工程流体力学泵与风机课后答案

流体力学泵与风机部分习题答案

2-15

解：（1）当?1为空气 p1?p2 pB???z?h??pA ?p?pA?pB???z?h?

?0.3 ?9.8?1000 ?2940pa?2.94kpa （2）当?1为油 p1?p3 pA?p1???h?H?z?

pB?p3???1h??H?

?p?pA?pB?p1?p3??h??H??z??1h??H

??h??z??1h

?9.8?1000?0.1?9.8?1000?0.2?9000?0.1 ?2040pa?2.04kpa 2-16 解：p1?p2

p1?pM??水?H?h1?h2? p2?pa??油h1??汞h2

pM??水?H?h1?h2??pa??油h1??汞h2

?980?9.8?1000??1.5?0.2?h1??7850?h1?13.6?9.8?1000?0.2 ?980?9800?1.5?9800?0.2?9800h1?7850h1?26656 1950h1?26656?980?14700?1960

h1?5.63m 2-28

解：p???h1?h2?

1

P?1212??h1?h2??h1?h2?

工程流体力学泵与风机习题答案（曹慧哲部分） 第三章

3-1已知流速场ux=2t+2x+2y，uy= t - y+z，uz= t+x – z。求流场中x=2，y=2，z=1的点在t=3时的加速度。a =35.86 m/s2

3-2已知流速场ux=xy3，uy??是几元流动；（3）是恒定流还是非恒定流；（4）是均匀流还是非均匀流？a =36.27m/s2二元恒定非均匀流

3-3已知平面流动的流速分布为ux=a，uy=b，其中a、b为正数。求流线方程并画出若干条y＞0时的流线。ay-bx=c

3-4已知平面流动速度分布为ux??13（1）点（1，2，3）的加速度；（2）y，uz= xy，试求：

3cycx 其中c为常数，求流线方程，u?，y2222x?yx?y并画出若干条流线。x2+y2=c

3-5已知平面流动速度场分布为u?(4y?6x)ti?(6y?9x)tj。求t=1时的流线方程并绘出x=0至x=4区间穿过x轴的4条流线图形。3x-2y=3

3-6已知圆管中流速分布为u?umax()yr01/7,r0为圆管半径，y为离开管壁的距离，umax

为管轴处最大流速。求流速等于断面平均流速的点离管壁的距离y。y=0.242r0

3-7对于不可压缩流体，下

工程流体力学泵与风机习题答案（曹慧哲部分） 第三章

3-1已知流速场ux=2t+2x+2y，uy= t - y+z，uz= t+x – z。求流场中x=2，y=2，z=1的点在t=3时的加速度。a =35.86 m/s2

3-2已知流速场ux=xy3，uy??是几元流动；（3）是恒定流还是非恒定流；（4）是均匀流还是非均匀流？a =36.27m/s2二元恒定非均匀流

3-3已知平面流动的流速分布为ux=a，uy=b，其中a、b为正数。求流线方程并画出若干条y＞0时的流线。ay-bx=c

3-4已知平面流动速度分布为ux??13（1）点（1，2，3）的加速度；（2）y，uz= xy，试求：

3cycx 其中c为常数，求流线方程，u?，y2222x?yx?y并画出若干条流线。x2+y2=c

3-5已知平面流动速度场分布为u?(4y?6x)ti?(6y?9x)tj。求t=1时的流线方程并绘出x=0至x=4区间穿过x轴的4条流线图形。3x-2y=3

3-6已知圆管中流速分布为u?umax()yr01/7,r0为圆管半径，y为离开管壁的距离，umax

为管轴处最大流速。求流速等于断面平均流速的点离管壁的距离y。y=0.242r0

3-7对于不可压缩流体，下

工程流体力学泵与风机习题答案（曹慧哲部分） 第三章

3-1已知流速场ux=2t+2x+2y，uy= t - y+z，uz= t+x – z。求流场中x=2，y=2，z=1的点在t=3时的加速度。a =35.86 m/s2

3-2已知流速场ux=xy3，uy??是几元流动；（3）是恒定流还是非恒定流；（4）是均匀流还是非均匀流？a =36.27m/s2二元恒定非均匀流

3-3已知平面流动的流速分布为ux=a，uy=b，其中a、b为正数。求流线方程并画出若干条y＞0时的流线。ay-bx=c

3-4已知平面流动速度分布为ux??13（1）点（1，2，3）的加速度；（2）y，uz= xy，试求：

3cycx 其中c为常数，求流线方程，u?，y2222x?yx?y并画出若干条流线。x2+y2=c

3-5已知平面流动速度场分布为u?(4y?6x)ti?(6y?9x)tj。求t=1时的流线方程并绘出x=0至x=4区间穿过x轴的4条流线图形。3x-2y=3

3-6已知圆管中流速分布为u?umax()yr01/7,r0为圆管半径，y为离开管壁的距离，umax

为管轴处最大流速。求流速等于断面平均流速的点离管壁的距离y。y=0.242r0

3-7对于不可压缩流体，下

流体力学泵与风机

习题集

土木与制冷工程学院李晓燕、吴邦喜

一、填 空 题

1．流体力学中三个主要力学模型是（1） （2） （3） 。 2．在现实生活中可视为牛顿流体的有 和 等。

3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于：前者是作用在 ；而后者是作用在 。 4．均匀流过流断面上压强分布服从于 。 5．和液体相比，固体存在着 、 和 三方面的能力。

6．空气在温度为290K，压强为760mmHg时的密度和容重分别为 和 。 7．流体受压，体积缩小，密度 的性质，称为流体的 ；流体受热，体积膨胀，密度 的性质，称为流体的 。

8．压缩系数?的倒数称为流体的 ，以 来表示

9．１工程大气压等于 千帕，等于 水柱高，等于 汞柱高。 10．静止流体任一边界上压强的变化，将等值地传到其他各点，只要 ，这就是 的

《流体力学泵与风机》期末考试试卷参考答案

一、判断题（本大题共 10 小题，每小题1 分，共 10 分）

1．没有粘性的流体是实际流体。 错 (1分) 2．在静止、同种、不连续流体中，水平面就是等压面。如果不同时满足这三个条件，水 3．水箱中的水经变径管流出，若水箱水位保持不变，当阀门开度一定时，水流是非恒定流动。 4．紊流运动愈强烈，雷诺数愈大，层流边层就愈厚。错 (1分) 5．Q1=Q2是恒定流可压缩流体总流连续性方程。错 (1分) 6．水泵的扬程就是指它的提水高度。错 (1分) 7．流线是光滑的曲线，不能是折线，流线之间可以相交。错 (1分) 8．一变直径管段，A断面直径是B断面直径的2倍，则B断面的流速是A断面流速的4倍。

对 (1分)

9．弯管曲率半径Rc与管径d之比愈大，则弯管的局部损失系数愈大。错

1-2 一盛水封闭容器从空中自由下落，则器内水体质点所受单位质量力等于多少 解：受到的质量力有两个，一个是重力，一个是惯性力。 重力方向竖直向下，大小为mg；惯性力方向和重力加速度方向相反为竖直向上，大小为mg，其合力为0，受到的单位质量力为0

1-5 如图，在相距δ＝40mm的两平行平板间充满动力粘度μ＝0.7Pa·s的液体，液体中有一长为a＝60mm的薄平板以u＝15m/s的速度水平向右移动。假定平板运动引起液体流动的速度分布是线性分布。当h＝10mm时，求薄平板单位宽度上受到的阻力。

解：平板受到上下两侧黏滞切力T1和T2作用，由T??Adu可得 dy T?T1?T2??A反）

UU1515????A?0.7?0.06?????84N（方向与u相

??hh0.04?0.010.01??1-9 某圆锥体绕竖直中心轴以角速度ω＝15rad/s等速旋转，该锥体与固定的外锥体之

间的间隙δ＝1mm，其间充满动力粘度μ＝0.1Pa·s的润滑油，若锥体顶部直径d＝0.6m，锥体的高度H＝0.5m，求所需的旋转力矩M。

题1-9图

解：取微元

第一章 流体及其主要物理性质

1-1 轻柴油在温度15oC时相对密度为0.83，求它的密度和重度。

1-2 甘油在温度0oC时密度为1.26g/cm3，求以国际单位表示的密度和重度。 1-3 水的体积弹性系数为1.96×109N/m2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？

1-4 容积4m3的水，温度不变，当压强增加105N/m2时容积减少1000cm3，求该水的体积压缩系数βp和体积弹性系数E。

1-5 用200L汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液面上压强为1个大气压，封闭后由于温度变化升高了20oC，此时汽油的蒸气压为0.18大气压。若汽油的膨胀系数为0.0006oC－1，弹性系数为14000kg/cm2。试计算由于压力及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？ 1-6 石油相对密度0.9，粘度28cP，求运动粘度为多少m2/s?

1-7 相对密度0.89的石油，温度20oC时的运动粘度为40cSt，求动力粘度为多少？

1-8 图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1m/s，板与固定边界的距离δ=1mm，油的动力粘度μ＝1.147Pa·s，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

第一章 流体及其主要物理性质

1-1 轻柴油在温度15oC时相对密度为0.83，求它的密度和重度。

1-2 甘油在温度0oC时密度为1.26g/cm3，求以国际单位表示的密度和重度。 1-3 水的体积弹性系数为1.96×109N/m2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？

1-4 容积4m3的水，温度不变，当压强增加105N/m2时容积减少1000cm3，求该水的体积压缩系数βp和体积弹性系数E。

1-5 用200L汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液面上压强为1个大气压，封闭后由于温度变化升高了20oC，此时汽油的蒸气压为0.18大气压。若汽油的膨胀系数为0.0006oC－1，弹性系数为14000kg/cm2。试计算由于压力及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？ 1-6 石油相对密度0.9，粘度28cP，求运动粘度为多少m2/s?

1-7 相对密度0.89的石油，温度20oC时的运动粘度为40cSt，求动力粘度为多少？

1-8 图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1m/s，板与固定边界的距离δ=1mm，油的动力粘度μ＝1.147Pa·s，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

第一章 流体及其主要物理性质

1-1.

轻柴油在温度15oC时相对密度为0.83，求它的密度和重度。 解：4oC时

?水?1000kg/m3?水?9800N/m3 相对密度：d???? ?水?水所以，1-2.

??0.83?水?0.83?1000?830kg/m3??0.83?水?0.83?9800?8134N/m3

甘油在温度0oC时密度为1.26g/cm3，求以国际单位表示的密度和重度。

kg/m3 ???g 解：1g/cm3?1000 ??1.26g/cm3?126kg0/m3????g?126?09.8?1234N8/m3 1-3.

水的体积弹性系数为1.96×109N/m2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？ 解：E?1?p(Pa)??p??dVV dp ?p?1-4.

?VV?p?V E?0.01E?1.96?107Pa?19.6MPaV容积4m3的水，温度不变，当压强增加105N/m2时容积减少1000cm3，求该水的体积压缩系数βp和体积弹性系数E。

?1000?10?6?VV?9?14???2.5?10Pa 解：?p?? 5?p10E?1-5.

1?p?18?4?10Pa ?92