工程计划流体力学答案~(周云龙第三版~).doc

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1、-_第一章第一章 1-1 kg/m390610500453. 06Vm906. 01000906d1-2 kg/m3544. 0140027327334. 11013252732730p t1-3 1121211 VVV ttVdV dtV m3/h98.616060)2080(10550)(6 11122VVttVV 1-4 1/9 33666 1121210510110110995 10102111 VVV ppVdV dpPa 1-5 Pas47109 . 26781028. 4 1-6 m2/s63 103 . 14 .999103 . 1 1-7 (1) m/s17.26605000

2、1 . 014. 3 60dnu1/s5 21023. 510005. 017.260u dydu(2) 222d dydudLd dyduAdFMPas3 5221033. 51023. 51 08. 01 . 014. 35 . 322dudy LdM (3) Pa3531079. 21023. 51033. 5 dydu1-8 (1)ydydu2-_(2)2122ydydu1-9 (1) hubLdyduAF022(2) 当时， 2hy hu dydu0(3)当时， 所以hy230uu 0dydu1-10 N2903. 03 . 0133)(112121dyduAdyduAFFFPas

3、Pas967. 01933. 1212 1-11 drrrdrrrrdAdydurdFdMsin2 sin203 cos24)( sin2 sin2 sin234403030tgHHtgdrrdrrdMMHtgHtgHtg1-12 m/s62. 26020025. 014. 360dnum23925. 050. 025. 014. 3 dLA N3 31022. 4102 . 0062. 23925. 082. 0dyduAFkW05.1162. 21022. 43 FuP 1-13 Pas0841. 0100092. 0109144. 04 m21459. 03048. 01524. 014

4、. 3 dLA N2 .736 1024 .1526 .152061459. 00841. 03 dyduAFkW42. 462 .736 FvP-_1-14 drrrrrdrrdydudArdFdM3202 3224 2 03ddrrdMMdA1-15 m2785. 0125. 014. 3 dLA N3610258. 4001. 003 . 0785. 01008.18dyduAF1-16 m21884. 03 . 02 . 014. 3 DbA20uAuuAudyduAFuNm/s9374. 01884. 0245. 01008. 07 .502 ANur/min9056.892 . 0

5、14. 39374. 06060Dun 1-17 Pas082. 091810893. 04N75.14103 . 003 . 01 . 08 . 1082. 03dyduAF1-18 由 1-14 的结果得Nm2 .791023. 096046. 09014. 3104400 3032323424424 nddM1-19 dyduAF00dyduAF120120%7 .86015. 0002. 0015. 00120001200 FFF1-20 mm3 .29105 . 0324. 0105 . 08 . 910000728. 098. 1324. 098. 13 32 rgrhOH-_1-

6、21 m7 .11)105 . 0216. 0105 . 08 . 91000513. 053. 1()216. 053. 1(3 3 rgrhHgm1-22 由2642322 RRgh得 4622223 R Rhg其中 sin1cosR则 22sin13sin21 cos2 RhgR1-23 根据牛顿内摩擦定律 drdV 由于流速 随半径 的增加而减小，ur 即 是负值，为了使 为正值，上式在等drdu 号右端取负号根据已知条件 rrD drd 2)4(422 在管壁处 则2Dr 4221DD 当时 4Dr 4222DD 管壁处的阻力 LDDLDAF2 141 41-24 其中（kg）maF

7、G18. 98 . 9 90gGm则 N)61. 0(18. 990 F60.95F由dyduAF-_其中m20583. 01219. 015228. 014. 3 DLA1/s6 .248979100245. 001 . 603u dydu则 Pas310586. 6006586. 06 .2489790583. 06 .95dyduAF第二章第二章2-1 k112.2128 . 08 . 910009 . 08 . 913600105122ghghppOHHgaA Pa 2-2 Pa08.140599 . 08 . 91594)0(hgppevPa92.8726508.1405910132

8、5vappp 2-3 且 mghghpBAe1 . 015. 025. 0h (a) Pa9801 . 08 . 91000)(ghghpBABePa102305980101325eappp (b) Pa4 .8131 . 08 . 9100083. 0)(ghghpBABePa4 .1021384 .813101325eappp (c) Pa123481 . 08 . 9)100013600()(ghpABePa11367312348101325eappp 2-4 设 A 点到下水银面的距离为 h1，B 点到上水银面的距离为 h2BOHHgOHApghghghp2122-_即 04. 348

9、. 521hhh44. 221hhh m305. 18 . 9)100013600( 8 . 9100044. 210)372. 1744. 2( )(44. 2522ggpphOHHgOHBA 2-5 kg/m344. 03000027. 025. 10027. 025. 1sstgHpgHpaassPa6 .166208 . 9)44. 029. 1 ()(gHppsasa 2-6 Pa4 .1340638 . 9100012. 08 . 913600312. 02ggpOHHge 2-7 223311ghghpghpBA (1)112233100010001000ghdghdghdppB

10、A16. 08 . 983. 0100008. 08 . 96 .13100012. 08 . 983. 01000100095.68 kPa287.79 (2) 332211100010001000ghdghdghdppAB12. 08 . 983. 0100008. 08 . 96 .13100016. 08 . 983. 0100010009 .137 Pa96.127562 kPa563.319600096.127562aBBeppp 2-8 设cm m m401h22h33h)(32112hhgpghghghpBBHgAAA11232)(ghghghhhgppHgAABBA4 . 0

11、8 . 9136004 . 08 . 97 .85628 . 97 .856)32(8 . 93 .1254200000 kPa377.105 2-9 (1)Pa93.138545sin2 . 08 . 91000singLppBA(2)cm3530sin8 . 980093.1385 singppLBA-_2-10 Pa 666405. 08 . 9136001hgpHg m68. 08 . 91000 666422gphOH 2-11 1022ghpghpOHHga4032ghpghpOHHga整理得 )(1321422hhhhHgHgOH OH)3 . 0136002 . 0136005

12、 . 01000(10001m86. 1 2-12 )()()(112342hHghhghhgppOHHgHga)5 . 15 . 3(8 . 91000)5 . 15 . 2(8 . 913600)0 . 13 . 2(8 . 913600105 Pa386944 2-13 ghhgpHgA)84. 0(cm85.1138 . 9)100075. 013600(84. 08 . 9100075. 010372. 1)(84. 05 ggphHgA 2-14 )0 . 343. 3(1000)74. 22 . 3(1000gdgdpBA862. 043. 08 . 91000 46. 08 .

13、 9100060. 110845Bd 2-15 59. 0)59. 0( 22gzgpgzpHgOHBOHA 整理： kPa853.7259. 08 . 9)100013600(59. 059. 02ggppOHHgBA 2-16 设差压计中的工作液体密度为)()()(213241hhghhgphhgpBA-_)()(213241hhghhhhgpppBA)48. 381. 3(8 . 9100075. 0)00. 348. 310. 081. 3(8 . 910005 . 1 Pa5 .45055 m065. 38 . 910005 . 15 .45055 gp 2-17 112233100

14、010001000ghdghdghdppAB44. 28 . 975. 0100052. 18 . 9110006 . 08 . 96 .131000274600 Pa161802 2-18 kP82.38)34. 01360053. 0100025. 1 (8 . 934. 053. 0ggpHgA a 2-19 (1) N981010018 . 910004ghAF(2) N95. 1)99. 01001. 001. 0(8 . 910004gVG 2-20 证明：如书中证明过程。 2-21 设油的密度为 N96.11745428 . 328 . 38 . 9100083. 0ABcABA

15、BAghF5644816.14836424 . 224 . 28 . 9100024 . 28 . 38 . 9830221ABcBCOHBCABBCBCBCAghAghFFFN16.204812 N12.322267BCABABCFFF 对 A 点取矩-_32211DBCDBCDABDABCyFyFyFyF12.322267)324 . 28 . 3(56448)24 . 28 . 3(16.148364)328 . 3(96.117454Dym（距 A 点）171. 4 2-22 设梯形坝矩形部分重量为 ，三角1G 形部分重量为2G （1）(kN)xxxGGG3528)424(308 .

16、9200021 (kN)1323303239800AghFcmFG1075. 33528000101323000x（2） kNm1323331F 5 .60637)32421 234(75. 3308 . 9200032 232 21xGxGkNm 稳固 2-23 7 .4124105842 . 19 . 0)60sin29 . 0(9800hhAghFc总压力 F 的作用点到 A 点的距离)45. 01547. 1 (1281. 045. 09 . 02 . 1)29 . 060sin(129 . 02 . 145. 029 . 03 hhAyIyccx由yFG3 . 0 整理得 （提示00

17、14.22558968.83602262.659952hh ）aacbbx242-_解得：m877. 0h 2-24 图示法： 整理得 hFyFyF 32 2221421 yy又 所以 212 11 hl AA2231l1l 于是 m m414. 123211ly586. 2412yy 2-25 N52.3503483. 1915. 0)22. 1283. 1(9800AghFcm(距液266. 283. 1915. 0)22. 1283. 1(83. 1915. 0121)22. 1283. 1(3 AyIyyccx cD面) 2-26 N55.1939283. 122. 121)91. 0

18、45sin83. 132(9800AghFcm58. 283. 122. 121)83. 132 45sin91. 0(83. 122. 1361)83. 132 45sin91. 0(3 AyIyyccx cD(距液面) 或m(距 C 点)293. 145sin91. 058. 2 2-27 第一种计算方法： 设水面高为m，油面高为m；486. 5H829. 1h 水的密度为 ，油的密度为12 左侧闸门以下水的压力： -_N5 .1998121111bhhgAghFc右侧油的压力：N1 .1498622222bhhgAghFc 左侧闸门上方折算液面相对压强：(Pa)6 .20938)(10e

19、phHgp则：N7 .4668300ApF 由力矩平衡方程(对 A 点取矩)：解得：（N）hFhFhFhFB32 32 221026672BF第二种计算方法是将左侧液面上 气体的计示压强折算成液柱高（水柱高） ，加到水的高度 中去，然后用新的水H 位高 来进行计算，步骤都按液面为大H气压强时计算。m966. 3108 . 91049. 1486. 534 H闸门左侧所受压力：66674219. 1829. 1)2829. 1966. 3(108 . 9)2(3 111hbhHgAghFcN作用点： m143. 3)2(12)2(3111 hbhHbh hHAyIyyccx cD闸门右侧所受压力

20、： N14986219. 1829. 12829. 18 . 9750222AghFc-_作用点： m219. 1322hyD 由力矩平衡方程： (对 A 点取矩)hFhFhHyFBD32)(211解得： N26685829. 1219. 114986006. 166674BF2-28 N 6 .16409183. 1283. 18 . 91000AghpcxN1 .25763183. 1418 . 910002pzgVp2-29 C 点的测压管水面的距离 m673. 99800101325196120gppHa ) 132 22673. 9(114. 3980032)2(232 RhHRgg

21、VFFpzkN37.246 2-30 A 点：N294005 . 12228 . 91000AghFcAB 点： N11615 . 142 218 . 91000242402 pBgVGF2-31 )25. 014. 33215 . 014. 341(9800)32 41(3232RHDggVFpzN7 .1602 N7 .40041zFF-_2-32 N6002515 . 325 . 39800AghFcxm3986. 315 . 30315 . 30dyyxdyVpN39058pzgVF N 8 .7161322zxFFF2-33 (1) 24900129800hhhAghFcx)arcs

22、in22(98002 220220RhRhRhdzzRgxdzggVFhhpz(2) 24900129800hhhAghFcxhhahagdzazgxdzggVFhhpz319600 322300(3) 24900129800hhhAghFcx)arcsin(9800)arcsin1(2200ahaahhbdzaz bgxdzggVFhhpz2-34 (1) kN86.153)5 . 35 . 8(214. 3419800)(412 212DggVFpz(2) 0xF0zF2-35 (1) )41(2HdggVWm31. 34 . 314. 39800 1043.2944242dgWH-_(2

23、) 设在外载荷的作用下，室内的水面 又升高了HHddhd)(41 4122 1222 12ddhdH解得m)(412HHhdgWF12. 0h 2-36 设水的密度为 ，煤油的密度为 kPa33.1305. 08 . 910001082.133gHppCA 又BApghhHgp)(则mm2 .108 . 9)100010008 . 0( 05. 08 . 910001380013330)(ggHpphBA 2-37 设 7.5m 高处的水平面为基准面， 则闸门上部自由液面距基准面的高度为 H 则有gHgpg5 . 1 m9 .7198005 . 198006900005 . 1ggpHg 闸门

24、形心的淹深（闸门形心距自由液面 的距离）m6 .6760sin32139 .71 ch 闸门所受的总压力 kN6 .49685 . 236 .678 . 91000AghFcm07.78 5 . 23866. 06 .671235 . 2866. 06 .6760sin12 60sin33 hbhbh h AyIyyccccx cD(距自由液面)-_2-38 水平方向的压力： 左侧N26460063238 . 91000111AghFcx 右侧N6615065 . 125 . 18 . 91000222AghFcx N 方向：水平由左指向右19845021xxxFFF 竖直方向的压力： N 方

25、向：5 .311566634438 . 910002pzgVF垂直自下向上 总压力N 方向：6 .36939922zxFFF ， 6369. 0zx FFtg5 .32第三章第三章 3-1 （1）二维流动 （2）定常流动 （3），2xyu 3 31yvxyw 316232232023104444322xyxyxyyyxyzuwyuvxuutuax332231 310310055232yxyyyxyzvwyvvxvutvay3162312310310333332xyxyxyyxyzzwyzvxzutzazkjia 316 332 3163-2 （1）三维流动 （2）非定常流 动 （3），23)2

26、14(txyyxuzyxv330w-_当时， ) 1 , 3 , 2 , 2(),(tzyx206441)22()326(1)2442()44214()44214(120)2)(3()42)(214()214(2333232233txzyxtyxxyyxxyyxtzuwyuvxuutuax348)23()326(3)44214(0)3)(3(3)214(0233233yzyxxyyxzvwyvvxvutvayjia34820644 3-3222222222222222222)(4)(2 22)(2 22yxxmyxxym yxym yxxyxm yxxmzuwyuvxuuax 22222222

27、2222222222)(4)(2 22)(2 22yxymyxyyxm yxym yxxym yxxmzvwyvvxvuay jyxymiyxxma2222222222)(4)(43-4 即vdy udx32tydy txdx0)2()3(dytxdxty 积分得 Ctyxyxtxxyyxxx,0,0,0,0)2()3( 即Ctyxyxtx23-_时，过 P(-1，-1)点，流线方程0t4C 为043 xyx 3-5 即vdy udxxdy ydx 44 积分得044ydyxdxCyx22流线簇是以坐标原点为圆心的同心圆， 逆时针流动。 3-6 即vdy udx222222yxxdyyxydx

28、 积分得Cyx223-7 x 则xy 22321236xyy 又1361uxuyuAqv则xu6332)6(9 )6(3 63 xxxyuvxuuax当时，1x1259xa3-8 （1） 0)()24()4(yyxyxzw yv xu连续 -_（2） 连续 00)2(2ttzw yv xu（3） 不连续064xyyv xu（4） 连续0)4(4xxyv xu3-9 (1) dtdAudAu AA21222111(2) 21222111AAdAudAu(3) 212211AAdAudAu(4) dtdAudAu222111222111dAudAu2211dAudAu 3-10 得 积分：0 zw

29、 yv xuaxyv2)(2xfaxyv 时 则0y0v0)(xfaxyv2 3-11 035 zw zw yv xu积分得 2 zwzw2 3-12 gV gpzgV gpz222 22 22 11 1 其中：； 21zz 02V-_则m/s2100035. 08 . 9)10001594(2)(2)(212 1 hgppV3-13 gV gpzgV gpzBB BAA A2222 其中：m/s；m/s；4 . 2AV4 . 51 . 0 15. 04 . 22222 BA ABddVVm；m2 . 1BAzz5 . 1gpA 代入上式得m506. 18 . 92 4 . 54 . 25 .

30、 12 . 122 gpB 3-14 gV gpzgV gpz222 22 22 33 3 其中：m；5 . 03 . 28 . 23232hhzz32pp m/s；代入数据解得02. 3075. 014. 336004844222dqVv m/s349. 43V m06249. 0349. 414. 33600484433Vqdv 3-15 gV gpzgV gpz222 22 22 11 1 其中：m；m/s221 zz32pp 21V 代入数据解得m/s573. 62V m165. 0573. 63 . 02222 11 2VdVd3-16 gV gpzgV gpz222 22 22 1

31、1 1 其中：；Pa；21zz 3332025. 08 . 91360011ghpHg-_Pa； 147015. 08 . 91000222ghpOH m/s82.220929. 012. 211AqVv代入数据解得m/s，则61.912V m20231. 061.9112. 222VqAv3-17 设水箱液面为 1-1，管道出口截面 为 2-2gV gpzgV gpz222 22 22 11 1得m/sgV 20000) 1 . 23(2 2102V(1) gV gpzgV gpzAA A222 22 22 其中：m；m/s；32 zzA01. 41015. 0095. 022222 2Vd

32、dVAA02p 代入数据解得Pa12600Ap (2) gV gpzgV gpzAA A222 22 22 其中：m；32 zzA2VVA02p 代入数据解得Pa29400Ap 3-18 设水箱液面为 0-0，管道入口截面 为 1-1，管道最高处截面为 2-2，管道出 口截面为 3-3-_gV gpzgV gpz222 33 32 00 0解gV 2000042 3得 m/s 854. 83Vm3/s0695. 0854. 841 . 014. 341232 3VdqvgV gpzgV gpz222 22 22 00 0 ，Pa，Pa，hzz02999740app00V73672p m/s85

33、4. 832VV 代入数据得m5 . 5hgV gpzgV gpz222 11 12 00 0 ，Pa，Pa，210 zz999740app00V73671p2 114 dqVv 代入数据得mm7 .761d 3-19 设水箱液面为 1-1，管道收缩截 面为 2-2，管道出口截面为 3-3gV gpzgV gpz222 33 32 22 2 其中m，kPa，kPa，63923 zz92.192p7 .933p332 24)2550(VVV代入上式得m/s，m/s2 . 43V8 .162V-_gV gpzgV gpz222 33 32 11 1 其中 m，kPa，m/s5 . 15 . 791

34、3 zz7 .933p01V2 . 43V 代入上式得kPa，则22.1171p kPa52.237 .9322.1171aeppp 3-20 设 U 型管入口驻点为 1 点 则： gV gpzgV gpzOHAOHA A222 11 1222 其中：； 则：1zzA01V m08. 110003 . 08 . 9)8001000(2)(2)(22221OHOHOHA AhgppV /s 3-21 设 U 型管入口截面为 1-1，喷嘴出 口截面为 2-2gV gpzgV gpz222 22 22 11 1 其中，m，01V02z02p5 . 15 . 40 . 61z Pa617405 . 0

35、8 . 9)100013600(5 . 0)(1gpHg 代入上式得m/s36.122V m3/s0243. 036.1205. 014. 341 412 22Vdqv3-22 gV gpzgV gpze 222 11 12 -_，1zz 01p122 1VddV 设水银差压计左端入口压强为 ，则 pPa6 .13986538 . 9100027. 18 . 913600327. 1ggpHg由 得m/s8656.13910006 .139865 22 1pV725.161V代入数据解得Pa8 .135494ep 3-23 m/s7 .13100076. 08 . 9)100013600(2)

36、(2ghVHgm3/s242. 07 .1315. 014. 341 4122Vdqv3-24 gV gpzgV gpz222 44 42 11 1 m， 整理得20103041 zz041 pp01V m2022 4gVgV gpzgV gpz222 44 42 33 3 m，Pa， Pa，8101843 zz103003p5 410p422 4 42 32 4 3275. 0VdVddV代入数据解得m2789. 04dgV gpzgV gpz222 44 42 22 2 m，Pa， Pa，5 .15105 .2542 zz103002p5 410p422 4 42 22 4 23 . 0V

37、dVddV-_代入数据解得m 2727. 04d 比较，所以不发生汽化的最大直径44dd 为mmm(应用小的)2727. 04d7 .272 3-25 设集流器入口截面为 1-1，玻璃 管对应截面为 2-2gV gpzgV gpz222 22 22 11 1 其中，21zz 01p01VhgpOH 22 代入上式得 m/s41.402 . 1 1 . 08 . 9100022222 2hgpVOHm3/s89. 341.4035. 014. 341 412 22Vdqv3-26 m/s22 . 014. 336002264422 11dqVv m/s81 . 014. 336002264422

38、 22dqVv 其中gV gpzgV gpz222 22 22 11 121zz 则kPa1702)82(100020000022222 22 1 12VVpp在水平面内建立平面坐标系 xoy， 并取缓变流截面 1-1，2-2 及管道边界为 控制面。作用在控制面内液体的外力有： 弯管对水流的作用力 F，作用在 1-1 和-_2-2 截面的动水压力和，控制面内11Ap22Ap 水体的重力。由于重力铅直向下，在水 平面的 x 轴和 y 轴方向分量为零；不计 水流阻力时，动量修正系数。所121 以沿 x 轴和 y 轴方向建立动量方程得： y F Fy0 x Fx x 轴： xvFApuuq1112)

39、(代入数据： xF42 . 014. 3200000)20(360022610002解得N56.6405xF y 轴： yvFApvvq2212)(代入数据： yF41 . 014. 3170000)08(360022610002解得N7 .1836yF N68.666322yxFFF 合力与 x 方向的夹角为：-_1656.64057 .1836arctgFFarctgxy3-27 设平板对水的作用力 F 水平向左Fuuqv)(12代入数据：100)01. 014. 340(10002v vqq解得：m3/s0028. 0vq 3-28 取 0-0、1-1、2-2 过水断面及水柱 表面和平板边界为控制面，不考虑摩擦， 动量修正系数。121 沿 x 轴建立动量方程得：0cos02211vqvqvqvvv即：0cos02 022 212 1AvAvAv 由于： 则 021vvv0cos021AAA （1） 又：；则 00221