材料加工冶金传输原理习题答案吴树森版

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1、第一章流體的主要物理性質1-1何謂流體，流體具有哪些物理性質？答：流體是指沒有固定的形狀、易於流動的物質。它包括液體和氣體。流體的主要物理性質有：密度、重度、比體積壓縮性和膨脹性。2、在圖3.20所示的虹吸管中，已知H1=2m，H2=6m，管徑D=15mm，如果不計損失，問S處的壓強應為多大時此管才能吸水?此時管內流速υ2及流量Q各為若干?(注意：管B端並未接觸水面或探入水中)解：選取過水斷面1-1、2-2及水準基準面O-O，列1-1面(水面)到2-2面的貝努利方程圖3.20虹吸管再選取水準基準面O’-O’，列過水斷面2-2及3-3的貝努利方程(B)因V2=V3由式(B)得5、有一文特利管(如

2、下圖)，已知d1=15cm，d2=10cm，水銀差壓計液面高差Dh=20cm。若不計阻力損失，求常溫(20℃)下，通過文氏管的水的流量。解：在喉部入口前的直管截面1和喉部截面2處測量靜壓力差p1和p2，則由式可建立有關此截面的伯努利方程：根據連續性方程，截面1和2上的截面積A1和A2與流體流速v1和v2的關係式為所以通過管子的流體流量為用U形管中液柱表示，所以(m3/s)式中、——被測流體和U形管中流體的密度。如圖6-3—17(a)所示，為一連接水泵出口的壓力水管，直徑d=500mm，彎管與水準的夾角45°，水流流過彎管時有一水準推力，為了防止彎管發生位移，築一混凝土鎮墩使管道固定。若通過管道

3、的流量0.5m3/s，斷面1-1和2-2中心點的壓力p1相對=108000N/㎡，p2相對=105000N/㎡。試求作用在鎮墩上的力。　　[解]如圖6—3—17(b)所示，取彎管前後斷面1—1和2-2流體為分離體，現分析分離體上外力和動量變化。　　設管壁對流體的作用力R，動量方程在x軸的投影為：　　則　　動量方程在x軸的投影為：　　鎮墩對流體作用力的合力R的大小及方向為：　　流體對鎮墩的作用力P與R的大小相等方向相反。1-2某種液體的密度ρ=900Kg／m3，試求教重度y和品質體積v。解：由液體密度、重度和品質體積的關係知：∴品質體積為1.4某種可壓縮液體在圓柱形容器中，當壓強為2MN／m2時

4、體積為995cm3，當壓強為1MN／m2時體積為1000cm3，問它的等溫壓縮率kT為多少?解：等溫壓縮率KT公式(2-1):ΔV=995-1000=-5*10-6m3注意：ΔP=2-1=1MN/m2=1*106Pa將V=1000cm3代入即可得到KT=5*10-9Pa-1。注意：式中V是指液體變化前的體積1.6如圖1.5所示，在相距h＝0.06m的兩個固定平行乎板中間放置另一塊薄板，在薄板的上下分別放有不同粘度的油，並且一種油的粘度是另一種油的粘度的2倍。當薄板以勻速v＝0.3m/s被拖動時，每平方米受合力F=29N，求兩種油的粘度各是多少?解：流體勻速穩定流動時流體對板面產生的粘性阻力力為

5、平板受到上下油面的阻力之和與施加的力平衡，即代入數據得η=0.967Pa.s第二章流體靜力學（吉澤升版）2-1作用在流體上的力有哪兩類，各有什麼特點?解:作用在流體上的力分為品質力和表面力兩種。品質力是作用在流體內部任何質點上的力，大小與品質成正比，由加速度產生，與質點外的流體無關。而表面力是指作用在流體表面上的力，大小與面積成正比，由與流體接觸的相鄰流體或固體的作用而產生。2-2什麼是流體的靜壓強，靜止流體中壓強的分佈規律如何?解：流體靜壓強指單位面積上流體的靜壓力。靜止流體中任意一點的靜壓強值只由該店座標位置決定，即作用於一點的各個方向的靜壓強是等值的。2-3寫出流體靜力學基本方程式，並說

6、明其能量意義和幾何意義。解:流體靜力學基本方程為：同一靜止液體中單位重量液體的比位能可以不等，比壓強也可以不等，但比位能和比壓強可以互換，比勢能總是相等的。2-4如圖2-22所示，一圓柱體d＝0.1m，品質M＝50kg．在外力F＝520N的作用下壓進容器中，當h=0.5m時達到平衡狀態。求測壓管中水柱高度H＝?解：由平衡狀態可知：代入數據得H=12.62m2.5盛水容器形狀如圖2.23所示。已知hl＝0.9m，h2＝0.4m，h3＝1.1m，h4＝0.75m，h5＝1.33m。求各點的表壓強。解：表壓強是指：實際壓強與大氣壓強的差值。2-6兩個容器A、B充滿水，高度差為a0為測量它們之間的壓強

7、差，用頂部充滿油的倒U形管將兩容器相連，如圖2.24所示。已知油的密度ρ油=900kg／m3，h＝0.1m，a＝0.1m。求兩容器中的壓強差。解：記AB中心高度差為a，連接器油面高度差為h，B球中心與油面高度差為b；由流體靜力學公式知：2-8一水壓機如圖2.26所示。已知大活塞直徑D＝11.785cm，小活塞直徑d=5cm，杠杆臂長a＝15cm，b＝7.5cm，活塞高度差h＝1m。當施力F1＝98