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工程流体力学(孔珑版)第五章_题解

工程流体力学(孔珑版)第五章_题解
工程流体力学(孔珑版)第五章_题解

第五章 相似原理和量纲分析

【5-2】 如图5-8所示,用模型研究溢流堰的流动,采用长度比例尺k l =1/20。(1)已知原型堰上水头h =3m ,试求模型的堰上水头;(2)测得模型上的流量q V ′=0.19m 3/s ,试求原型上的流量;(3)测得模型堰顶的计示压强p e ′=-1960Pa ,试求原型堰顶的计示压强。

图5-8 溢流堰

【解】 (1) 模型的堰上水头与原型的堰上水头满足长度比例尺

h h k l '=

得 ()m 15.0320

1

=?=='h k h l

(2) 水在重力作用下由溢流堰上流过,要使流动相似,弗劳德数必须相等

()

1

2

1=g

l v

k k k 2

1l v k k = 2

52122l l l v l q V

V

k k k k k k q q V ===='()

s m 339.8820119.032

52

5=??

? ??=

'=

l

V V k q q

(3) 设水在由大气和流堰面围成的流道内流过,重力场和压力场同时相似,弗劳德数和欧拉数都相等

2

1l v k k =, 1=ρk 1

2=v

p k

k k ρ2v p k k k ρ=l p k k =

l p k k p

p =='

()Pa 3920020

1960-=-='=

l

k p p

【5-3】 有一内径d =200mm 的圆管,输送运动黏度ν=4.0×10-5m 2/s 的油,其流量q V =0.12m 3/s 。若用内径d ′=50mm 的圆管并分别用20℃的水和20℃的空气作模型试验,试求流动相似时模型管内应有的流量。

【解】 黏性流体在黏滞力作用下在管内流动,使流动相似,雷诺数必须相等

1=ν

k k k l

v ()ν

νν''====='d d k k k k k k k k q q l l v l v l q V V V 2V V

q d d q ν

ν'

'='

20℃水的运动黏度1.007×10-6m 2/s

()

m 107.552512.010

0.410007.120050345

6

---?=????='V q 20℃空气的运动黏度15×10-6m 2/s

()

s m 10125.112.010

0.41015200503

25

6---?=????='V q

【5-8】 在管道内以v =20m/s 的速度输送密度ρ=1.86kg/m 3、运动黏度ν=1.3×10-5m 2/s 的天然气,为了预测沿管道的压强降,采用水模型试验。取长度比例尺k l =l/10,已知水的密度ρ=998kg/m 3、运动黏度1.007×10-6m 2/s 。为保证流动相似,模型内水的流速应等于多少?已经测得模型每0.1m 管长的压强降Δp ′=1000Pa ,天然气管道每米的压强降等于多少了?

【解】 有压的黏性管流,使流动相似,雷诺数和欧拉数必须相等

1=νk k k l

v , 12=v

p k k k ρ 1=ν

k k k l

v l

v k k k ν

=

ν

νν'==='l l v k k k k v v 1()s m 15.4910

3.110007.1101120115

6

=????='='='--ννννl l k v k v v 1

2

=v

p k

k k ρ2v p k k k ρ=

2

21???

?

??''==='ννρρρl v p k k k k p p ()Pa 3.10610

3.110

007.1101186.19981000

12

5

6

2

=???

?

????=

???

?

??'''

=

--ννρρl k p p

【5-13】 薄壁孔口出流的流速v 与孔口直径d 、孔口上水头H 、流体密度ρ、动力黏度μ、表面张力σ、重力加速度g 有关。试导出孔口出流速度的表达式。

【解一】 根据与孔口出流速度有关的物理量可以写出物理方程:

()0,,,,,,=ρμσv d g H F

物理方程中有7个物理量,选取d 、v 、ρ作为基本变量,可以组成4(=7-3)个无量纲量:

1111c b a v d H ρπ=

,2222c b a v d ρσπ=,3

333c b a v d ρμπ=,4444

c b a v

d g

ρπ= 用基本量纲表示π1中的各物理量,得

()()

1

1

131

ML LT L L c b a --=

根据物理方程量纲一致性原则,由等式两端基本量纲L 、T 、M 的指数可得

11131c b a -+=

10b -=

10c =

解得11=a ,01=b ,01=c ,故有 d

H =

1π 用基本量纲表示π2中的各物理量,得

()()

2

2

231

2ML LT L MT c b a ---=

根据物理方程量纲一致性原则,由等式两端基本量纲L 、T 、M 的指数可得

22230c b a -+= 22b -=- 21c =

解得12=a ,22=b ,12=c ,故有 We

dv 122=

=

ρ

σ

π 用基本量纲表示π3中的各物理量,得

()()

3

3

331

11ML LT L T ML c b a ----=

根据物理方程量纲一致性原则,由等式两端基本量纲L 、T 、M 的指数可得

33331c b a -+=-

31b -=-

31c =

解得13=a ,13=b ,13=c ,故有 Re

dv 13==

ρμπ 用基本量纲表示π4中的各物理量,得

()()

4

4

431

2ML LT L LT c b a ---=

根据物理方程量纲一致性原则,由等式两端基本量纲L 、T 、M 的指数可得

44431c b a -+= 42b -=- 40c =

解得14-=a ,24=b ,04=c ,故有 2

14v d g

-=π π4中含有被决定量——孔口出流速度v ,故π4是非定性准则数,π1、π2、π3是定性准则数,

()3214,,ππππf =

将π1、π2、π3、π4代入,得()3214,,ππππf =

??

?

??=-Re We d H f v d g 1,1,212

1,1,v Re We d H f gd

=??

? ??()

11

1,1,gd Re We d H f v -?

?

?

??=

()21,,gd Re We d H f v ??

?

??=

【解二】 根据与孔口出流速度有关的物理量可以写出物理方程:

()0,,,,,,=ρμσv H g d F

物理方程中有7个物理量,选取H 、v 、ρ作为基本变量,可以组成4(=7-3)个无量纲量:

1111c b a v H d ρπ=

,2222c b a v H ρσπ=,3333c b a v H ρμπ=,4

444

c b a v H g

ρπ= 用基本量纲表示π1中的各物理量,得

()()

1

1

131

ML LT L L c b a --=

根据物理方程量纲一致性原则,由等式两端基本量纲L 、T 、M 的指数可得

11131c b a -+=

10b -= 10c =

解得11=a ,01=b ,01=c ,故有 H

d

=

1π 用基本量纲表示π2中的各物理量,得

()()

2

2

231

2ML LT L MT c b a ---=

根据物理方程量纲一致性原则,由等式两端基本量纲L 、T 、M 的指数可得

22230c b a -+= 22b -=- 21c =

解得12=a ,22=b ,12=c ,故有 We

Hv 122=

=

ρ

σ

π 用基本量纲表示π3中的各物理量,得

()()

3

3

331

11ML LT L T ML c b a ----=

根据物理方程量纲一致性原则,由等式两端基本量纲L 、T 、M 的指数可得

33331c b a -+=-

31b -=-

31c =

解得13=a ,13=b ,13=c ,故有 Re

Hv 13=

=

ρ

μ

π 用基本量纲表示π4中的各物理量,得

()()

4

4

431

2ML LT L LT c b a ---=

根据物理方程量纲一致性原则,由等式两端基本量纲L 、T 、M 的指数可得

44431c b a -+= 42b -=- 40c =

解得14-=a ,24=b ,04=c ,故有 2

14v

H g

-=π

π4中含有被决定量——孔口出流速度v ,故π4是非定性准则数,π1、π2、π3是定性准则数,

()3214,,ππππf =

将π1、π2、π3、π4代入,得()3214,,ππππf =

??? ??=-Re We H d f v H g

1,1,212

1,1,v Re We H d f gH

=??? ????

? ??=

Re We H d f gH

v 1,1,22

()

2

1

2

1

21,1,gH Re We H d f v -?

???????? ?

?=

()212,,gH We Re H d f v ??

?

??=

工程流体力学_第四版_孔珑_作业答案_详解

第二章 2-1.已知某种物质的密度ρ=2.94g/cm3,试求它的相对密度d。 解:d=ρ/ρw=2.94(g/cm3)/1(g/cm3)=2.94 2-2.已知某厂1号炉水平烟道中烟气组分的百分数为α(co2)=13.5%,a(SO2)=0.3%,a(O2)=5.2%,a(N2)=76%,a(H2O)=5%。试求烟气的密度。 2-3.上题中烟气的实测温度t=170℃,实测静计压强Pe=1432Pa,当地大气压强 Pa=10058Pa。试求工作状态下烟气的密度和运动粘度。

2-4.当压强增量为50000Pa时,某种液体的密度增长0.02%,试求该液体的体积模量。 2-5.绝对压强为3.923×10^5Pa的空气的等温体积模量和等熵体积模量各等于多少? 2-6. 充满石油的油槽内的压强为4.9033×10^5Pa,今由槽中排出石油40kg,使槽内压强降到9.8067×10^4Pa,设石油的体积模量K=1.32×10^9 Pa。试求油槽的体积。 2-7. 流量为50m3/h,温度为70℃的水流入热水锅炉,经加热后水温升到90℃,而水的体胀系数αV=0.000641/℃,问从锅炉中每小时流出多少立方米的水?

2-8. 压缩机压缩空气,绝对压强从9.8067×104Pa升高到5.8840×105Pa,温度从20℃升高到78℃,问空气体积减少了多少? 2-9. 动力粘度为2.9×10^-4Pa·S,密度为678kg/m3的油,其运动粘度等于多少?解:V=u/ρ=2.9×10^-4/678=4.28×10^-7m2/s 2-10. 设空气在0℃时的运动粘度ν0=13.2×10-6m2/s,密度ρ0=1.29kg/m3。试求在150℃时空气的动力粘度。 2-11. 借恩氏粘度计测得石油的粘度为8.5oE,如石油的密度为ρ=850kg/m3,试求石油的动力粘度。

工程流体力学(孔珑版)第四章_题解

第四章 流体运动学和流体动力学基础 【4-2】 已知平面流动的速度分布规律为 j y x x i y x y v 2 22222 式中Γ为常数。求流线方程并画出若干条流线。 【解】 由题设, 222,y x y y x v x , 2 22,y x x y x v y 代入流线的微分方程 t z y x v y t z y x v x y x ,,,d ,,,d 得 2 22 22d 2d y x x y y x y x x y y x d d y y x x d d y y x x d d C y x 222 1 21'22C y x 【4-4】 已知流场的速度分布为 k xy j y i xy v 32 3 1 (1)问属于几维流动?(2)求(x , y , z )=(1, 2, 3)点的加速度。 【解】 (1)由于速度分布可以写为 k y x v j y x v i y x v v z y x ,,, (1) 流动参量是两个坐标的函数,因此属于二维流动。 (2)由题设, 2,xy y x v x (2) 33 1 ,y y x v y (3) xy y x v z , (4) 43222232223 10 23 1 031d d xy xy y y xy xy z xy xy y y xy x xy xy t z v v y v v x v v t v t v a x z x y x x x x x (5)

5233333233 10 31 003131313131d d y y y y z xy y y y y x xy y t z v v y v v x v v t v t v a y z y y y x y y y (6) 3 32323 20 3 1 031d d xy x y y xy xy z xy xy y y xy x xy xy t z v v y v v x v v t v t v a z z z y z x z z z (7) 将x =1,y=2,z =3代入式(5)(6)(7),得 31621313144 xy a x 332 2313155 y a y 31621323233 xy a z 【4-15】 图4-28所示为一文丘里管和压强计,试推导体积流量和压强计读数之间的关系 式。 图4-28 习题4-15示意图 【解】 列1-1、2-2断面的能量方程: w a a h g p z g v g p z g v 222 2 21121 122 (1) 不计损失,h w =0,取α1=α2=1,则 g p z g v g p z g v 222 2112122 (2)

工程流体力学课后习题(第二版)答案

第一章 绪论 1-1.20℃的水2.5m 3 ,当温度升至80℃时,其体积增加多少? [解] 温度变化前后质量守恒,即2211V V ρρ= 又20℃时,水的密度3 1/23.998m kg =ρ 80℃时,水的密度32/83.971m kg =ρ 32 1 125679.2m V V == ∴ρρ 则增加的体积为3 120679.0m V V V =-=? 1-2.当空气温度从0℃增加至20℃时,运动粘度ν增加15%,重度γ减少10%,问此时动力粘度μ增加多少(百分数)? [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+== 原原原μρν035.1035.1== 035.0035.1=-=-原 原 原原原μμμμμμ 此时动力粘度μ增加了3.5% 1-3.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02 y hy g u -=,式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度,h 为水深。试求m h 5.0=时渠底(y =0)处的切应力。 [解] μρ/)(002.0y h g dy du -= )(002.0y h g dy du -==∴ρμ τ 当h =0.5m ,y =0时 )05.0(807.91000002.0-??=τ Pa 807.9= 1-4.一底面积为45×50cm 2,高为1cm 的木块,质量为5kg ,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块运动速度u=1m/s ,油层厚1cm ,斜坡角22.620 (见图示),求油的粘度。 δ

[解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时,等速下滑 y u A T mg d d sin μθ== 001 .0145.04.062 .22sin 8.95sin ????= = δθμu A mg s Pa 1047.0?=μ 1-5.已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律y u d d μ τ=,定性绘出切应力沿y 方向的分布图。 [解] 1-6.为导线表面红绝缘,将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径0.9mm ,长度20mm ,涂料的粘度μ=0.02Pa .s 。若导线以速率50m/s 拉过模具,试求所需牵拉力。(1.O1N ) [解] 2533 10024.5102010 8.014.3m dl A ---?=????==π y u u u u y u u y ττ= 0y ττy 0 τττ=0 y

工程流体力学(水力学)闻德第五章-实际流体动力学基础课后答案

工程流体力学闻德课后习题答案 第五章 实际流体动力学基础 5—1设在流场中的速度分布为u x =2ax ,u y =-2ay ,a 为实数,且a >0。试求切应力τxy 、τyx 和附加压应力p ′x 、p ′y 以及压应力p x 、p y 。 解:0y x xy yx u u x y ττμ??? ?==+= ????? 24x x u p a x μμ?'=-=-?,24y y u p a y μμ?'=-=?, 4x x p p p p a μ'=+=-,4y y p p p p a μ'=+=+ 5-2 设例5-1中的下平板固定不动,上平板以速度v 沿x 轴方向作等速运动(如图 所示),由于上平板运动而引起的这种流动,称柯埃梯(Couette )流动。试求在这种流动情况下,两平板间的速度分布。(请将 d 0d p x =时的这一流动与在第一章中讨论流体粘性时的流动相比较) 解:将坐标系ox 轴移至下平板,则边界条件为 y =0,0X u u ==;y h =,u v =。 由例5-1中的(11)式可得 2d (1)2d h y p y y u v h x h h μ=- - (1) 当d 0d p x =时,y u v h =,速度u为直线分布,这种特殊情况的流动称简单柯埃梯流动或简单剪切流动。它只是由于平板运动,由于流体的粘滞性带动流体发生的流动。 当 d 0d p x ≠时,即为一般的柯埃梯流动,它是由简单柯埃梯流动和泊萧叶流动叠加而成,速度分布为 (1)u y y y p v h h h =-- (2) 式中2d ()2d h p p v x μ= - (3) 当p >0时,沿着流动方向压强减小,速度在整个断面上的分布均为正值;当p <0时,沿流动方向压强增加,则可能在静止壁面附近产生倒流,这主要发生p <-1的情况. 5-3 设明渠二维均匀(层流)流动,如图所示。若忽略空气阻力,试用纳维—斯托克斯方程和连续性方程,证明过流断面上的速度分布为2sin (2)2 x g u zh z ,单宽流量 3 sin 3 gh q 。

工程流体力学第二版习题答案_(杜广生)

《工程流体力学》习题答案(杜广生主编) 第一章 习题 1. 解:依据相对密度的定义:13600 13.61000 f w d ρρ===。 式中,w ρ 表示4摄氏度时水的密度。 2. 解:查表可知,标准状态下:2 31.976/CO kg m ρ=,2 32.927/SO kg m ρ=,2 31.429/O kg m ρ=, 2 31.251/N kg m ρ=,2 30.804/H O kg m ρ= ,因此烟气在标准状态下的密度为: 11223 1.9760.135 2.9270.003 1.4290.052 1.2510.760.8040.051.341/n n kg m ρραραρα=++=?+?+?+?+?=L 3. 解:(1)气体等温压缩时,气体的体积弹性模量等于作用在气体上的压强,因此,绝对压强为4atm 的空气的等温体积模量: 34101325405.310T K Pa =?=? ; (2)气体等熵压缩时,其体积弹性模量等于等熵指数和压强的乘积,因此,绝对压强为4atm 的空气的等熵体积模量: 31.44101325567.410S K p Pa κ==??=? 式中,对于空气,其等熵指数为1.4。 4. 解:根据流体膨胀系数表达式可知: 30.0058502V dV V dT m α=??=??= 因此,膨胀水箱至少应有的体积为2立方米。 5. 解:由流体压缩系数计算公式可知: 392 5 11050.5110/(4.90.98)10 dV V k m N dp -?÷=-=-=?-? 6. 解:根据动力粘度计算关系式: 74678 4.2810 2.910Pa S μρν--==??=?? 7. 解:根据运动粘度计算公式:

工程流体力学 第四版 孔珑 作业答案 详解

第二章 2-1.已知某种物质的密度ρ=cm3,试求它的相对密度d。 解:d=ρ/ρw=(g/cm3)/1(g/cm3)= 2-2.已知某厂1号炉水平烟道中烟气组分的百分数为α(co2)=%,a(SO2)=%,a(O2)=%,a(N2)=76%,a(H2O)=5%。试求烟气的密度。 2-3.上题中烟气的实测温度t=170℃,实测静计压强Pe=1432Pa,当地大气压强 Pa=10058Pa。试求工作状态下烟气的密度和运动粘度。

2-4.当压强增量为50000Pa时,某种液体的密度增长%,试求该液体的体积模量。 2-5.绝对压强为×10^5Pa的空气的等温体积模量和等熵体积模量各等于多少 2-6. 充满石油的油槽内的压强为×10^5Pa,今由槽中排出石油40kg,使槽内压强降到×10^4Pa,设石油的体积模量K=×10^9 Pa。试求油槽的体积。 2-7. 流量为50m3/h,温度为70℃的水流入热水锅炉,经加热后水温升到90℃,而水的体胀系数αV=℃,问从锅炉中每小时流出多少立方米的水

2-8. 压缩机压缩空气,绝对压强从×104Pa升高到×105Pa,温度从20℃升高到78℃,问空气体积减少了多少 2-9. 动力粘度为×10^-4Pa·S,密度为678kg/m3的油,其运动粘度等于多少 解:V=u/ρ=×10^-4/678=×10^-7m2/s 2-10. 设空气在0℃时的运动粘度ν0=×10-6m2/s,密度ρ0=m3。试求在150℃时空气的动力粘度。 2-11. 借恩氏粘度计测得石油的粘度为,如石油的密度为ρ=850kg/m3,试求石油的动力 粘度。

(完整版)工程流体力学课后习题(第二版)答案.doc

第一章绪论1-1. 20℃的水 2.5m 3,当温度升至80℃时,其体积增加多少?[ 解 ] 温度变化前后质量守恒,即1V12V2 又20℃时,水的密度80℃时,水的密度1998.23kg / m3 2971.83kg / m3 V2 1V 1 2.5679m3 2 则增加的体积为V V2 V1 0.0679 m3 1-2.当空气温度从0℃增加至 20℃时,运动粘度增加15%,重度减少 10% ,问此时动力粘度增加多少(百分数)? [ 解 ] (1 0.15) 原 (1 0.1) 原 1.035 原原 1.035 原 原 1.035 原原 0.035 原原 此时动力粘度增加了 3.5% 1-3.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为u 0.002 g( hy 0.5y2 ) /,式中、分别为水的密度和动力粘度,h 为水深。试求h 0.5m 时渠底(y=0)处的切应力。 [ 解 ] du 0.002 g (h y) / dy du 0.002 g(h y) dy 当h =0.5m,y=0时 0.002 1000 9.807(0.50) 9.807Pa 1-4.一底面积为 45× 50cm2,高为 1cm 的木块,质量为 5kg,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块运动速度 u=1m/s,油层厚 1cm,斜坡角 22.620(见图示),求油的粘度。 u

[ 解 ] 木块重量沿斜坡分力 F 与切力 T 平衡时,等速下滑 mg sin T A du dy mg sin 5 9.8 sin 22.62 A u 0. 4 0.45 1 0.001 0.1047 Pa s 1-5.已知液体中流速沿 y 方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律 du ,定性绘出切应力 dy 沿 y 方向的分布图。 y y y u u u u u u [ 解 ] y y y = 0 = 1-6.为导线表面红绝缘,将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径 0.9mm ,长度 20mm ,涂料 的粘度 =0.02Pa . s 。若导线以速率 50m/s 拉过模具,试求所需牵拉力。 (1.O1N ) [ 解 ] A dl 3.14 0.8 10 3 20 10 3 5.024 10 5 m 2

工程流体力学答案(陈卓如)第四章

[陈书4-8]测量流速的皮托管如图所示,设被测流体的密度为ρ,测压管内液体密度为1ρ,测压管内液面的高度差为h 。假定所有流体为理想流体,皮托管直径很小。试证明所测流速 ρ ρρ-= 12gh v [证明]沿管壁存在流线,因此可沿管壁列出理想流体的Bernoulli 方程: g p g V z g p g V z ρρ2 2 2 21 2 1 122+ + =+ + (1) 其中点1取在皮托管头部(总压孔),而点2取在皮托管环向测压孔(静压孔)处。 因流体在点1处滞止,故:01=V 又因皮托管直径很小,可以忽略其对流场的干扰,故点2处的流速为来流的速度,即: 2V v = 将以上条件代入Bernoulli 方程(1),得: ()??? ?? ?-+-= g p p z z g v ρ21 212 (2) 再次利用皮托管直径很小的条件,得:021=-z z 从测压管的结果可知:()gh p p ρρ-=-121 将以上条件代入(2)式得:ρ ρρ-=12gh v 证毕。 [陈书4-13]水流过图示管路,已知21p p =,mm 3001=d ,s m 61=v ,m 3=h 。不计损失,求2d 。 [解]因不及损失,故可用理想流体的Bernoulli 方程: g p g v z g p g v z ρρ2 2 2 21 2 1 122+ + =+ + (1) 题中未给出流速沿管道断面的分布,再考虑到理想流体的条件,可认为流速沿管道断面不变。 此外,对于一般的管道流动,可假定水是不可压缩的,于是根据质量守恒可得: 2211A v A v = (2) 其中1A 和2A 分别为管道在1和2断面处的截面积:

工程流体力学第2版答案

课后答案网 工程流体力学 第一章绪论 1-1. 20C 的水2.5m 3 ,当温度升至80C 时,其体积增加多少? [解]温度变化前后质量守恒,即 = 7V2 3 又20C 时,水的密度 d 二998.23kg / m 3 80C 时,水的密度 = 971.83kg/m 3 啦 3 V 2 =亠=2.5679m 「2 则增加的体积为 V 二V 2 -V^ 0.0679 m 3 1-2.当空气温度从 0C 增加至20C 时,运动粘度\增加15%,重度 减少10%,问此时动力粘度 」增加 多少(百分数)? [解] 宀(1 0.15)、.原(1 -0.1)「原 = 1.035 原「原=1.035'I 原 ■' -「原1.035?L 原一」原 原 原——原二0.035 卩原 卩原 此时动力粘度 J 增加了 3.5% 2 1-3?有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为 u =0.002 Jg(hy-0.5y )/」,式中'、」分别为水的 密度和动力粘度,h 为水深。试求h =0.5m 时渠底(y=0)处的切应力。 [解] 一 =0.002「g(h -y)/「 dy 当 h =0.5m , y=0 时 = 0.002 1000 9.807(0.5 —0) J du dy -0.002 'g(h -y)

= 9.807Pa 1-4.一底面积为45 x 50cm 2,高为1cm 的木块,质量为5kg ,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块 运动速度u=1m/s ,油层厚1cm ,斜坡角22.620 (见图示),求油的粘度。 mg sin v I mg sin A U 0.4 0.45 — d 0.001 」-0.1047Pa s 1-5 .已知液体中流速沿 y 方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律 沿y 方向的分布图。 [解]木块重量沿斜坡分力 F 与切力T 平衡时,等速下滑 5 9.8 sin 22.62 -=一,定性绘出切应力 dy 1-6 ?为导线表面红绝缘,将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径 的粘度」=0.02Pa . s 。若导线以速率50m/s 拉过模具,试求所需牵拉力。 0.9mm ,长度20mm ,涂料 (1.O1N ) e y I

工程流体力学_第四版_孔珑_作业答案_详解教学文稿

工程流体力学_第四版_孔珑_作业答案_详 解

第二章 2-1.已知某种物质的密度ρ=2.94g/cm3,试求它的相对密度d。 解:d=ρ/ρw=2.94(g/cm3)/1(g/cm3)=2.94 2-2.已知某厂1号炉水平烟道中烟气组分的百分数为α(co2)=13.5%,a(SO2)=0.3%,a(O2)=5.2%,a(N2)=76%,a(H2O)=5%。试求烟气的密度。 2-3.上题中烟气的实测温度t=170℃,实测静计压强Pe=1432Pa,当地大气压强 Pa=10058Pa。试求工作状态下烟气的密度和运动粘度。

2-4.当压强增量为50000Pa时,某种液体的密度增长0.02%,试求该液体的体积模量。

2-5.绝对压强为3.923×10^5Pa的空气的等温体积模量和等熵体积模量各等于多少? 2-6. 充满石油的油槽内的压强为4.9033×10^5Pa,今由槽中排出石油40kg,使槽内压强降到9.8067×10^4Pa,设石油的体积模量K=1.32×10^9 Pa。试求油槽的体积。 2-7. 流量为50m3/h,温度为70℃的水流入热水锅炉,经加热后水温升到90℃,而水的体胀系数αV=0.000641/℃,问从锅炉中每小时流出多少立方米的水?

2-8. 压缩机压缩空气,绝对压强从9.8067×104Pa升高到5.8840×105Pa,温度从20℃升高到78℃,问空气体积减少了多少? 2-9. 动力粘度为2.9×10^-4Pa·S,密度为678kg/m3的油,其运动粘度等于多少? 解:V=u/ρ=2.9×10^-4/678=4.28×10^-7m2/s 2-10. 设空气在0℃时的运动粘度ν0=13.2×10-6m2/s,密度ρ0=1.29kg/m3。试求在150℃时空气的动力粘度。 2-11. 借恩氏粘度计测得石油的粘度为8.5oE,如石油的密度为ρ=850kg/m3,试求石油的动力粘度。

(完整版)工程流体力学课后习题(第二版)答案

第一章绪论 3 1-1. 20C的水2.5m,当温度升至80C时,其体积增加多少? [解]温度变化前后质量守恒,即V 2V 3 又20C时,水的密度i 998.23kg /m 3 80C 时,水的密度 2 971.83kg/m3 V2— 2.5679m3 2 3 则增加的体积为V V V i 0.0679m 1-2.当空气温度从0C增加至20C时,运动粘度增加15%,重度减少10%,问此时动力粘度增加多少(百分数)? [解](1 0.15)原(1 0.1)原 1.035原原1.035原 原 1.035原原 0.035 原原 此时动力粘度增加了 3.5% 1-3?有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为u 0.002 g(hy 0.5y2)/ ,式中、分别为水的密度和动力粘度,h为水深。试求h 0.5m时渠底(y=0)处的切应力。 [解]——0.002 g(h y)/ dy 0.002 g(h y) dy 当h =0.5m , y=0 时 0.002 1000 9.807(0.5 0) 9.807Pa 1-4.一底面积为45 x 50cm2,高为1cm的木块,质量为5kg,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块运动速度u=1m/s,油层厚1cm,斜坡角22.620(见图示),求油的粘度。

[解]木块重量沿斜坡分力F与切力T平衡时,等速下滑 mg sin du T A dy mg sin A U 5 9.8 sin 22.62 1 0.4 0.45 - 0.001 0.1047 Pa s 1-5.已知液体中流速沿y方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律 沿y方向的分布图。 3 3 5 2 [解] A dl 3.14 0.8 10 20 10 5.024 10 m 石,定性绘出切应力 1-6 ?为导线表面红绝缘,将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径 的粘度=0.02Pa. s。若导线以速率50m/s拉过模具,试求所需牵拉力。 0.9mm,长度20mm,涂料 (1.O1N) y

工程流体力学(水力学)闻德第五章-实际流体动力学基础课后答案

工程流体力学(水力学)闻德第五章-实际流体动力学基础课后答案

工程流体力学闻德课后习题答案 第五章 实际流体动力学基础 5—1设在流场中的速度分布为u x =2ax ,u y =-2ay ,a 为实数,且a >0。试求切应力τxy 、τyx 和附加压应力p ′x 、p ′y 以及压应力p x 、p y 。 解:0y x xy yx u u x y ττμ??? ?==+= ????? 24x x u p a x μ μ?'=-=-?,24y y u p a y μμ ?'=-=?, 4x x p p p p a μ '=+=-,4y y p p p p a μ'=+=+ 5-2 设例5-1中的下平板固定不动,上平板以速度v 沿x 轴方向作等速运动(如图所示),由于上平板运动而 引起的这种流动,称柯埃梯(Couette )流动。试求在这种流动情况下,两平板间的速度分布。 (请将d 0d p x =时的这一流动与在第一章中讨论流体粘性时的流动相比较) 解:将坐标系ox 轴移至下平板,则边界条件为 y =0,0X u u ==;y h =,u v =。 由例5-1中的(11)式可得 2 d (1)2d h y p y y u v h x h h μ=-- (1) 当d 0d p x =时,y u v h =,速度u为直线分布,这种特殊情况的流动称简单柯埃梯流动或简单剪切 流动。它只是由于平板运动,由于流体的粘滞性

带动流体发生的流动。 当d 0d p x ≠时,即为一般的柯埃梯流动,它是由简单柯埃梯流动和泊萧叶流动叠加而成,速度分布为 (1)u y y y p v h h h =-- (2) 式 中 2d () 2d h p p v x μ=- (3) 当p >0时,沿着流动方向压强减小,速度在整个断面上的分布均为正值;当p <0时,沿流动方向压强增加,则可能在静止壁面附近产生倒流,这主要发生p <-1的情况. 5-3 设明渠二维均匀(层流)流动,如图所示。若忽略空气阻力,试用纳维—斯托克斯方程和连续性方程,证明过流断面上的速度分布为 2sin (2) 2x g u zh z r q m =-,单宽流量 3 sin 3gh q r q m =。

工程流体力学第二版标准答案

工程流体力学 第二章 流体静力学 2-1.一密闭盛水容器如图所示,U 形测压计液面高于容器内液面h=1.5m ,求容器液面的相对压强。 [解] gh p p a ρ+=0 kPa gh p p p a e 7.145.1807.910000=??==-=∴ρ 2-2.密闭水箱,压力表测得压强为4900Pa 。压力表中心比A 点高0.5m ,A 点在液面下1.5m 。求液面的绝对压强和相对压强。 [解] g p p A ρ5.0+=表 Pa g p g p p A 49008.9100049005.10-=?-=-=-=ρρ表 Pa p p p a 9310098000490000 =+-=+=' 2-3.多管水银测压计用来测水箱中的表面压强。图中高程的单位为m 。试求水面的绝对压强p abs 。 [解] )2.13.2()2.15.2()4.15.2()4.10.3(0-+=-+---+g p g g g p a 汞水汞水ρρρρ g p g g g p a 汞水汞水ρρρρ1.13.11.16.10+=+-+ kPa g g p p a 8.3628.9109.28.9106.132.2980009.22.2330=??-???+=-+=水汞ρρ

2-4. 水管A 、B 两点高差h 1=0.2m ,U 形压差计中水银液面高差h 2=0.2m 。试求A 、B 两点的压强差。(22.736N /m 2) [解] 221)(gh p h h g p B A 水银水ρρ+=++ Pa h h g gh p p B A 22736)2.02.0(8.9102.08.9106.13)(33212=+??-???=+-=-∴水水银ρρ 2-5.水车的水箱长3m,高1.8m ,盛水深1.2m ,以等加速度向前平驶,为使水不溢出,加速度a 的允许值是多少? [解] 坐标原点取在液面中心,则自由液面方程为: x g a z - =0 当m l x 5.12-=- =时,m z 6.02.18.10=-=,此时水不溢出 20/92.35 .16 .08.9s m x gz a =-?-=-=∴ 2-6.矩形平板闸门AB 一侧挡水。已知长l=2m ,宽b=1m ,形心点水深h c =2m ,倾角α=45,闸门上缘A 处设有转轴,忽略闸门自重及门轴摩擦力。试求开启闸门所需拉力。 [解] 作用在闸门上的总压力: N A gh A p P c c 392001228.91000=????=?==ρ

工程流体力学(第二版)习题答案2010.

第一章 流体的力学性质 1-1 解:既然油膜内速度为线性分布,则速度满足下列等式: 005 .00-= ??u r u 由牛顿剪切定律可得滑块表面处流体所受切应力为: u u r u 3 32101410 005.0107?=???=??=--μτ Pa 则滑块所受切应力与τ大小相等,方向相反,而滑块所受摩擦力为τ2a ,设达到平衡时, 滑块速度为T U ,由平衡得: ??=20sin 2G a τ 所以: ??=20sin 100004.0τ ??=?20sin 1000560T U s m U T /611.0560 20sin 1000=? ?= 1-2 解:因润滑油膜内速度为线性分布,轴转速为U ,轴承则一直处于静止状态。 125660 015.014.316000004004000U 40001025.003=??=??==?-=??-d u r u π 由牛顿剪切定律可得,轴表面处在转速为U 时,流体所受的剪切力为: 544.611256049.0=?=??=r u μτ 由功率消耗公式得,消耗的功率为: 273.0314.0544.613.0015.014.3=????=??=U dL P τπW 1-3 解:由公式gr h ρθ σcos 2= 得: 01181.00005 .0806.913600140cos 514.02-=??? ??- =h m 所以:高度差d=-h=11.81mm 1-4 解: 对液面上任一点A ,设液面内侧压力为P ,外侧压力为0P ,由拉普拉斯表面张力公式,

得: r R r P P σ σ=+=-)11(0 (1) (R 为液面所在圆的半径,趋于∞) 由已知得: 2 21dx y d r = (2) 又因为:gy P P ρ+=0 (3) 由(1)、(2)、(3)三式联立,得: 0,,=- y g y σ ρ (4) 其特征方程为:02 =-σ ρλg 解之得: σρλσρλg g - == 21 所以:方程(4)的通解为: x g x g e c e c y σ ρσ ρ- +=21 所以: x g x g e g c e g c y σ ρσ ρσ ρσ ρ- -=2 1, 当x 趋向于∞时,, y =0 故 1c =0 当x=0时,( ) θθctg tg y -=+=? 90, 故 σ ρθ g c t g c = 2 所以:λσ ρσ ρθ g e g ctg y - = 当x=0时,σ ρθ g ctg h =

工程流体力学课后习题测验答案(第二版)

第一章 绪论 1-1.20℃的水2.5m 3,当温度升至80℃时,其体积增加多少? [解] 温度变化前后质量守恒,即2211V V ρρ= 又20℃时,水的密度31/23.998m kg =ρ 80℃时,水的密度32/83.971m kg =ρ 32 1125679.2m V V ==∴ρρ 则增加的体积为3120679.0m V V V =-=? 1-2.当空气温度从0℃增加至20℃时,运动粘度ν增加15%,重度γ减少10%,问此时动力粘度μ增加多少(百分数)? [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+== 原原原μρν035.1035.1== 035.0035.1=-=-原 原原原原μμμμμμ 此时动力粘度μ增加了3.5% 1-3.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02y hy g u -=,式中ρ、μ分别为水的密 度和动力粘度,h 为水深。试求m h 5.0=时渠底(y =0)处的切应力。 [解] μρ/)(002.0y h g dy du -= )(002.0y h g dy du -==∴ρμ τ 当h =0.5m,y =0时 )05.0(807.91000002.0-??=τ Pa 807.9= 1-4.一底面积为45×50cm 2,高为1cm 的木块,质量为5kg,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块运动速度u=1m/s,油层厚1cm ,斜坡角22.620 (见图示),求油的粘度。 [解] 木块重量沿斜坡分力F与切力T 平衡时,等速下滑

y u A T mg d d sin μθ== 001 .0145.04.062.22sin 8.95sin ????==δθμu A mg s Pa 1047.0?=μ 1-5.已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律y u d d μτ=,定性绘出切应力沿y 方向的分布图。 [解] 1-6.为导线表面红绝缘,将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径0.9mm,长度20m m,涂料的粘度μ=0.02Pa .s。若导线以速率50m/s拉过模具,试求所需牵拉力。(1.O1N ) [解] 253310024.51020108.014.3m dl A ---?=????==π N A h u F R 01.110024.510 05.05002.053=????==∴--μ 1-7.两平行平板相距0.5mm,其间充满流体,下板固定,上板在2Pa 的压强作用下以0.25m/s 匀速移动,求该流体的动力粘度。 [解] 根据牛顿内摩擦定律,得 y u u u u y u u y ττ= 0y ττy 0τττ=0y

工程流体力学课后习题答案(第二版)资料

工程流体力学课后习题答案(第二版)

第一章 绪论 1-1.20℃的水2.5m 3,当温度升至80℃时,其体积增加多少? [解] 温度变化前后质量守恒,即2211V V ρρ= 又20℃时,水的密度31/23.998m kg =ρ 80℃时,水的密度32/83.971m kg =ρ 32 1 125679.2m V V == ∴ρρ 则增加的体积为3120679.0m V V V =-=? 1-2.当空气温度从0℃增加至20℃时,运动粘度ν增加15%,重度γ减少10%,问此时动力粘度μ增加多少(百分数)? [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+==Θ 原原原μρν035.1035.1== 035.0035.1=-=-原 原 原原原μμμμμμΘ 此时动力粘度μ增加了3.5% 1-3.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02y hy g u -=,式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度,h 为水深。试求m h 5.0=时渠底(y =0)处的切应力。 [解] μρ/)(002.0y h g dy du -=Θ )(002.0y h g dy du -==∴ρμ τ 当h =0.5m ,y =0时 )05.0(807.91000002.0-??=τ Pa 807.9=

1-4.一底面积为45×50cm 2,高为1cm 的木块,质量为5kg ,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块运动速度u=1m/s ,油层厚1cm ,斜坡角22.620 (见图示),求油的粘度。 [解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时,等速下滑 y u A T mg d d sin μθ== 001 .0145.04.062 .22sin 8.95sin ????= = δθμu A mg s Pa 1047.0?=μ 1-5.已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律y u d d μτ=,定性绘出切应力沿y 方向的分布图。 [解]

工程流体力学闻德第五章_实际流体动力学基础课后答案

工程流体力学闻德课后习题答案 第五章 实际流体动力学基础 5—1设在流场中的速度分布为u x =2ax ,u y =-2ay ,a 为实数,且a >0。试求切应力τxy 、τyx 与附加压应力p ′x 、p ′y 以及压应力p x 、p y 。 解:0y x xy yx u u x y ττμ????==+= ????? 24x x u p a x μμ?'=-=-?,24y y u p a y μμ?'=-=?, 4x x p p p p a μ'=+=-,4y y p p p p a μ'=+=+ 5-2 设例5-1中的下平板固定不动,上平板以速度 v 沿x 轴方向作等速运动(如图所示),由于上平板运动而引 起的这种流动,称柯埃梯(Couette)流动。试求在这种流动情 况下,两平板间的速度分布。(请将d 0d p x =时的这一流动与在第一章中讨论流体粘性时的流动相比较) 解:将坐标系ox 轴移至下平板,则边界条件为 y =0,0X u u ==;y h =,u v =。 由例5-1中的(11)式可得 2d (1)2d h y p y y u v h x h h μ=-- (1) 当d 0d p x =时,y u v h =,速度u为直线分布,这种特殊情况的流动称简单柯埃梯流动或简单剪切流动。它只就是由于平板运动,由于流体的粘滞性带动流体发生的流动。 当d 0d p x ≠时,即为一般的柯埃梯流动,它就是由简单柯埃梯流动与泊萧叶流动叠加而成,速度分布为 (1)u y y y p v h h h =-- (2) 式中2d ()2d h p p v x μ=- (3) 当p >0时,沿着流动方向压强减小,速度在整个断面上的分布均为正值;当p <0时,沿流动方向压强增加,则可能在静止壁面附近产生倒流,这主要发生p <-1的情况. 5-3 设明渠二维均匀(层流)流动,如图所示。若忽略空气阻力,试用纳维—斯托克斯方程与连续性方程,证明过流断面上的速度分布为2sin (2)2x g u zh z r q m =-,单宽流量3 sin 3gh q r q m =。 解:(1)因就是恒定二维流

工程流体力学 思考题 1~4章

第一章 绪论 1、什么叫流体?流体与固体的区别? 流体是指可以流动的物质,包括气体和液体。 与固体相比,流体分子间引力较小,分子运动剧烈,分子排列松散,这就决定了流体不能保持一定的形状,具有较大流动性。 2、流体中气体和液体的主要区别有哪些? (1) 气体有很大的压缩性,而液体的压缩性非常小; (2) 容器内的气体将充满整个容器,而液体则有可能存在自由液面。 3、什么是连续介质假设?引入的意义是什么? 流体充满着一个空间时是不留任何空隙的,即把流体看作是自由介质。 意义:不必研究大量分子的瞬间运动状态,而只要描述流体宏观状态物理量,如密度、质量等。 4、何谓流体的压缩性和膨胀性?如何度量? 压缩性:温度不变的条件下,流体体积随压力变化而变化的性质。用体积压缩系数βp 表示,单位Pa -1。 膨胀性:压力不变的条件下,流体体积随温度变化而变化的性质。用体积膨胀系数βt 表示,单位K -1。 5、何谓流体的粘性,如何度量粘性大小,与温度关系? 流体所具有的阻碍流体流动,即阻碍流体质点间相对运动的性质称为粘滞性,简称粘性。 用粘度μ来表示,单位N ·S/m 2或Pa ·S 。 液体粘度随温度的升高而减小,气体粘度随温度升高而增大。 6、作用在流体上的力怎样分类,如何表示? (1) 质量力:采用单位流体质量所受到的质量力f 表示; (2) 表面力:常用单位面积上的表面力Pn 表示,单位Pa 。 7、什么情况下粘性应力为零? (1)静止流体 (2)理想流体 第二章 流体静力学 1、流体静压力有哪些特性?怎样证明? (1)静压力沿作用面内法线方向,即垂直指向作用面。 证明:○1流体静止时只有法向力没有切向力,静压力只能沿法线方向; ○2流体不能承受拉力,只能承受压力; 所以,静压力唯一可能的方向就是内法线方向。 (2)静止流体中任何一点上各个方向静压力大小相等,与作用方向无关。 证明: 2、静力学基本方程式的意义和使用范围? 静力学基本方程式:Z+g P ρ=C 或 Z 1+g P ρ1=Z 2+g P ρ2 (1) 几何意义:静止流体中测压管水头为常数

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第一章 绪论 1-1.20℃的水,当温度升至80℃时,其体积增加多少 [解] 温度变化前后质量守恒,即2211V V ρρ= 又20℃时,水的密度3 1/23.998m kg =ρ 80℃时,水的密度32/83.971m kg =ρ 32 1 125679.2m V V == ∴ρρ 则增加的体积为3 120679.0m V V V =-=? 1-2.当空气温度从0℃增加至20℃时,运动粘度ν增加15%,重度γ减少10%,问此时动力粘度μ增加多少(百分数) [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+==Θ 原原原μρν035.1035.1== 035.0035.1=-=-原 原 原原原μμμμμμΘ 此时动力粘度μ增加了% 1-3.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02 y hy g u -=,式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度,h 为水深。试求m h 5.0=时渠底(y =0)处的切应力。 [解] μρ/)(002.0y h g dy du -=Θ )(002.0y h g dy du -==∴ρμ τ 当h =,y =0时 )05.0(807.91000002.0-??=τ Pa 807.9= 1-4.一底面积为45×50cm 2,高为1cm 的木块,质量为5kg ,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块运动速度u=1m/s ,油层厚1cm ,斜坡角 (见图示),求油的粘度。 [解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时,等速下滑

y u A T mg d d sinμ θ= = 001 .0 1 45 .0 4.0 62 . 22 sin 8.9 5 sin ? ? ? ? = = δ θ μ u A mg s Pa 1047 .0? = μ 1-5.已知液体中流速沿y方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律 y u d d μ τ=,定性绘出切应力沿y方向的分布图。 [解] 1-6.为导线表面红绝缘,将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径,长度20mm,涂料的粘度μ=.s。若导线以速率50m/s拉过模具,试求所需牵拉力。() [解] 2 5 3 310 024 .5 10 20 10 8.0 14 .3m dl A- - -? = ? ? ? ? = =π Θ N A h u F R 01 .1 10 024 .5 10 05 .0 50 02 .05 3 = ? ? ? ? = = ∴- - μ 1-7.两平行平板相距,其间充满流体,下板固定,上板在2Pa的压强作用下以s匀速移动,求该流体的动力粘度。 [解] 根据牛顿内摩擦定律,得 dy du /τ μ= y u u u u y u u y τ τ = 0 y τ τ y τ τ τ =0 y

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第二章2-1.已知某种物质的密度ρ=2.94g/cm3,试求它的相对密度d。 解:d=ρ/ρw=2.94(g/cm3)/1(g/cm3)=2.94 2-2.已知某厂1号炉水平烟道中烟气组分的百分数为α(co2)=13.5%,a(SO2)=0.3%, a(O2)=5.2%,a(N2)=76%,a(H2O)=5%。试求烟气的密度。 2-3.上题中烟气的实测温度t=170℃,实测静计压强Pe=1432Pa,当地大气压强Pa=10058Pa。试求工作状态下烟气的密度和运动粘度。 2-4.当压强增量为50000Pa时,某种液体的密度增长0.02%,试求该液体的体积模量。

2-5.绝对压强为3.923×10^5Pa的空气的等温体积模量和等熵体积模量各等于多少? 2-6. 充满石油的油槽内的压强为4.9033×10^5Pa,今由槽中排出石油40kg,使槽内压强降到9.8067×10^4Pa,设石油的体积模量K=1.32×10^9 Pa。试求油槽的体积。 2-7. 流量为50m3/h,温度为70℃的水流入热水锅炉,经加热后水温升到90℃,而水的体胀系数αV=0.000641/℃,问从锅炉中每小时流出多少立方米的水?

2-8. 压缩机压缩空气,绝对压强从9.8067×104Pa升高到5.8840×105Pa,温度从20℃升高到78℃,问空气体积减少了多少? 2-9. 动力粘度为2.9×10^-4Pa·S,密度为678kg/m3的油,其运动粘度等于多少? 解:V=u/ρ=2.9×10^-4/678=4.28×10^-7m2/s 2-10. 设空气在0℃时的运动粘度ν0=13.2×10-6m2/s,密度ρ0=1.29kg/m3。试求在150℃时空气的动力粘度。 2-11. 借恩氏粘度计测得石油的粘度为8.5oE,如石油的密度为ρ=850kg/m3,试求石油的动力粘度。

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