第一章習題解答321-3水的密度ρ=1000kg/m3，μ=0.599×10-3Pa·s，求運動粘度ν。解：1-720oC的空氣在直徑為的管中流動，距管壁上1mm處的空氣速度為3cm/s。求作用于單位長度管壁上的粘性切力為多少？解：T=20oC時，μ=0.0183×10-3Pa·s空氣層厚度很小〔1mm〕，速度可認為是線性分布第一頁，共32頁。1-9一圓錐體繞其鉛直中心軸等速旋轉，錐體與固定壁間的間隔δ=1mm，全部為光滑油〔μ=0.1Pa·s〕充滿。當旋轉角速度ω=16rad/s，錐體底部半徑，高時，求作用于圓錐的阻力矩。又N=F?r，，流體力學33ωδH2Rdhdlrhh=0解：錐體與固定壁間間隔很小，速度不大，故考慮光滑油流速分布為線性。第二頁，共32頁。流體力學341-13水暖系統為防止水溫升高時體積膨脹將水管脹裂，在系統頂部設膨脹水箱，假設系統內水的總體積V=8m3，加溫前后溫差為50oC，水的體膨脹系數為0.00051/oC，求膨脹水箱的最小容積。解：由第三頁，共32頁。第二章習題解答452-29有一容器上部盛油h1=1m，ρ1=800kg/m3，下部盛水h2=2m，側壁傾角θ=60o。求容器壁上單寬靜水壓力及作用位置。解：θ油h1水h2第四頁，共32頁。由力矩平衡流體力學46θ油h1水h2F2F1yD2yD1FyD第五頁，共32頁。2-7測壓管中水銀柱差Δh=100mm，在水深處安裝測壓表M，求其讀數，并圖示測壓管水頭線的位置。流體力學47MhΔhp0解：即測壓表以上或液面以上。h’測壓管水頭線第六頁，共32頁。2-30密封方形柱體容器中盛水,底部側面開的矩形孔,水面絕對壓強p0=117.7kPa,當地大氣壓強pa=98.07kPa,求作用于閘門的水靜壓力及作用點。解：流體力學48p00.8m0.6m2m即形心下方處，或液面下處。第七頁，共32頁。解：1解析法流體力學49由力矩平衡2圖算法2.32AB為矩形閘門,A為閘門的轉軸,閘寬b=2m,閘門質量m=2000kg,h1=1m,h2=2m,問B端所施的鉛直力F為何值時,才能將閘門翻開。第八頁，共32頁。2.37圓柱體直徑d=2m，長l=5m，放置于60°的斜面上，求水作用于圓柱體上的靜水總壓力大小及其作用方向。流體力學50解：60°P指向圓柱中心第九頁，共32頁。作圖題1.畫出圖中AB面上的靜壓強分布圖形。流體力學51ρgh1ρgh2ρgh3pa+ρgh1papa+ρgh2ρgh1ρg(h-h2)ρghρghρg(h+R)ρg(h-h2)第十頁，共32頁。作圖題2.繪出圖中各個曲面上的壓力體，并標示出曲面所受的垂直分力的作用方向。流體力學52第十一頁，共32頁。第三章習題解答483-9管段AB，，，高差h=1m，pA=70kPa，pB=40kPa，vB=1m/s。判斷水在管中的流動方向并求損失。解：對A，B列伯努利方程，得所以水的流動方向是A→B。ABh第十二頁，共32頁。49解：流體力學3.13水由噴嘴流出，d1=125mm，d2=100mm，d3=75mm，Δh=175mm。不計損失，求H，p，Q。對1-1，2-2列伯努利方程對3-3，4-4列能量方程HΔhd3d2d1p112233第十三頁，共32頁。50解：閥關時，由靜力學方程流體力學3-18閥關壓力表讀數時p=49kPa,閥開時，管進口到閘門總損失為1m，求管中平均流速v。1122閥開時，由伯努利方程第十四頁，共32頁。51解：流體力學3.28管末端噴嘴d=10cm，D=40cm，，12個螺栓固定法蘭，不計質量，求每個螺栓的受力。列動量方程列能量方程D每個螺栓受力：dF第十五頁，共32頁。52流體力學3.33水流垂直于紙面的寬度為，求它對建筑物的程度作用力。列動量方程代入動量方程得方向向右解：2211列連續性方程列能量方程F第十六頁，共32頁。第四章習題解答264-8油在管中v=1m/s，l=3m，d=25mm，ρ=920kg/m3，水銀面高差h=9cm。求流態、運動粘度ν、假設反向流動如何？解：假設反向流動，Q不變，Re不變，λ不變，hf不變，所以h不變，只是反向高差為9cm。hl又設為層流成立第十七頁，共32頁。27解：查圖為水力粗糙區流體力學4-20環形斷面管道中水溫10℃，流量Q=400L/min，當量粗糙高度，d=75mm，D=100mm。求在管長l=300m管段上的沿程水頭損失。查水溫得第十八頁，共32頁。28解：列伯努利方程得流體力學4-23煙囪直徑d=1m，煙氣流量為18000kg/h，煙氣密度，大氣密度，煙道，要保證煙囪底部1-1斷面的負壓不小于100Pa，煙囪的高度至少應為多少？所以，煙囪的高度至少應為21m。Hd2211第十九頁，共32頁。29流體力學4-24測定90o的彎頭的部分阻力系數ζ。AB段管長l=10m，d=50mm，。假設AB兩斷面測壓管水頭差，經2分鐘流入水箱的水量為。ΔhAB解：第二十頁，共32頁。30流體力學紊流層流過渡區m=1由于兩種流態的流場構造和動力特性存在很大的區別，對它們加以判別并分別討論是非常必要的。層流時，沿程水頭損失與平均流速成正比，而紊流時則與平均流速的～次方成正比。利用這一點來判別流態比用肉眼直接觀察更可靠、更科學。第二十一頁，共32頁。第五章習題解答265-3水箱分A、B兩格，隔板上有薄壁孔口d1=25mm，B箱底部有d2=30mm圓柱形管嘴，管嘴長，H1=3m不變。分析出流恒定條件〔H2不變〕，H2為多少？水箱Q1多少？解：H1其中H2Q1Q2AB要使出流恒定，則Q1=Q2第二十二頁，共32頁。265-15兩水池用虹吸管連通，水位差H=2m，管長l1=3m，l2=5m，l3=4m，直徑d=200mm，h=1m。，ζ1=10，，，求：虹吸管流量，管中壓強最低點位置及其最大負壓值。解：得〔1〕對1-1，2-2列能量方程l1l2l3ζ1ζ2ζ31mH112233〔2〕對1-1，3-3列能量方程第二十三頁，共32頁。265-16水泵抽水系統Q=40l/s，，求：吸水管及壓水管的S數，水泵所需水頭，繪制總水頭線。解：ζ1=317mζ2=0.2ζ3=0.2ζ4=0.5l1=20d1=0.25l2=260d2=0.23m第二十四頁，共32頁。26ζ1=317ml1=20l2=2603mh壓h吸zHp總水頭線圖第二十五頁，共32頁。265-22管路，，忽略部分損失，求：A、D兩點間的水頭損失。解：l4l3l2l5l1ADBC第二十六頁，共32頁。習題7-3：速度場為：式中c為常數，求流場得渦量及渦線方程。解：1〕渦量場分量為：2〕渦線方程為：由即流體力學42第二十七頁，共32頁。習題7-4：求沿封閉曲線的速度環量。其中A為常數。解：1〕因為得2〕流體力學43第二十八頁，共32頁。3〕因為是平面問題，繞x，y軸的渦量為0，則流體力學44第二十九頁，共32頁。習題7-9：沿傾斜平面均勻流下的薄液層，如圖。證明：1.流層內的速度分布為

2.單位寬度上的流量為解：1〕x方向的速度與時間無關。質量力的分量為：N－S方程變為積分第二式，得流體力學45第三十頁，共32頁。液面上壓強為當