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1、第一章 流体流动习题解答 1某敞口容器内盛有水与油。如图。已知水及油的密度分别为000和860kg/m3,解：h1600m，h2=800m,问H为多少m?2。有一幢02层的高楼,每层高度为4m.若在高楼范围内气温维持0不变。设大气静止,气体压强为变量。地平面处大气压强为760mg.试计算楼顶的大气压强，以mmHg为单位。3.某水池,水深4米,水面通大气，水池侧壁是铅垂向的。问:水池侧壁平面每3米宽度承受水的压力是多少N？外界大气压为1atm。 4 外界大气压为1atm,试按理想气体定律计算02(表压)、0干空气的密度.空气分子量按9计。5 有个外径为R2、内径为1为的空心球，由密度为的材料制成
2、。若将该球完全淹没在某密度为的液体中，若球能在任意位置停留,试求该球的外径与内径之比。设球内空气重量可略. 6 为放大以形压差计测气体压强的读数，采用倾斜式U形压差计。如图。指示液是20kg/m3的乙醇水溶液。气体密度为1。20kg/m3。读数R=00m。问p1与p的差值是多少mmH?7.采用微差形压差计测压差.如图.已知U形管内直径为6m,两扩大室半径均为80mm，压差计中用水和矿物油作指示液，密度分别为100及86g/m3.当管路内气体压强与外界大气压p相等时，两扩大室油面齐平，形管两只管内油、水交界面亦齐平。现读得读数R=350mm,试计算:（1）气体压强p(表）。（2）若不计扩大室油面
3、高度差，算得的气体压强p是多少?（3)若压差计内只有水而不倒入矿物油，如一般U形压差计，在该气体压强p值下读数R0为多少? 8某倾斜的等径直管道内有某密度的液体流过。如图。在管道的、B截面设置了两套U形压差计测压差,下测用的是一般U形压差计,上测用的是复式U形压差计，所用的指示液均为密度是1的同一种液体。复式压差计中两段指示液之间的流体是密度为的流过管道内的液体。试求读数1与R2、R的关系。 9）将水银倒入到图示的均匀管径的U形管内,水银高度1=025m。然后将水从左支管倒入，测得平衡后左支管的水面比右支管的水银面高出.40m.试计算形管内水与水银的体积比。解： 1 =0.m R2h1=.5
4、1L0。01m 习题附图如图所示-1为等压面, p1=p1r水g（1+R2) = r水银gR103(0。4+） 1.6032 R 0。317m水银 =2（h1+L)V水 = d2（R1+R2) 水银 V水 (2h1+L)/（R1+R） =(20.25+0.015）/（。4+0。317） 1.190） 一直立煤气管，在底部U形压差计1=120mm,在H=2m高处的U形压差计=14.8mm。U形管指示液为水。管外空气密度为1.28g/m3。设管内煤气及管外空气皆静止，求管内煤气的密度。hHh1 习题10附图 p2 p解：H p p1p11r水gh1 (1)p2pr水gh2(2)(1）减（2）,得（
5、p-p)（1p) = r水g(hh2） （3)其中 p1p = r煤gH，p1-p2=r空gH，代入（3）式,得：r煤gHr空gH = r水g（h-h2)即 r煤 = r水(-h2）/H+r空 = 03(。200。248）/21。8= .8kg/m31.以的普通壁厚的水煤气钢管输送15的清水,水在管内满流。已知水流速=1ms，求水的质量流量、质量流速和体积流量。1如图所示,质量为.5kg,面积为406m2的一块木板沿着涂有油的斜面等速向下滑动。已知v。m/s,=.5（油膜厚度）.求滑油的粘度。 13 12 v d 13解: t a 5 12 a G d从受力分析 sina= tA mg ina
6、= tt =359.81/（4061）=1。7 N/m2t= m mm = = 71。771510-3/1=。897 Pas13以压缩空气将某液体自储槽压送到高度H=5。0m、压强p为2at(表压)的容器内,如图。已知液体密度=100kg/3,流体的流动阻力为4。0J/kg。问:所需的压缩空气压强p1至少为多少t（表压）？水以7m3/h的流量流过倾斜的异径管通。如图。已知小管内径dA10mm，大管内径dB=150mm，B、截面中心点高度差h=0.3m，U形压差计的指示液为汞.若不计AB段的流体流动阻力，试问:U形压差计哪一支管内的指使液液面较高？R为多少? 15.水以610m3/s的流量流经由
7、小至大的管段内。如图。小管内径1=20mm，大管内径2=m。欲测1、2两截面处水的压差,为取得较大的读数，采用倒U形压差计。已知压差计内水面上空是=5/3的空气，读数R=100m。求水由1至2截面的流动阻力hf。 16。水从喷嘴口11截面垂直向上喷射至大气。如图。设在大气中流束截面保持圆形，已知喷嘴内直径d=20mm，出喷嘴口水流速u1=5m/s。问：在高于喷嘴出口5m处水流的直径是多大？忽略摩擦阻力。解：1-1与2-之间列柏努利方程 2 2gzu2/21/r gz2+u/2+2/rz= 0，z m，p1 p21/2 gz+u22/212/ = 915u2/2 1 1 2 =11.m/s 又,
8、 u1d1= u2d22 习题16附图 2 = （1/2）1/2d1= 0。02= 。0231 m17高、低水库的水面高度差H=42m,水流量为3m3s，水流的总阻力为.5mH2O。如图.已知透平的效率=078，试计算透平的输出功率。解:uu2=，=2,z=， 1 1z1=H=4m-1与2间列柏努利方程 1+u12/2+p/r+W =g2+u222+p2/r+ShfWs -gz+Sf =98424.5。81103/3 2 =38 J/kga = WsVr =3631=1007 We= Nah1。01070788.61106 W=86113 W1某水溶液在圆直、等径管内层流动。管内半径为R.设测
9、点流速的探针头位置与管轴线的距离为r。问:测点相对位置 为多少时该点的点流速等于平均流速?19以水平圆直管输送某油品。管内径为1，管两段压差为 。因管道腐蚀，拟更换管道。对新装管道要求如下:管长不变，管段压降为原来压降的0.5，而流量加倍.设前后情况流体皆为层流。问：新管道内径与原来管内径d1之比为多少？ 0在机械工程中常会遇到流体在两平行固体壁的间隙中作一维定态流动的情况。如图.设流动为层流。设间隙厚为，试证流体沿y轴向点流速呈如下抛物线规律分布:解：对长度L,高度,宽度为1的流体元作受力与运动分析： 21。粘度为，密度为的液体沿铅垂向平壁膜状流下。如图.设液体层流流动，液膜厚度为,平壁宽度
10、为B。试推导任一流动截面上液体点流速v随y的变化规律,并证明平均流速解:取宽为B，长为dx ，高为y的流体元作受力与运动分析： )串联两管1、2,1=d2/2，L1=80m，R1=1600,Shf1= 0.54m液柱,Sf2=56mm液柱，求L。局部阻力可略。解： R = ，/ R,d 2=1/2， Re, = R,1 /2 = 60/2 = 0，两管内皆为层流又,Shf= 2mul/ (rgd2) 32mVl （d2rd2） l/d4Sf,2 /Sf，(d/2）4l2/l 即 56/54 (1/2)4l2/0l2 =3 m23)原r1=920k/3，m1=1.30，现r2=0kg，m2=11
11、5P,层流,W2/W11.30求：Dp1Dpf。局部阻力不计。解：层流，D = 32ml / d 2mW /(d2rd2) D，2 / Dpf,1 =(m2/m1）(W2/W1)（r/r2） 10 =2324) 某牛顿型流体在圆、直、等径管内流动,在管截面上的速度分布可表达为24-202，式中:y 截面上任一点至管壁的径向距离，m；v 该点的点流速，ms。试求：（)管半径中点处的流速. （2）管壁处的剪应力。该流体的粘度为0.05Pas。解：若为层流, = vm1-（r/R） = vma(R2r）/ Rvmax()(R+r)/R= vmaxy(2Ry) R= 2 v /Rvmax2/2可见，该流型为层流2vax / R =，m / 2 200,二式相除，得(vmax 2) /(2vma/ ) = /(2) = 200/4R 0。06mi 。 y= .06/2= 003m，v = 22002 = （24003）-(2000。032)=0.54m/sii. dy = 24-400y ， dv/
