本文格式为Word版，下载可任意编辑工程流体力学习题01 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：密度为830kg/m3，重度为8134N/m3 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 解：密度为1260kg/m3，重度为12348N/m3 1-3 水的体积弹性系数为1.96×109N/m2，问压强变更多少时，它的体积相对压缩1%？ 解：E=dp/(dV/V)，dp=E·dV/V=1.96×109×0.01=1.96×107Pa 1-4 容积4m3的水，温度不变，当压强增加105N/m2时容积裁减1000cm3，求该水的体积压缩系数βp和体积弹性系数E －－ 解：βp=dV/(V·dp)=1000×106/(4×105)=2.5×109m2/N － E=1/βp =1/(2.5×109)=4×108N/m2 1-5 用200L汽油桶装相对密度0.70的汽油，灌装时液面上压强为1个大气压封闭后由于 － 温度升高了20oC，此时汽油蒸气压为0.18大气压。
若汽油膨胀系数为0.0006 oC1，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？ － 解：E=14000kg/cm2=14000×9.8/104Pa=1.372×109Pa，E=－Vdp/dV1 － dV1=－Vdp/E=－0.18×9.8×104V/(1.372×109)=－1.286×105V，βt =dV2/(V·dt) dV2=βt·dt V=0.0006×20V=0.012V， 那么：V+ dV1+ dV2=200，故V=197.63L － m=ρV=700×197.63×103=138.34kg 1-6 石油相对密度为0.9，粘度为28cP求运动粘度为多少m2/s？ － 解：υ=μ/ρ=0.028/900=3.11×105m2/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？ － 解：μ=υρ=40×106×890=0.0356Pa·s 1-8 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，求作用在平板单位面积上的粘性阻力为多少？ 解：τ=μdu/dy=μu/δ=1.147×1/0.001=1147N/m2。
题1-9图 1-9 如图示活塞油缸，其直径D=12cm，活塞直径d=11.96cm，活塞长L=14cm，油的μ=0.65P，当活塞移动速度为0.5m/s时，试求拉回活塞所需的力F=？ 解：F=μAdu/dy，μ=0.065Pa·s，b=(D－d)/2=(12－11.96)/2=0.02cm， du/dy=u/b=0.5/0.0002=2500/s，A=πdL=3.14×0.1196×0.14=0.0526m2， F=0.065×0.0526×2500=8.54N 1 题1-8图 题2-2图 2-1 如下图的U形管中装有水银与水，其中h1=30cm，h2=10cm，试求：（1）A、C两点的表压力；（2）A、B两点的高度差h为多少？ 解：（1）A点表压pA=ρ水gh1=1000×9.8×0.3=2940Pa C点表压pC= pA+ρ汞gh2=2940+13600×9.8×0.1=16268Pa （2）pA=ρ汞gh，h=pA/(ρ汞g)=2940/(13600×9.8)=0.02206m=22.06mm 2-2 水银压力计装置如图，其中h1=10cm，h2=15cm，h3=25cm，油比重为0.9，求管中心点处表压。
解：pA=ρ汞gh2－ρ水gh1+ρ油g(h1+h3) pA=[13600×0.15—1000×0.1+900×(0.1+0.25)]×9.8=22099Pa 题2-1图 题2-4图 2-3 有一U形管，内装水和四氯化碳，如下图，h1=30.6cm，h2=17.8cm，h3=8.0cm，试求四氯化碳的相对密度 解：ρ水gh1=ρ水gh2+ρ四氯化碳gh3，ρ四氯化碳=ρ水(h1－h2)/h3=1000×(0.306－0.178)/0.08=1600kg/m3 四氯化碳的相对密度为ρ四氯化碳/ρ水=1.6 2-4 图示水罐中气体十足压力p1=1.5×104Pa，高度H=1m当时的大气压力为745mmHg求玻璃管中水银的上升高度h为多少？ 解：p1+ρ水gH=pa－ρ汞gh， h=(pa－p1－ρ水gH)/(ρ汞g)=(13600×9.8×0.745－1.5×104－1000×9.8×1)/(13600×9.8) h=0.5589m 2 题2-3图 题2-6图 2-5 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，装置如下图的U形管水银压力计，h1=0.5m，h2=0.3m，h3=1.6m，h=0.4m。
求油面高度H及液面压力p0 解：（1）ρ油gH+ρ水gh=ρ水gh3，H=ρ水(h3－h)/ρ油=1000×(1.6－0.4)/800=1.5m （2）p0+ρ水g(h1+h2+h3)=ρHggh1，p0=ρHggh1－ρ水g(h1+h2+h3)， p0=13600×9.8×0.5－1000×9.8×(0.5+0.3+1.6)=43120Pa 2-6 油罐内装相对密度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，一端接通油罐顶部空间，一端接压气管同时压气管的另一支引入油罐底以上的0.40m处压气后，当液面有气逸出时，根据U形管内油面高差R=0.70m来推算油罐内的油深H为多少？ 解：p0+ρ汽油g(H－h)=p0+ρ甘油gR，H=ρ甘油R/ρ汽油+h=1260×0.70/700+0.40=1.66m 题2-5图 题2-9图 题2-7图 2-7 为测定油品重度，用如下装置，经过1管或2管输入气体，直至罐内油面展现气泡为止用U形管水银压力计分别量出1管通气时的R1及2管通气时的R2试根据1、2两管的淹没深度H1和H2以及R1和R2，求油品重度的表达式。
解：1管通气时：p0+ρHggR1=p0+ρ油gH1，ρ油=ρHgR1/H1；2管时：p0+ρHggR2=p0+ρ油gH2，ρ油=ρHgR2/H2；那么油品的密度ρ=(ρHgR1/H1+ρHgR2/H2)/2=ρHg(R1H2+R2H1)/(2H2H1) 2-9 图示两水管以U形压力计相连，A、B两点高差h=1m，U形管内装有水银，若读数R=0.50m，求A、B两点的压差为多少？ 解：pA+ρ水gh+ρHggR=pB+ρ水gR，pA－pB=ρ水gR－ρ水gh－ρHggR， pA－pB=1000×9.8×(0.5－1)－13600×9.8×0.5=－71540Pa 3 题2-11图 题2-10图 2-10 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R=360mm，油的相对密度0.78，那么pA－pB=？ 解：pA－pB=(ρHg－ρ油)gR=(13600－780)×9.8×0.36=45228.96Pa 2-11 为测水管上微小压差，使用倒U形管，上部充以相对密度0.92的油，若R=125mm，求pA－pB=？ 解：pA－ρ水gR=pB－ρ油gR，pA－pB=(ρ水－ρ油)gR=(1000－920)×9.8×0.125=98Pa 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：闸板受到的压力为：P=ρ水gHA/2=ρ水gH·BH/2=1000×9.8×1.52×1.5/2=16537.5N 提升闸板所需的力为：F=μP=0.7×16537.5=11576.25N 2-18 图示油罐发油装置，将直径d的圆管伸进罐内，端部切成45oC角，用盖板盖住，盖板 可绕管端上面的铰链旋转，借助绳系上提来开启。
若油深H=5m，圆管直径d=600mm，油品比重0.85，不计盖板重及铰链的摩擦力，求提升盖板所需的力的大小? 解:hc=H=5m，b=20.5a=1.414×0.3=0.4242m A=πab=3.14×0.3×0.4242=0.4m2 盖板所受压力为： P=ρgHA=850×9.8×5×0.4=16660N yD－yC=JC/(yCA)=πb3a/(4×21/2Hπab)=b2/(4×1.414×5)=0.42422/28.28=0.0064m T·d=P·(b+ yD－yC)，0.6T=16660×(0.4242+0.0064)，T=11956.3N 习题1：已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998 kg/m3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为多少？ － 解：1/ρ=x硫酸/ρ硫酸+x水/ρ水=0.6/1830+0.4/998=7.29×104m3/kg，ρ=1372.36 kg/m3 习题2：已知干空气组成为：O221%，N278%，Ar1%（体积），求干空气在压力9.81×104Pa及温度为100oC时的密度？ 解：T=273+100=373K，M=32×0.21+28×0.78+39.9×0.01=28.96 ρ=pM/(RT)=9.81×104×28.96/(8314×373)=0.92kg/m3 习题3：已知灭火器罐内容积为1m3，内充10kgCO2，问30oC时灭火器罐内压强为多少Pa？ 解：ρ=pM/(RT)，那么p=ρRT /M=10×8314×(273+30)/44=5.7×105Pa 4 3-3 用直径200mm的管子输送相对密度0.7的汽油，使流速不超过1.2m/s，问每小时最多输送多少吨？ 解：M=ρQ=ρvA=ρvπd2/4=700×1.2×3.14×0.22/4=26.376kg/s=94.9536t/h。
3-4 油管输送相对密度0.8的煤油，设计流量为50t/h限制流速不超过0.8m/s，需多大管径？ 22 解：M=ρvπd/4，d=4M/(ρvπ)=4×50×1000/(800×0.8×3.14×3600)=0.027645m2，d=0.166m 3-5 一离心泵吸入管直径150mm，排出管直径100mm，若限制吸入管流速不超过0.7m/s，那么流量及排出管流速各为多少？ 解：流量Q=v1πd12/4=0.7×3.14×0.152/4=0.01236m3/s=44.51m3/h， 排出管流速v2=v1(d1/d2)2=0.7×(150/100)2=1.575m/s 3-6 自水箱接出一个水龙头，龙头前有压力表当龙头关闭时，压力表读数为0.8at；龙头开启时，压力表读数降为0.6at假设管子直径为12mm，问此时的流量为多少？ 解：龙头开启时，压力表下降的数值转换为了动能，该能量为p=0.8－0.6=0.2at=19600Pa， 。