)

1.4某种可压缩液体在圆柱形容器中，当压强为2MN／m2时体积为995cm3，当压强为1MN／m2时体积为1000 cm3，问它的等温压缩率kT为多少? 解：等温压缩率KT公式(2-1): KT??1??V? ?V??P??TΔV=995-1000=-5*10-6m3

注意：ΔP=2-1=1MN/m2=1*106Pa

将V=1000cm3代入即可得到KT=5*10-9Pa-1。 注意：式中V是指液体变化前的体积

1.6 如图1.5所示，在相距h＝0.06m的两个固定平行乎板中间放置另一块薄板，在薄 板的上下分别放有不同粘度的油，并且一种油的粘度是另一种油的粘度的2倍。当薄板以匀速v＝0.3m/s被拖动时，每平方米受合力F=2

第一章 流体的主要物理性质（吉泽升版）

1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？

答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。它包括液体和气体。 流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。

1-2某种液体的密度ρ=900 Kg／m3，试求教重度y和质量体积v。 解：由液体密度、重度和质量体积的关系知：

??G??g?900?9.8?8820(N/m3) V∴质量体积为??1??0.001(m3/kg)

1.4某种可压缩液体在圆柱形容器中，当压强为2MN／m2时体积为995cm3，当压强为1MN／m2时体积为1000 cm3，问它的等温压缩率kT为多少? 解：等温压缩率KT公式(2-1): KT??1??V? ?V??P??TΔV=995-1000=-5*10-6m3

注意：ΔP=2-1=1MN/m2=1*106Pa

将V=1000cm3代入即可得到KT=5*10-9Pa-1。 注意：式中V是指液体变化前的体积

1.6 如图1.5所示，在相距h＝0.06m的两个固定平行乎板中间放置另一块薄板，在薄 板的上下分别放有不同粘度的油，并且一种油的粘度是另一种油的粘度的2倍。当薄板以匀速v＝0.3m/s被拖动时，每平方米受合力F=2

冶金传输原理习题

习题课目录第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章动量传输概论积分质量、动量和能量平衡动量传输的微分方程管道中的流动边界层流动射流可压缩气体的流动气固两相流动相似原理与模型研究方法

冶金传输原理习题

动量传输部分前言动量传输现象在冶金工艺中可解决两类问题第一类是研究系统内流动参数间的整体关系。例如，管道中流体流量与压差的关系，钢包钢水流出所需的时间等。我们只要根据质量、能量和动量平衡原理，就能较容易地计算出结果来。第二类是研究系统内部的“微细结构”。例如，研究某一流场中速度分布，研究湍流能量的耗散模型等。显然，这要复杂得多，需要求解非线性偏微分方程的数值解。本篇首先介绍动量传输的基本概念，在此基础上建立积分质量、动量和能量平衡，建立动量传输的微分方程。而以后各章，如管道内流体流动、边界层流动、射流、可压缩气体流动、气固两相流动等都是基本方程在具体条件下的应用。最后，本篇还要介绍相似原理及模型实验研究方法。

冶金传输原理习题

力学学科内容与方法比较

冶金传输原理习题

流体力学研究内容及方法μ(v),ρ科学动量传输研究内容工程 A,D P内因边界条件外因流化床，喷枪等设计参数关系速度分布应力分布

动量传输研究方法

理论研究方法

宏观方

冶金传输原理习题

习题课目录第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章动量传输概论积分质量、动量和能量平衡动量传输的微分方程管道中的流动边界层流动射流可压缩气体的流动气固两相流动相似原理与模型研究方法

冶金传输原理习题

动量传输部分前言动量传输现象在冶金工艺中可解决两类问题第一类是研究系统内流动参数间的整体关系。例如，管道中流体流量与压差的关系，钢包钢水流出所需的时间等。我们只要根据质量、能量和动量平衡原理，就能较容易地计算出结果来。第二类是研究系统内部的“微细结构”。例如，研究某一流场中速度分布，研究湍流能量的耗散模型等。显然，这要复杂得多，需要求解非线性偏微分方程的数值解。本篇首先介绍动量传输的基本概念，在此基础上建立积分质量、动量和能量平衡，建立动量传输的微分方程。而以后各章，如管道内流体流动、边界层流动、射流、可压缩气体流动、气固两相流动等都是基本方程在具体条件下的应用。最后，本篇还要介绍相似原理及模型实验研究方法。

冶金传输原理习题

力学学科内容与方法比较

冶金传输原理习题

流体力学研究内容及方法μ(v),ρ科学动量传输研究内容工程 A,D P内因边界条件外因流化床，喷枪等设计参数关系速度分布应力分布

动量传输研究方法

理论研究方法

宏观方

第一章 流体的主要物理性质

1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？

答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。它包括液体和气体。 流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。

1-2某种液体的密度ρ=900 Kg／m3，试求教重度y和质量体积v。 解：由液体密度、重度和质量体积的关系知：

??G??g?900?9.8?8820(N/m3) V1∴质量体积为????0.001(m3/kg)

1.4某种可压缩液体在圆柱形容器中，当压强为2MN／m2时体积为995cm3，当压强为1MN／m2时体积为1000 cm3，问它的等温压缩率kT为多少? 解：等温压缩率KT公式(2-1): KT??1V??V? ???P??TΔV=995-1000=-5*10-6m3

注意：ΔP=2-1=1MN/m2=1*106Pa

将V=1000cm3代入即可得到KT=5*10-9Pa-1。 注意：式中V是指液体变化前的体积

1.6 如图1.5所示，在相距h＝0.06m的两个固定平行乎板中间放置另一块薄板，在薄 板的上下分别放有不同粘度的油，并且一种油的粘度是另一种油的粘度的2倍。当薄板以匀速v＝0.3m/s被拖动时，每平方米受合力F=29N，求两种

第一章 流体的主要物理性质

1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？

答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。它包括液体和气体。 流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。

1-2某种液体的密度ρ=900 Kg／m3，试求教重度y和质量体积v。 解：由液体密度、重度和质量体积的关系知：

??G??g?900?9.8?8820(N/m3) V1∴质量体积为????0.001(m3/kg)

1.4某种可压缩液体在圆柱形容器中，当压强为2MN／m2时体积为995cm3，当压强为1MN／m2时体积为1000 cm3，问它的等温压缩率kT为多少? 解：等温压缩率KT公式(2-1): KT??1V??V? ???P??TΔV=995-1000=-5*10-6m3

注意：ΔP=2-1=1MN/m2=1*106Pa

将V=1000cm3代入即可得到KT=5*10-9Pa-1。 注意：式中V是指液体变化前的体积

1.6 如图1.5所示，在相距h＝0.06m的两个固定平行乎板中间放置另一块薄板，在薄 板的上下分别放有不同粘度的油，并且一种油的粘度是另一种油的粘度的2倍。当薄板以匀速v＝0.3m/s被拖动时，每平方米受合力F=29N，求两种

习题一

推导柱坐标下的连续性方程

我们取微元控制体的体积为rd?drdz，则质量守恒定律对该微元体可写为：

?单位时间流入??微元体的质量???-??单位时间流出?微元体的质量??单位时间微元体?=???的质量增量?? ?由控制体体积为rd?drdz，故控制体的质量为?rd?drdz ， 控制体的质量随时间的变化率为

单位时间

从r方向流入控制体的质量为?Urrd?dz，从r方向流出控制体的质量为

?Urrd?dz+

?(?Urrd?dz)?rdr

?(?rd?drdz)??，变化量为

?(?rd?drdz)???1

从?方向流入控制体的质量为?U?drdz 从?方向流出控制体的质量为

?U?drdz+

?(?U?drdz)??d?

从z方向流入控制体的质量为?Uzrd?dr 从z方向流出控制体的质量为

?Uzrd?dr+

?(?Uzrd?dr)?zdz

由控制体的体积为rd?drdz，则控制体的质量为?rd?drdz， 控制体的质量随时间的变化率为

?(?rd?drdz)??，变化量为

?(?rd?drdz)??rd?drdz，

?1，由于微

元体的体积不随时间变化，故单位时间的质量增量可写为

根据质量守恒定律则有

????rd?drdz=-[

?????(

冶金传输原理要点及习题左海滨 冶金与生态工程学院 010-62332353 zuohaibin@

第一篇 动量传输力学学科内容与方法比较

流体力学研究内容及方法μ(v),ρ 科学 动量 传输 研究 内容 工程 A,D P 内因 边界条件 外因 流化床，喷枪等设计 参数关系 速度分布 应力分布

动量 传输 研究 方法

理论研究方法

宏观方法(系统论) 微观方法(还原论，微分方程+物理模型+边界条件)

相似理论指导的模型试验 试验研究方法 试验测试手段 流场显示技术 计算流体力学

理论方法中，流体力学引用的主要定理有： (1)质量守恒定律； (2)动量守恒定律；(3)牛顿运动第二定律； (4) 机械能转化与守恒定律：动能+压能+位能+能量损失=const

第一篇 动量传输

动量传输现象在冶金工艺中可解决两类问题 第一类是研究系统内流动参数间的整体关系。例如，管道 中流体流量与压差的关系，钢包钢水流出所需的时间等。 我们只要根据质量、能量和动量平衡原理，就能较容易地 计算出结果来。 第二类是研究系统内部的“微细结构”。例如，研究某一 流场中速度分布，研究湍流能量的耗散模型等。显然，这 要复杂得多，需要求解非线性偏微分方程的数值解。 本篇首先介绍动量传输的基本概念，

第一章 流体的主要物理性质（吉泽升版）

1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？

答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。它包括液体和气体。 流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。 1-2某种液体的密度ρ=900 Kg／m3，试求教重度y和质量体积v。 解：由液体密度、重度和质量体积的关系知： ??GV??g?900?9.8?8820(N/m)

3∴质量体积为??1??0.001(m/kg)

31.4某种可压缩液体在圆柱形容器中，当压强为2MN／m2时体积为995cm3，当压强为1MN／m2时体积为1000 cm3，问它的等温压缩率kT为多少? 解：等温压缩率KT公式(2-1): KT??1??V? ??V??P?TΔV=995-1000=-5*10-6m3

注意：ΔP=2-1=1MN/m2=1*106Pa

将V=1000cm3代入即可得到KT=5*10-9Pa-1。 注意：式中V是指液体变化前的体积

1.6 如图1.5所示，在相距h＝0.06m的两个固定平行乎板中间放置另一块薄板，在薄 板的上下分别放有不同粘度的油，并且一种油的粘度是另一种油的粘度的2倍。当薄板以匀速v＝0.3m/s被拖动时，每平方米受合力F=29N

冶金传输原理复习习题

当一平板在一固定板对面以0.61m/s的速度移动时（如下图），计算稳定状态下的动量 通量（N/m2）。板间距离为2mm，板间流体的粘度为2×10-3Pa.s。动量通量的传递方 向如何？切应力的方向呢？

温度为38℃的水在一平板上流动(如下图)

⑴、如果再x=x1处的速度分布为Vx=3y--y3，求该点壁面切应力。38℃水的特性参数是 ⑵、在y=1mm和x=x1处，沿y方面传输的动量通量是多少？

⑶、在y=1mm和x=x1处沿x方向有动量传输吗？若有，它是多少（垂直于流动方面的单位面积上的动量通量）？

已知空气流动速度场为Vx=6（x+y2）,Vy=2y+z3，Vz=x+y+4z,试分析这种流动状况是 否连续？

在金属铸造及冶金中，如连续铸造、铸锭等，通常用浇包盛装金属液进行浇注，如图所 示。设mi是浇包内金属液的初始质量，mc是需要浇注的铸件质量。为简化计算，假设 包的内径D是不变的、因浇口的直径d比浇包的直径小很多，自由液⑴的下降速度与 浇口处⑵金属液的流出速度相比可以忽略不计，求金属液的浇注时间。

毕托管是用来测量流场中一点流速的仪器。其原理如图所示，在管道里沿流线装设迎着 流动方向开口的细管，可以用来测量管道中流体