流体力学答案

2020-03-29 12:22

2-1 已知某种物质的密度

?w?1000kg/m3??2.94g/cm3,

4Co时水的密度为

, 试求它的相对密度。

333解:

d???w?2.94?10kg/m1000kg/m?2.94

2-2已知某厂1号炉水平烟道中烟气组分的百分数αco2=13.5%, αso2=0.3%,αo2=5.2%,α(

2N2

=76%,α

2H2O

=5%。试求烟气的密度。

3?SO?2.927kg/m23,

?CO?1.976kg/m3,

?O?1.429kg/m23,

?N?1.251kg/m,?H32O?0.804kg/m)

解: 混合气体的密度????a

iii?1n?0.135?1.976?0.003?2.927?0.052?1.129?0.76?1.251?0.05?0.804=1.341kg/m3

2-11借恩氏粘度计测得石油的粘度8.5oE,如石油的密度ρ=850 kg/m3,求石油的动力粘度oE。()

解:待测液体在给定温度下的运动粘度与测得的恩氏度的关系:

??0.0731E?0.0631/E,?cm/s?oo2?0.0731?8.5?0.0631/8.5?0.6139?cm2/S?

?????0.6139?10?4?850?0.05218?Pa?S?

2.12 一平板距离另一固定平板0.5 mm,两板间充满流体,上板在每平方米有2N的力作用下以0.25 m/s 的速度移动,求该流体的粘度。

解:

F?A??A??dvxdy?A??vh?3

(pa?s)

???FhAv?2?0.5?100.25?0.004

2-13 已知动力滑动轴承的轴直径d=0.2m,转速n=2830r/min,轴承内径D=0.2016m,宽度l=0.3m,润滑油的动力粘度μ=0.245Pa·s,试求克服摩擦阻力所消耗的功率。 解:F?A???dl???vxh

?dn速度梯度:

?vh??D?d?/2?3.14?0.2?2830/600.0008?37045(s)

?1摩擦阻力:

F?A???dl???vxh???0.2?0.3?0.245?37045?1710.8(N)

克服摩擦阻力所消耗的功率:

P?Fv?F??dn/60?1710.8???0.2?2830/60?50701(W)

3-3如图2-36所示,U形管压差计水度差h=15cm。求充满水的A、B两容强差。(

?H2O银面高器的压

?Hg?13600kg/m3,

?1000kg/m3)

H2o

解:ΔP=(ρHg-ρ)gh=(13600-1000) ×

9.80665 ×0.15=18534 Pa

3-4 如图3-37所示,U形管压差计与容器A连接,已知h1?0.25m,

h2?1.61m,

h3?0.25m3,求容器A中水的绝对压强和真空?

3(?Hg解:p?13600kg/m,?H2O?1000kg/m2)

?pa??Hgg(h2?h3)

pa

pA?p2??H2Og(h2?h1)?pA?pa??H2Og(h2?h1)??Hgg(h2?h3)?33310peA?pa?33310?68015pa

3-5如图2-38所示,在盛有油和水的圆柱的盖上加载荷F=5788N,已知h1=30cm,h2=50cm,d=0.4m,油的密度ρoi=800kg/m3, 密度ρ

3

Hg=13600kg/m,

形容器

水银的的高度

求U形管中水银柱

差H。 解:F?H?1/A??H2Ogh2??oigh1??HggH 1(FAg??oih1??wh2)?800?0.3?1000?0.5)?0.4m?Hg(

?5788?42136003.14?0.4?9.80665

3-7如图3-40所示,一封闭容器内盛有油和水,油层厚h1=30cm,油的密度?oi?800kg/m3,盛有水银的U型测压管的液面距水面的深度

为h2=50cm,水银柱的高度低于右面h=40cm,试求油面上的计式压强。 解:

p??oigh1??H2Ogh2?pa??Hgg(h1?h2?h)?p?pa??Hgg(h1?h2?h)??oigh1??H2Ogh2?46088(pa)

3-9图2-42所示为双液式微压计,两杯的直径均为d1=50mm,用U形接,U形管直径d2=5mm,A杯盛精,密度ρ1=870kg/m3,B杯盛有密度ρ2=830kg/m3。当两杯上的压Δp=0时,酒精煤油的分界面在0

A、B管连有酒煤油,强差—0线

上。试求当两种液体的分界面上升到0’—0’位置、h=280mm时Δp等于多少?

解:ΔP=0时: gρ1H1=gρ2H2

令?p?0时,A容器中酒精的下降高度为?H 则有:P1+ρ1g(H1-ΔH-h)=P2+ρ2g(H2+ΔH-h)

ΔH=(d2/d1)2h=(0.005/0.05)2×0.28=0.0028 m ΔP=P1-P2=gΔH(ρ1+ρ2)+gh(ρ1-ρ2)

=9.80665[0.0028×(870+830)+0.28×(870-830)] =9.80665(4.76+11.2)=156.5 Pa

3-14如图2-46所示,一正方形容器,底面积为b×b=200×200mm2,质量m1=4kg。当它装水的高度h=150mm时,在m2=25kg的载荷作用下沿平面滑动。若容器的底与平面间的摩擦系数Cf=0.3,试求不使水溢出时容器的最小高度H是多少?

解:水平等加速直线运动液体中压强的分布公式为

p?C???ax?gz?

将坐标原点取在液面不变的中心点:

f?(mH2O?m1)gACf=(V?H2O+m1)gACf=(0.2?0.2?0.15?1000+4) ?9.80665?0.3=29.42 (N)a?m2g?fm2?m1?mw?25?9.80665?29.4225?4?6?6.1642

2(m/s)

自由表面的等压面坐标满足如下关系:

ax?gz?C

ab2g?h?6.1642?0.22?9.80665?0.15?0.2129(m)0?a?b2?g(H?h)?H?

3-16图2-48所示为一圆柱形容器,直径d=300mm,高H=500mm,容器内装水,水深h1=300mm,使容器绕垂直轴作等角速度旋转。

(1) 试确定水正好不溢出时的转速

n1;

(2) 求刚好露出容器底面时的转速n2;这时容器停止旋转,水静止


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