02章流体运动习题解答(喀蔚波)第二版

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1、第二章流体的流动习题解答2-1注射器活塞的面积为1.2cm2，注射针头截面积为1.0mm2，当注射器水平放置时，用4.9N的力推动活塞移动了4.0cm.问药液从注射器中流出所用的时间为多少？解：设针管活塞处为点1，针头为点2，根据伯努利方程可得(水平管)由于S1>>S2，针管活塞处的流速为二阶小量，可以忽略所以两点的压强差为，由得所以2-2已知微风、强风、大风、暴风、12级飓风的风速分别为：3.4~5.4、10.8~13.8、17.2~20.7、24.5~28.4、32.7~36.9m·s-1，空气密度取1.25kg·m-3试求它们的动压(用kg·m-2表示)，并分析相对应的陆地地面可能的物体

2、征象.解：由动压公式：得微风的动压为：0.723~1.82kg·m-2.陆地地面可能的物体征象：树叶与微枝摇动不息，旌旗展开.同理可得：强风的动压为：7.29~11.9kg·m-2.陆地地面可能的物体征象：大树枝摇动，电线呼呼有声，打伞困难.大风的动压为：18.5~26.8kg·m-2.陆地地面可能的物体征象：树枝折断，逆风行进阻力甚大.暴风的动压为：37.5~50.4kg·m-2.陆地地面可能的物体征象：坚固的房屋也有被毁坏的可能，伴随着广泛的破坏.12级飓风动压为：66.8~86.8kg·m-2.陆地地面可能的物体征象：大树可能被连根拔起，大件的物体可能被吹上天空，破坏力极大.2-3一稳定

3、的的气流水平地流过飞机机翼，上表面气流的速率是80m·s-1，下表面气流的速率是60m·s-1.若机翼的面积为8.0m2，问速率差对机翼产生的升力为多少?空气的平均密度是l.25kg·m-3.解：根据伯努利方程，上下两表面因速率差产生的压强差为2-4水管里的水在绝对压强为4.0×l05Pa的作用下流入房屋，水管的内直径为2.0cm，管内水的流速为4.0m·s-1，引入5m高处二层楼浴室的水管内直径为1.0cm.求浴室内水的流速和压强.解：设室外水管截面积为S1，流速为v1；浴室小水管的截面积为S2，流速为v2。水可视为理想流体，由连续性方程可得小水管中流速根据伯努利方程有得小水管中的压强：2-

4、5图2-15是人主动脉弓示意图.血液从升主动脉1经主动脉弓流向降主动脉5，方向改变约180°.主动脉弓上分支出头臂干动脉2，左颈总动脉3和左锁骨下动脉4.设所有管截面均为圆形，管直径分别为d1=2.5cm，d2=1.1cm，d3=0.7cm、d4=0.8cm、d5=2.0cm.已知平均流量分别为Q1=6.0×10-3m3·min-1、Q3=0.07Q1、Q4=0.04Q1、Q5=0.78Q1.试求：(1)2的平均流量Q2；(2)各管的平均速度(用cm·s-1表示).解：(1)血液按不可压缩流体处理，由连续性方程可得Q1=Q2+Q3+Q4+Q5管2的流量为Q2=Q1－(Q3+Q4+Q5)=Q1－

5、(0.07+0.04+0.78)Q1=0.11Q1=6.6×10-4m3·min-1(2)各管的平均速度为2-6矿山排风管将井下废气排入大气.为了测量排风的流量，在排风管出口处装有一个收缩、扩张的管嘴，其喉部处装有一个细管，下端插入水中，如图2-16所示.喉部流速大，压强低，细管中出现一段水柱.已知空气密度ρ＝1.25kg·m-3，管径d1＝400mm，d2＝600mm，水柱h＝45mm，试计算体积流量Q.解：截面1－1的管径小，速度大，压强低；截面2－2接触大气，根据伯努利方程有：利用连续方程，由上式得细管有液柱上升，p1低于大气压，有(r¢是水的密度)，因此由d1＝400mm、d2＝600

6、mm、ρ＝1.25kg·m-3、r¢＝1.0×103kg·m-3、h＝45mm、g=9.8m·s-2，可算得v1=29.7m·s-1，Q=3.73m3·s-1          2-7一开口大容器，在底部有一小孔，截面积为1.0cm2，若每秒向容器注入0.40L的水，问容器中水深可达多少？解：选择大容器水面1处和底部小孔2处列伯努利方程，选定经小孔2处的水平面为参考水平面将v1=0，h1=h，h2=0，p1=p2=p0，Q=0.40×10-3m3•s-1，S2=1.0×10-4m2等代入伯努利方程得  ，  以此代入连续性方程，有                                

7、    2-8密闭大容器底侧开有小孔A，水深h1和压强计指示h2如图2-17所示.求水从小孔A流出的速度.解：选择大容器内B水面和小孔A处列伯努利方程(以小孔A处为参考水平面)有：由压强计得        由         vB=0，hB=h1，hA=0，pA=p0，     可求得水从小孔A流出得速度                    2-9用如图2-18所示的采集气体装置，如果U型管压强