材料成型传输原理课后答案(吴树森版).doc

1、第一章 流体的主要物理性质1-1 何谓流体，流体具有哪些物理性质？ 答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。它包括液体和气体。流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。1-2 某种液体的密度 =900 Kgm 3，试求教重度 和质量体积 v。解：由液体密度、重度和质量体积的关系知：质量体积为1.4 某种可压缩液体在圆柱形容器中，当压强为 2MNm 2时体积为 995cm3，当压强为 1MNm 2时体积为 1000 cm3，问它的等温压缩率 kT为多少?解：等温压缩率 KT公式(2-1): V=995-1000=-5*10 -6m3注意：P=2-1=1MN/m 2=1*106P

2、a将 V=1000cm3代入即可得到 KT=5*10-9Pa-1。注意：式中 V 是指液体变化前的体积1.6 如图 1.5 所示，在相距 h0.06m 的两个固定平行乎板中间放置另一块薄板，在薄板的上下分别放有不同粘度的油，并且一种油的粘度是另一种油的粘度的 2 倍。当薄板以匀速 v0.3m/s 被拖动时，每平方米受合力 F=29N，求两种油的粘度各是多少?解：流体匀速稳定流动时流体对板面产生的粘性阻力力为平板受到上下油面的阻力之和与施加的力平衡，即代入数据得 =0.967Pa.s第二章 流体静力学2-1 作用在流体上的力有哪两类，各有什么特点?解:作用在流体上的力分为质量力和表面力两种。质量

3、力是作用在流体内部任何质点上的力，大小与质量成正比，由加速度产生，与质点外的流体无关。而表面力是指作用在流体表面上的力，大小与面积成正比，由与流体接触的相邻流体或固体的作用而产生。2-2 什么是流体的静压强，静止流体中压强的分布规律如何?解： 流体静压强指单位面积上流体的静压力。 静止流体中任意一点的静压强值只由该店坐标位置决定，即作用于一点的各个方向的静压强是等值的。 2-3 写出流体静力学基本方程式，并说明其能量意义和几何意义。解:流体静力学基本方程为：同一静止液体中单位重量液体的比位能 可以不等，比压强也可以不等，但比位 能和比压强可以互换，比势能总是相等的。 第三章习题3.1 已知某流

4、场速度分布为 ，试求过点(3，1，4)的流线。解：由此流场速度分布可知该流场为稳定流，流线与迹线重合，此流场流线微分方程为： 即： 求解微分方程得过点(3,1,4)的流线方程为：3.2 试判断下列平面流场是否连续?解：由不可压缩流体流动的空间连续性方程知：，当 x=0，1，或 y=k （k=0，1，2，）时连续。3.4 三段管路串联如图 3.27 所示，直径 d1=100 cm，d 2=50cm，d 325cm，已知断面平均速度 v310m/s，求 v1,v2，和质量流量(流体为水)。解：可压缩流体稳定流时沿程质量流保持不变，span style=mso-ignore:vglayout;z-i

5、ndex:6;left:0px;margin-left:79px;margin-top:7px;width:145px; height:45px 故：span style=mso-ignore:vglayout;z-index:7;left:0px;margin-left:79px;margin-top:10px;width:124px; height:46px span style=mso-ignore:vglayout;z-index:8;left:0px;margin-left:133px;margin-top:0px;width:222px; height:24px质量流量为：3.5

6、水从铅直圆管向下流出，如图 3.28 所示。已知管直径 d110 cm，管口处的水流速度 vI1.8m/s，试求管口下方 h2m 处的水流速度 v2，和直径 d2。span style=mso-ignore:vglayout;z-index:11;left:0px;margin-left:65px;margin-top:47px;width:172px; height:48px解：以下出口为基准面，不计损失，建立上出口和下出口面伯努利方程：代入数据得：v2=6.52m/sspan style=mso-ignore:vglayout;z-index:12;left:0px;margin-left

7、:27px;margin-top:14px;width:76px; height:23px 由 得:d2=5.3cm3.6 水箱侧壁接出一直径 D0.15m 的管路，如图3.29 所示。已知 h12.1m，h2=3.0m,不计任何损失，求下列两种情况下 A 的压强。(1)管路末端安一喷嘴，出口直径 d=0.075m；(2)管路末端没有喷嘴。span style=mso-ignore:vglayout;z-index:14;left:0px;margin-left:369px;margin-top:9px;width:192px; height:48px解：以 A 面为基准面建立水平面和 A 面

8、的伯努利方程：span style=mso-ignore:vglayout;z-index:15;left:0px;margin-left:287px;margin-top:15px;width:208px; height:48px以 B 面为基准，建立 A,B 面伯努利方程：span style=mso-ignore:vglayout;z-index:16;left:0px;margin-left:160px;margin-top:14px;width:77px; height:24px （1）当下端接喷嘴时， 解得 va=2.54m/s, PA=119.4KPaspan style=mso

9、-ignore:vglayout;z-index:18;left:0px;margin-left:181px;margin-top:17px;width:46px; height:24px （2）当下端不接喷嘴时， 解得 PA=71.13KPa3.7 如图 3.30 所示，用毕托管测量气体管道轴线上的流速 Umax，毕托管与倾斜(酒精)微压计相连。已知 d=200mm，sin=0.2，L=75mm，酒精密度1=800kgm 3，气体密度 21.66Kg/m 3；Umax=1.2v(v 为平均速度)，求气体质量流量。解：此装置由毕托管和测压管组合而成，沿轴线取两点，A(总压测点），测静压点为 B

10、，过 AB 两点的断面建立伯努利方程有：span style=mso-ignore:vglayout;z-index:20;left:0px;margin-left:123px;margin-top:5px;width:219px; height:50px其中 ZA=ZB, vA=0,此时 A 点测得的是总压记为 PA*，静压为 PBspan style=mso-ignore:vglayout;z-index:21;left:0px;margin-left:153px;margin-top:8px;width:130px; height:42px不计水头损失，化简得span style=mso

11、-ignore:vglayout;z-index:22;left:0px;margin-left:89px;margin-top:14px;width:259px; height:40px由测压管知：由于气体密度相对于酒精很小，可忽略不计。span style=mso-ignore:vglayout;z-index:23;left:0px;margin-left:79px;margin-top:1px;width:134px; height:51px 由此可得span style=mso-ignore:vglayout;z-index:24;left:0px;margin-left:115px

12、;margin-top:16px;width:144px; height:41px气体质量流量:代入数据得 M=1.14Kg/s3.9 如图 3.32 所示，一变直径的管段 AB，直径dA=0.2m，dB=0.4m，高差 h=1.0m，用压强表测得PA7x10 4Pa，PB4x10 4Pa，用流量计测得管中流量Q=12m3/min，试判断水在管段中流动的方向，并求损失水头。解:由于水在管道内流动具有粘性，沿着流向总水头必然降低，故比较 A 和 B 点总水头可知管内水的流动方向。即：管内水由 A 向 B 流动。以过 A 的过水断面为基准，建立 A 到 B 的伯努利方程有：代入数据得，水头损失为

13、hw=4m第四章 （吉泽升版）4.1 已知管径 d150 mm，流量 Q15L/s，液体温度为 10 ，其运动粘度系数 0.415cm 2/s。试确定：(1)在此温度下的流动状态；(2)在此温度下的临界速度；(3)若过流面积改为面积相等的正方形管道，则其流动状态如何?解：流体平均速度为： 雷诺数为： ，23203069.613000，故此温度下处在不稳定状态。因此，由不稳定区向湍流转变临界速度为： ，得 v=3.6m/s由不稳定区向层流转变临界速度为： ，得 v=0.64m/s 若为正方形则故为湍流状态。4.2 温度 T=5的水在直径 d100mm 的管中流动，体积流量 Q=15L/s，问管中

14、水流处于什么运动状态?解：由题意知：水的平均流速为： 查附录计算得 T=5的水动力粘度为根据雷诺数公式 故为湍流。4.3 温度 T=15，运动粘度 0.0114cm 2/s 的水，在 直径 d=2cm 的管中流动，测得流速 v=8cm/s，问水流处于什么状态?如要改变其运动，可以采取哪些办法?解：由题意知： 故为层流。 升高温度或增大管径 d 均可增大雷诺数，从而改变运动状态。4.5 在长度 L=10000m、直径 d=300mm 的管路中输送重 9.31kN/m 3的重油，其重量流量 G2371.6kN/h，求油温分别为 10(=25cm 2/s)和 40(=1.5cm 2/s)时的水头损失 解：由题知： 油温为 10时40时4.6 某一送风管道(钢管，=0.2mm)长 l=30m，直径 d=750 mm，在温度T=20的情况下，送风量 Q=30000m3/h。问：(1)此风管中的沿程损失为若干?(2)使用一段时间后，其绝对粗糙度增加到=1.2mm，其沿程损失又为若干?(T=20时，空气的运动粘度系数 =0.175cm 2/s)解：（1）由题意知：由于 Re3.29*10 5，故