工程流体力学第四版孔珑作业答案详解

(完整版)工程流体力学习题集及答案（一）选择题1. 下列哪项不是流体的基本特性？（）A. 连续性B. 压缩性C. 粘性D. 不可压缩性答案：D2. 在流体的伯努利方程中，下列哪个物理量保持不变？（）A. 动能B. 势能C. 总能量D. 静压能答案：C3. 下列哪种流动状态是稳定的？（）A. 层流B. 紊流C. 涡流D. 粘性流动答案：A（二）填空题1. 流体的连续性方程是______。

答案：质量守恒方程2. 在流体的伯努利方程中，流速和压强的关系是______。

答案：流速越大，压强越小3. 流体力学中的雷诺数用于判断______。

答案：流动状态（三）计算题1. 已知一水平管道，直径为0.2m，流速为1.5m/s，流体密度为1000kg/m³，求管道中的流量。

答案：流量Q = π * d² * v = π * (0.2m)² * 1.5m/s = 0.0942m³/s2. 一管道中的流体在某一截面处的流速为2m/s，压强为1.5×10⁵Pa，流体密度为1000kg/m³，求该截面处的动能。

答案：动能 = 0.5 * ρ * v² = 0.5 *1000kg/m³ * (2m/s)² = 2000J/m³3. 已知一圆柱形油桶，直径为1m，高为2m，油桶内装有密度为800kg/m³的油，求油桶内油的体积。

答案：油桶内油的体积V = π * d² * h / 4 =π * (1m)² * 2m / 4 = 1.5708m³（四）论述题1. 请简述层流和紊流的区别。

答案：层流是指流体流动时各层流体之间没有交换，流动稳定，速度分布呈抛物线状。

紊流是指流体流动时各层流体之间发生交换，流动不稳定，速度分布呈锯齿状。

2. 请解释伯努利方程的物理意义。

答案：伯努利方程描述了理想流体在流动过程中，流速、压强和高度之间的关系。

(完整版)工程流体力学习题及答案一、习题1. 一个直径为0.2米的管道，输送密度为800kg/m³的水，流速为2 m/s。

求管道中的流量和动能。

2. 一管道突然扩大，进口直径为0.1米，出口直径为0.2米。

若进口处流速为3 m/s，求出口处的流速。

3. 一水平管道，直径为0.5米，输送20℃的水。

已知进口处的压力为0.2 MPa，流速为1 m/s。

求管道出口处的压力。

4. 一管道中的流体在收缩段突然减小，进口直径为0.3米，出口直径为0.2米。

已知进口处流速为2m/s，求收缩段处的流速。

5. 一管道系统中有两个测压点，分别为A和B。

测得A点的压力为0.1 MPa，流速为1 m/s；B点的压力为0.08 MPa，流速为1.5 m/s。

求管道两点的能量损失。

二、答案1. ：根据流量公式 Q = A * v，其中A为管道截面积，v为流速。

管道截面积 A = π * (d/2)²，其中d为管道直径。

管道截面积 A = π * (0.2/2)² = 0.0314 m²流量 Q = A * v = 0.0314 * 2 = 0.0628 m³/s动能 E = 1/2 * ρ * v² * A，其中ρ为流体密度。

动能 E = 1/2 * 800 * (2)² * 0.0314 = 100.48 J答案：流量为0.0628 m³/s，动能为100.48 J。

2. ：根据连续方程，流量在管道中保持不变，即进口流量等于出口流量。

进口流量 Q1 = A1 * v1，出口流量 Q2 = A2 * v2A1 = π * (d1/2)²，A2 = π * (d2/2)²0.1 * 3 = 0.2 * v2v2 = 1.5 m/s答案：出口处的流速为1.5 m/s。

3. ：根据伯努利方程，管道中任一截面的总能量保持不变，即进口总能量等于出口总能量。

第四章 习题解答4-1 用直径为100mm 的管道输送流量为10kg/s 的水，如水温为5℃，试确定管内水的流态。

如用这管道输送同样质量流量的石油，已知石油密度为3/850m kg =ρ运动粘滞系数为s cm /14.12，试确定石油的流态。

解：水温为5℃时，其密度为3/1000m kg =ρ，运动粘滞系数为s m /10519.126−×=γ因此，水在管道中流动的体积流量为： s m mkg skg Q /01.0/1000/1033== 流速为：s m mm sm A Q /27.11000100(14.341/01.023=××==υ雷诺数为：83863/10519.11000100/27.1Re 26=××=−sm mms m 为紊流 当输送石油时： s m mkg s kg Q /012.0/850/1033== 流速为：s m mm sm A Q /5.1)1000100(14.341/012.023=××==υ雷诺数为：1316/1014.11000100/5.1Re 24=××=−sm mms m 为层流 4-2 一圆形风道，管径为300mm ，输送的空气温度为20℃，求气流保持层流时的最大流量。

若输送的空气量为200kg/h ，气流是层流还是紊流？解：空气温度为20℃时，运动粘滞系数s m /107.1526-×=γ，根据题意有：6107.1510003002000−××=mm υ 解方程得：s m /105.0=υ气体流量为： s m s m mm Q /0074.0/105.01000300(14.34132=×××=质量流量为：h kg s kg m kg s m Q /29/0081.0/093.1/0074.033==×= 若输送的空气量为200kg/h ，因此，空气在管道中流动的体积流量为：s m m kg hkg Q /051.03600/093.1/20033=×= 流速为：s m mm sm A Q /72.0)1000300(14.341/051.023=××==υ雷诺数为：13758/107.151000300/72.0Re 26=××=−sm mms m 为紊流 4-3 断面为矩形的排水沟，沟底宽为20cm ，水深为15cm ，流速为0.15m/s ，水温为15℃。

第1章 绪论【1-1】500cm 3的某种液体，在天平上称得其质量为0.453kg ，试求其密度和相对密度。

【解】液体的密度3340.4530.90610 kg/m 510m V ρ-===⨯⨯相对密度 330.906100.9061.010w ρδρ⨯===⨯【1-2】体积为5m 3的水，在温度不变的条件下，当压强从98000Pa 增加到×105Pa时，体积减少1L 。

求水的压缩系数和弹性系数。

【解】由压缩系数公式10-1510.001 5.110 Pa 5(4.91098000)p dV V dP β-=-==⨯⨯⨯- 910111.9610 Pa 5.110pE β-===⨯⨯ 【1-3】温度为20℃，流量为60m 3/h 的水流入加热器，如果水的体积膨胀系数βt =，问加热到80℃后从加热器中流出时的体积流量变为多少【解】根据膨胀系数1t dVV dtβ=则2113600.00055(8020)6061.98 m /ht Q Q dt Q β=+=⨯⨯-+= 【1-4】用200升汽油桶装相对密度的汽油。

罐装时液面上压强为98000Pa 。

封闭后由于温度变化升高了20℃，此时汽油的蒸汽压力为17640Pa 。

若汽油的膨胀系数为，弹性系数为×106Pa ，（1）试计算由于压力温度变化所增加的体积，（2）问灌装时汽油的体积最多不应超过桶体积的百分之多少【解】（1）由1β=-=P p dV Vdp E可得，由于压力改变而减少的体积为6200176400.257L 13.7210⨯∆=-===⨯P p VdP V dV E由于温度变化而增加的体积，可由1β=tt dV V dT得 0.000620020 2.40L β∆===⨯⨯=t t t V dV VdT（2）因为∆∆t p V V ?，相比之下可以忽略由压力变化引起的体积改变，则 由 200L β+=t V V dT 得 1198.8%200110.000620β===++⨯t V dT 【1-5】图中表示浮在油面上的平板，其水平运动速度为u =1m/s ，δ=10mm ，油品的粘度μ=·s ，求作用在平板单位面积上的阻力。

第7章 粘性流体动力学选择题：7.1 速度v 、长度l 、重力加速度g 的无量纲集合是：（a ）g lv ；（b ）gl v ；（c ）gv l；（d ）gl v 2。

解：（d ）。

7.2 速度v 、密度ρ、压强p 的无量纲集合是：（a ）v pρ；（b ）p v ρ；（c ）ρ2pv ；（d ）2v p ρ。

解：（d ）。

7.3 速度v 、长度l 、时间t 的无量纲集合是：（a ）lt v ；（b ）vl t ；（c ）2vt l ；（d ）vt l。

解：（d ）。

7.4 压强差p ∆、密度ρ、长度l 、流量Q 的无量纲集合是：（a ）2pl Q∆ρ；（b ）2pQ l∆ρ；（c ）ρplQ∆；（d ）2l Qp ∆ρ。

解：（d ）。

7.5 进行水力模型实验，要实现有压管流的动力相似，应选的相似准则是：（a ）雷诺准则；（b ）弗劳德准则；（c ）欧拉准则；（d ）其它。

解：对于有压管流进行水力模型实验，主要是粘性力相似，因此取雷诺数相等（a ）7.6 雷诺数的物理意义表示：（a ）粘性力与重力之比；（b ）重力与惯性力之比；（c ）惯性力与粘性力之比；（d ）压力与粘性力之比。

解：雷诺数的物理定义是惯性力与粘性力之比（c ）7.7 压力输水管模型实验，长度比尺为8，模型水管的流量应为原型输水管流量的：（a ）1/2；（b ）1/4；（c ）1/8；（d ）1/16。

解：压力输水管模型实验取雷诺数相等即p pm mpm v d v d υυ=，若p m υυ=，则p1m l m p v d v d λ-==，而22m m m l l 2pp p l 118Q v d Q v d λλλ-==== （c ） 7.8 判断层流或紊流的无量纲量是：（a ）弗劳德数Fr ；（b ）雷诺数Re ；（c ）欧拉数Eu ；（d ）斯特劳哈尔数Sr 。

解：判断层流和紊流的无量纲数为雷诺数，当2300Re <为层流，否则为紊流。