山东建筑大学传输原理习题答案
传输原理
第二章 流体静力学（吉泽升版）
2-1作用在流体上的力有哪两类，各有什么特点? 解:作用在流体上的力分为质量力和表面力两种。质量力是作用在流体内部任何质点上的力，大小与质量成正比，由加速度产生，与质点外的流体无关。而表面力是指作用在流体表面上的力，大小与面积成正比，由与流体接触的相邻流体或固体的作用而产生。
2-2什么是流体的静压强，静止流体中压强的分布规律如何? 解： 流体静压强指单位面积上流体的静压力。
静止流体中任意一点的静压强值只由该店坐标位置决定，即作用于一点的各个方向的静压强是等值的。
2-3写出流体静力学基本方程式，并说明其能量意义和几何意义。 解:流体静力学基本方程为：h P h P P P Z P Z γργ
γ
+=+=+
=+
002
21
1g 或
同一静止液体中单位重量液体的比位能 可以不等，比压强也可以不等，但比位 能和比压强
可以互换，比势能总是相等的。
2-4如图2-22所示，一圆柱体d ＝0.1m ，质量M ＝50kg ．在外力
F ＝520N 的作用下压进容器中，当h=0.5m 时达到平衡状态。求测压管中水柱高度H ＝? 解：由平衡状态可知：
)()
2/()
mg 2
h H g d F +=+ρπ（ 代入数据得H=12.62m
2.5盛水容器形状如图2.23所示。已知hl ＝0.9m ，h2＝0.4m ，h3＝1.1m ，h4＝0.75m ，h5＝1.33m 。求各点的表压强。
解：表压强是指：实际压强与大气压强的差值。
)(01Pa P =
)(4900
)(g 2112Pa h h P P =-+=ρ )(1960)(g 1313Pa h h P P -=--=ρ
)(1960
34Pa P P -==
)(7644
)(g 4545Pa h h P P =--=ρ
2-6两个容器A 、B 充满水，高度差为a 0为测量它们之间的压强差，用顶部充满油的倒U 形管将两容器相连，如图2.24所示。已知油的密度ρ油=900kg ／m 3，h ＝0.1m ，a ＝0.1m 。求两容器中的压强差。
解：记AB 中心高度差为a ，连接器油面高度差为h ，B 球中心与油面高度差为b ；由流体静力学公式知：
gh g 42油水ρρ-=-P h P b)a g 2++=（水ρP P A gb 4水ρ+=P P B
Pa ga P P P P P B A 1.107942=+-=-=?水ρ
2-8一水压机如图 2.26所示。已知大活塞直径D ＝11.785cm ，小活塞直径d=5cm ，杠杆臂长a ＝15cm ，b ＝7.5cm ，活塞高度差h ＝1m 。当施力F1＝98N 时，求大活塞所能克服的载荷F2。
解：由杠杆原理知小活塞上受的力为F 3：a F b F *=*3 由流体静力学公式知：
2
2
23)2/()2/(D F gh d F πρπ=+
∴F 2=1195.82N
2-10水池的侧壁上，装有一根直径d ＝0.6m 的圆管，圆管内口切成a ＝45°的倾角，并在这切口上装了一块可以绕上端铰链旋转的盖板，h=2m ，如图2.28所示。如果不计盖板自重以及盖板与铰链间的摩擦力，问开起盖板的力T 为若干?(椭圆形面积的J C =πa 3b/4)
解：建立如图所示坐标系oxy ，o 点在自由液面上，y 轴沿着盖板壁面斜向下，盖板面为椭圆面，在面上取微元面dA,纵坐标为y ，淹深为h=y * sin θ,微元面受力为
A gy A gh F d sin d d θρρ==
板受到的总压力为
A h A y g A g F c c A
A
γθρθρ====??sin yd sin d F
盖板中心在液面下的高度为 h c =d/2+h 0=2.3m,y c =a+h 0/sin45° 盖板受的静止液体压力为F=γh c A=9810*2.3*πab 压力中心距铰链轴的距离为 ：
22232D F 2d F ?
?
?
??=+?
?
? ??πρπgh
X=d=0.6m,由理论力学平衡理论知，当闸门刚刚转动时，力F 和T 对铰链的力矩代数和为零，
即：
0=-=∑Tx l F M
故T=6609.5N
2-14有如图2.32所示的曲管AOB 。OB 段长L1＝0.3m ，∠AOB=45°，AO 垂直放置，B 端封闭，管中盛水，其液面到O 点的距离L2＝0.23m ，此管绕AO 轴旋转。问转速为多少时，B 点的压强与O 点的压强相同?OB 段中最低的压强是多少?位于何处?
解：盛有液体的圆筒形容器绕其中心轴以等角速度ω旋转时，其管内相对静止液体压强分布为：
z r P P γωρ
-+=2
2
20
以A 点为原点，OA 为Z 轴建立坐标系 O 点处面压强为20gl P P a ρ+= B 处的面压强为gZ P P a B ρωρ
-+=2
r 2
2
其中：Pa 为大气压。21145cos ,45s L L Z in L r -?=?= 当PB=PO 时ω=9.6rad/s OB 中的任意一点的压强为
??
?
???--+=)(2r 222L r g P P a ωρ
对上式求P 对r 的一阶导数并另其为0得到，2
ωg
r =
即OB 中压强最低点距O 处m r
L 15.045sin =?
='
代入数据得最低压强为P min =103060Pa
第三章习题（吉泽升版）
3.1已知某流场速度分布为 ，试求过点(3，1，4)的流线。
44
.045sin 0445sin 1245sin h A J 30c =??? ?
??++?=?-+
=ab
h a b
a d y y l c c ππ
3,3,2-=-=-=z u y u x u z y x
解：由此流场速度分布可知该流场为稳定流，流线与迹线重合，此流场流线微分方程为：
即：
求解微分方程得过点(3,1,4)的流线方程为：
3.2试判断下列平面流场是否连续?
解：由不可压缩流体流动的空间连续性方程（3-19，20）知：
，
当x=0，1，或y=k π （k=0，1，2，……）时连续。
3.4三段管路串联如图3.27所示，直径d 1=100 cm ，d 2=50cm ，d 3＝25cm ，已知断面平均速度v 3＝10m/s ，求v 1,v 2，和质量流量(流体为水)。
解：可压缩流体稳定流时沿程质量流保持不变， 故：
质量流量为：
3.5水从铅直圆管向下流出，如图3.28所示。已知管直径d 1＝10 cm ，管口处的水流速度v I ＝1.8m/s ，试求管口下方h ＝2m 处的水流速度
??
???=-=-1)3(1
)2(33y z y x y x u y x y x cos 3,sin u 3
3==()y
x y y y x
x
x x y x sin 13sin sin 32323-=-=??+??ν
ν
332211Q A v A v A v vA ====s m A A v /625.0v 1
3
31
==m/s 5.22
332==A A
v v ()s A /Kg 490v Q M 33==?=水ρρ
v 2，和直径d 2。
解：以下出口为基准面，不计损失，建立上出口和下出口面伯努利方程：
代入数据得：v2=6.52m/s 由 得:d2=5.3cm
3.6水箱侧壁接出一直径D ＝0.15m 的管路，
如图3.29所示。已知h1＝2.1m ，h2=3.0m,不计任何损失，求下列两种情况下A 的压强。
(1)
管路末端安一喷嘴，出口直径
d=0.075m ；(2)管路末端没有喷嘴。
解：以A 面为基准面建立水平面和A 面的伯努利方程： 以B 面为基准，建立A,B 面伯努利方程：
（1）当下端接喷嘴时，
解得va=2.54m/s, PA=119.4KPa
（2）当下端不接喷嘴时，
解得PA=71.13KPa 3.7
如图
3.30
所示，用毕托管测量气体管
道轴线上的流速
Umax ，毕托管与倾斜(酒
精)微压计相连。已知
d=200mm ，sin α
=0.2，L=75mm ，酒精密度ρ1=800kg
／m 3，气体密度ρ2＝1.66Kg/m 3；Umax=1.2v(v 为平均速度)，求气体质量流量。
g
v P g v
P h a a
2022
2
21++=++γγ2211v A v A =g
v P P h a
A a 2002D 2
1
++=+++γγγ
γa
b A a P g v P
g v h ++=+++2022D 2
22b b a a A v A v =b a v v =
解：此装置由毕托管和测压管组合而成，沿轴线取两点，A(总压测点），测静压点为B ，过AB 两点的断面建立伯努利方程有：
其中ZA=ZB, vA=0,此时A 点测得 的是总压记为PA*，静压为PB 不计水头损失，化简得 由测压管知：
由于气体密度相对于酒精很小，可忽略不计。 由此可得
气体质量流量:
代入数据得M=1.14Kg/s
3.9
如图
3.32
所示，一变直径的管段
AB ，直径
dA=0.2m ，dB=0.4m ，高差h=1.0m ，用压强表
测得PA ＝7x104Pa ，PB ＝4x104
Pa ，用流量计测
得管中流量Q=12m 3
/min ，试判断水在管段中流动
的方向，并求损失水头。
解:由于水在管道内流动具有粘性，沿着流向总水头必然降低，故比较A
和
B
点总水
头可知管内水的流动方向。
g
g v 2v
P Z 2P Z 2
A
A A 2max B
B ++=++
气气
γγ2max B *
A 2
1
P -P v 气ρ=()a
gL cos P -P B *
A 气酒精ρρ-=2
1max cos 2ρρa
gL v =
A v A 2
.1v M max
2
2ρρ==s m v s m v s A v v b a b b a a /592.1,/366.6)/m (60
12Q A 3
==?=
==m
g
v
2.92P 0H 2
a A
A =++=γm
g
v
h 2.52P H 2
b B
B =++=γ
即：管内水由A 向B 流动。
以过A 的过水断面为基准，建立A 到B 的伯努利方程有：
代入数据得，水头损失为hw=4m
第九章 导 热
1. 对正在凝固的铸件来说，其凝固成固体部分的两侧分别为砂型（无气隙）及固液分界面，试列出两侧的边界条件。
解：有砂型的一侧热流密度为 常数，故为第二类边界条件， 即τ＞0时),,,(n
t z y x q T
=??λ
固液界面处的边界温度为常数， 故为第一类边界条件，即 τ＞0时Τw =f(τ)
注：实际铸件凝固时有气隙形成，边界条件复杂，常采用第三类边界条件
3. 用一平底锅烧开水，锅底已有厚度为3mm 的水垢，其热导率λ为1W/(m · ℃)。已知与水相接触的水垢层表面温度为111 ℃。通过锅底的热流密度q 为42400W/m 2，试求金属锅底的最高温度。
解：热量从金属锅底通过水垢向水传导的过程可看成单层壁导热，由公式（9-11）知
C q T 03
2.1271
10342400=??==?-λδ
=?T -=-121t t t 111℃， 得 1t =238.2℃
4. 有一厚度为20mm 的平面墙，其热导率λ为1.3W/(m·℃)。为使墙的每平方米热损失不超
过1500W ，在外侧表面覆盖了一层λ为0.1 W/(m·℃)的隔热材料，已知复合壁两侧表面温 度分布750 ℃和55 ℃，试确定隔热层的厚度。
解：由多层壁平板导热热流密度计算公式（9-14）知每平方米墙的热损失为
15002
2
112
1≤--λδλδT T
15001
.03.102.055
7502
≤+-δ
得mm 8.442≥δ
6. 冲天炉热风管道的内/外直径分别为160mm 和170mm ，管外覆盖厚度为80mm 的石棉隔热层，管壁和石棉的热导率分别为λ1=58.2W/(m ℃)，λ2=0.116W/(m ℃)。已知管道内表面温
w
b a h g v
h g v +++=++2P 2P 02
B 2A
γγ
度为240 ℃ ，石棉层表面温度为40 ℃ ，求每米长管道的热损失。 解：由多层壁圆管道导热热流量公式（9-22）知
C T o 2401=,2.58,33.0,17.0,16.0,40132103=====λm d m d m d C T 116.02=λ
所
以
每
米
长
管
道
的
热
损
失
为
m w l l d d l d d l T T l
n n n
n /6.219718
.5001.0200
14.32116.017.033.02.5816.017.0)40240(14.32)(22
2
31
1231=+??=+-??=+
-=
λ
λπφ
7．解：
查表,00019.01.2-
+=t λ已知C C C t m mm 000975)3001650(2
1
,37.0370=+=
==-
δ 2
/07.833837
.028525
.2)3001650(,285525.297500019.01.2m w T q =?-=?==?+=δλλ
8. 外径为100mm 的蒸汽管道覆盖隔热层采有密度为20Kg/m 3的超细玻璃棉毡，已知蒸汽管外壁温度为400℃，要求隔热层外壁温度不超过50℃，而每米长管道散热量小于163W ，试确定隔热层的厚度。
解：已知.163,50,1.0,400211w L
C t m d C t o
o
<≤==θ
查附录C 知超细玻璃棉毡热导率
C t t o 2252
50
400,08475.000023.0033.0=+=
=+=λ 由圆筒壁热流量计算公式（9-20）知：
163)1
.0()50400(08475.014.32)(2212<-???=?=d l d d l T l
Q n n πλ
得 314.02=d
而=2d δ21+d 得出 m d d 107.0)1.0314.0(2
1
)(2112=-=-=δ 9.
解：UI m mm w 0375.05.372
75
150,845.1123.015==-==?==δφ
356.0)
3.478.52(15.0075.01
4.30375
.0845.121=-????=
?=
T
d d πφδλ
10. 在如图9-5所示的三层平壁的稳态导热中，已测的t 1,t 2,t 3及t 4分别为600℃，500℃，200℃及100℃，试求各层热阻的比例
解：根据热阻定义可知
,q
T
R t ?==
λδ而稳态导热时各层热流量相同，由此可得各层热阻之比为 ∴ )(:)(:)(::433221321t t t t t t R R R t t t ---=
=100：300：100 =1：3：1
11．题略
解：（参考例9-6）4579.03600
*120*10*69.025
.026
≈=
=
-at
x N
查表46622.0)(=N erf ，代入式得)()(0N erf T T T T w w -+=
[]46622.0*)1037293(1037-+=k 3.709≈k 12．液态纯铝和纯铜分别在熔点（铝660℃，铜1083℃）浇铸入同样材料构成的两个砂型中，砂型的密实度也相同。试问两个砂型的蓄热系数哪个大？为什么？
答：此题为讨论题，砂型的蓄热系数反映的是材料的蓄热能力，综合反映材料蓄热和导热能力的物理量，取决于材料的热物性ρλc b =
。
两个砂型材料相同，它们的热导率λ和比热容c 及紧实度都相同，故两个砂型的蓄热系数一样大。
注：铸型的蓄热系数与所选造型材料的性质、型砂成分的配比、砂型的紧实度及冷铁等因素有关！
考虑温度影响时，浇注纯铜时由于温度较纯铝的高，砂型的热导率会增大，比热和密度基本不变，从而使得砂型蓄热系数会有所增大
13．试求高0.3m ，宽0.6m 且很长的矩形截面铜柱体放入加热炉内一小时后的中心温度。已知：铜柱体的初始温度为20℃，炉温1020℃，表面传热系数a=232.6W/（m 2·℃），λ=34.9W/（m·℃）,c=0.198KJ/（Kg·℃），ρ=780Kg/m 3。
解：此题为二维非稳态导热问题，参考例9.8 ，可看成两块无限大平板导热求解，铜柱中心温度最低，以其为原点，以两块平板法线方向为坐标轴，分别为x ，y 轴。则有： 热扩散率5
3
10*26.27800
*10*198.09.34-≈==ρλc a ㎡/s
ρ
λc b =
999.19.343
.0*6.232)(1≈==
λαδx Bi 904.0)
3.0(3600*10*26.2)(2
42
10≈==
-δat
F x 9997.09.3415
.0*6.232)(2≈==
λαδy Bi 62.3)
15.0(3600*10*26.2)(2
52
20≈==
-δat
F y 查9-14得，45.0)(
0=x m θθ，08.0)(0
=y m θθ
钢镜中心的过余温度准则为036.008.0*45.0)()()(
00===y m x m m θθ
θθθθ 中心温度为f m T T +=0036.0θ=0.036*（293-1293）+1293
=1257k=984℃
15．一含碳量W c ≈0.5%的曲轴，加热到600℃后置于20℃的空气中回火。曲轴的质量为7.84Kg ，表面积为870cm 2，比热容为418.7J/(Kg·℃),密度为7840Kg/m 3，热导率为42W/(m·℃)，冷却过程的平均表面传热系数取为29.1W/(m 2·℃)，问曲轴中心冷却到30℃所经历的时间。（原题有误）
解：当固体内部的导热热阻小于其表面的换热热阻时，固体内部的温度趋于一致，近似认为固体内部的温度t 仅是时间τ的一元函数而与空间坐标无关，这种忽略物体内部导热热阻的简化方法称为集总参数法。
通常，当毕奥数Bi<0.1M 时，采用集总参数法求解温度响应误差不大。对于无限大平板M=1，无限长圆柱M=1/2，球体M=1/3。特性尺度为δ=V/F 。
05.021*1.01.0007.010*870*0.42784084
.7*
1.29)(4==<≈=
=-M F V Bi v λ
α
经上述验算本题可以采用此方法计算温度随时间的依变关系。参阅杨世铭编《传热学》第二
版，P105-106,公式（3-29）
τραθθcV
F
f
f e t t t t -=--=00 其中F 为表面积， α为传热系数， τ 为时间，t f 为流体温度， V 为体积。代入数据得：
τ
7
.418*84.710*870*1.294
20
6002030--=--e
?
τ410*712.7581--=e ?τ410*712.758
1
ln --=?5265=τs
第十章
对流换热
1. 某窖炉侧墙高3m ，总长12m ，炉墙外壁温t w =170℃。已知周围空气温度t f =30℃，试求此侧墙的自然对流散热量（热流量）（注：原答案计算结果有误，已改正。） 解：定性温度1002
30
1702t t t f w =+=+=
）（）（℃ 定性温度下空气的物理参数：.w.m 1021.3-1
2
-?=λ℃
1
- ，
1261013.23--?=s m v ，688.0=r P
特征尺寸为墙高 h=3m .则：
9
112
63
2
3
101028.1688.0)
1013.23()100273(3
)30170(81.9g r r ??=???+?-?=?=-Tv
Tl
P G
故 为 湍 流。
查表10-2，得 10.0c = ， 3
1n =
C
m w
39.53
10
21.3504H u 5041028.11.0c u 2231
11n
r r ?-=??===??==∴λαN P G N ）（）（
w 10*72.23017012339.5t t 4f w =-???=-=）（）（A αφ
2. 一根L/d=10的金属柱体，从加热炉中取出置于静止的空气中冷却。试问：从加速冷却的目的出发，柱体应水平还是竖直放置（辐射散热相同）？试估算开始冷却的瞬间两种情况下自然对流表面传热系数之比（均为层流）
解：在开始冷却的瞬间，可以设初始温度为壁温，因而两种情形下壁面温度相同。水平放置时，特征尺寸为柱体外径；竖直放置时，特征尺寸为圆柱长度，L>d 。近似地采用稳态工况下获得的准则式来比较两种情况下自然对流表面传热系数，则有：
(1) 水平放置. 2
3
2
3
1r r g Tv Td g Tv Tl P G ?=?=）（, n
r r P G c Nu 1
11)(= ,
4
153.01==n c
(2) 竖直放置. 23232)(Tv TL g Tv Tl g P G r r ?=?=,n
r r P G c Nu 222)(=,
4
159.02==n c
4
3221121)(59.053.0)()(L
d P G c P G c Nu Nu n
r r n r r == 1:6.110)10
1(59.053.04
32
1
21=?=
=∴L
Nu d
Nu λ
λ
αα 由此可知：对给定情形，水平放置时冷却比较快。所以为了加速冷却，圆柱体应水平放置。
3. 一热工件的热面朝上向空气散热。工件长500mm ，宽200mm ，工件表面温度220℃，室温20℃，试求工件热面自然对流的表面传热系数（对原答案计算结果做了修改） 解：定性温度 1202
20
2202
=+=
+=
f
w t t t ℃ 定性温度下空气的物理参数：
112.1034.3---??=C m w λ ，,.1045.25126--?=s m v 686.0=r P
特征尺寸， m mm L 35.03502
200
500==+=
热面朝上：,1010267.2686.0)
120273()1045.25(35.0)20220(81.96
82
6223>?=?+???-?=?=-r r r P T v TL g P G 故为湍流。
查表得 15.0=c ，
31=λ
46.91)10267.2(15.0)(3/18=??==∴n r r P G c Nu
)(73.835
.01034.346.9122
C m w L Nu ?=??
==-λ
α
4. 上题中若工件热面朝下散热，试求工件热面自然对流表面传热系数 解：热面朝下： 11
5
1010< .0==n c 197.27)10267.2(58.02.08=??=Nu C m w L Nu ?=??==-22595.235 .01034.3197.29λ α 5. 有一热风炉外径D=7m ，高H=42m ，当其外表面温度为200℃，与环境温度之差为40℃，求自然对流散热量（原答案缺少最后一步，已添加） 解：定性温度 C t ?=-+= 1802 ) 40200(200 定性温度下空气的物性参数为： 112.1078.3---??=C m w λ, ,.1049.32126--?=s m v 0681 =r P 依题应为垂直安装，则特征尺寸为H = 42 m. 132 63 231014.4681.0) 273180()1049.32(424081.9?=?+????=??=-r r r P T v TH g P G , 为湍流. 查表得 1.0=c 3 1 = n 27.1590)1014.4(1.0333.013=??=Nu C m w H Nu ?=??==-221.342 1078.327.1590λα 自然对流散热量为 W T T A Q f w 510145.1404271.3)(?=????=-=πα 7. 在外掠平板换热问题中，试计算25℃的空气及水达到临界雷诺数各自所需的板长，取流速v=1m/s 计算，平板表面温度100℃（原答案计算有误，已修改） 解：定性温度为C t t f w m ?=+= += 5.622 25 1002 t (1).对于空气查附录计算得 s m v C /1023.19105.21097.1802.2097.182665.62--??=??? ? ???-+ = m v v R l v l v R e e 62.911023.1910565=???=*=?=-∞∞ (2). 对于水则有 ： s m v C /10462.0105.210415.0478.0478.02665.62--??=??? ? ?? ?-- = m v v l v l v 231.0110 462.0105Re Re 6 5 =???=*=?=-∞∞ 8. 在稳态工作条件下，20℃的空气以10m/s 的速度横掠外径为50mm ，管长为3m 的圆管后，温度增至40℃。已知横管内匀布电热器消耗的功率为1560W ，试求横管外侧壁温（原答案定性温度计算有误，已修改） 解： 采用试算法 假设管外侧壁温为60℃，则定性温度为 C t t t f w ?=+=+=402)2060(2)( 查表得 112..1076.2---??=C m w m λ 1261096.16--?=s m v m 699.0P =r 4 6 31095.21096.16105010Re ?=???==--v Vd 40000Re 4000<<，∴ 618 .0171.0==n c 985.98) 1095.2(171.0Re 618 .04=??==n c Nu C m w d Nu ?=???==--.975.5510 501083.2985.9823 2 λ α )(f w T T A -=αφ 即: C T T w w ?=?-?????=-17.79)20(3105014.3975.5515603 与假设不符，故重新假设，设壁温为C ?80.则定性温度 C t t t f w m ?=+= -= 502 ) 2080(2 )( 查表得 112..1083.2---??=C m w m λ 126.1095.17--?=s m v m ， 698.0=r P 4 6 31079.21095.17105010Re ?=???==--v Vd ， 40000Re 4000<<，∴ 618 .0171.0==n c 49.95)1079.2(171.0Re 618.04=??==n c Nu C m w d Nu ?=???==--.38.5510 501090.249.9523 2 λ α )(f w T T A -=αφ，即：C T T w w ?=?-?????=-80.79)20(3105014.338.5515603 与假设温度误差小于5%，是可取的。即壁面温度为79.80℃. 10. 压力为1.013*105Pa 的空气在内径为76mm 的直管内强制流动，入口温度为65℃，入口体积流量为0.022m 3/s ，管壁平均温度为180℃，试问将空气加热到115℃所需管长为多少？ 解：强制对流定性温度为流体平均温度流体平均温度C T f 0902 115 65=+= ，查查附录F 得 C Kg J C C m w s m p f f 0302126./10009.1,./1013.3,.1010.22??=?=---λνS P P a f rf .105.21,69.06-?==η 4462101067.110 10.22038.014.3022.0076.0>?=????===∴-f v f ef v A q d v vd R 为旺盛湍流。 由于流体温差较大应考虑不均匀物性的影响，应采用实验准则式（10-23或24）计算Nu f 即 3.25,618.0,1800===w rw w P C T η6 10-?S P a . 14 .06 6 3.08.0414 .03 .08 .0)10 3.25105.21(69.0)1067.1(027.0)(027.0--?????==w f rf ef uf P R N ηη =56.397 C m w d N f u 022 ./23.23076 .01013.3397.56=??==-λα 质量流量s Kg q q v m /0214.0972.0022.0.=?==ρ 散热量 J T T C q Q p m 63.1079)65115(10009.10214.0)(.312=-???=-= )()(f w f w T T dl T T A Q -=-=απα )(14.2076 .014.3)90180(23.2363 .1079m l =??-?= 因为 6016.28076 .014.2?==d l ，所以需要进行入口段修正。 入口段修正系数为1.114.2076.01L d 176 .07 .01=? ? ? ??+=? ?? ??+=ε C m ?=?=='21/w 48.2524.231.1αεα ()m L 97.1076 .014.39018048.2563 .1079=??-?= 所需管长： 11. 解：4 .08.0r 0 023.0,N 701.0P 42.5P 30r e u f u r f P R N l C t =====λ α，，时，空水 C wm C wm 0120121067.2,108.61??=??=----空水λλ 25.5)1067.2108.61()701.042.5(P P 2 2 4.04.0r 4.0r =???=??=--空空水水空水λλαα 12．管内强制对流湍流时的换热，若Re 相同，在t f =30℃条件下水的表面传热系数比空气的高多少倍？ 解：定性温度30=f t ℃ 查附录D 得到: 42.5=水f r P C m w 。 水 12.108.61--?=λ 查附录F 得到： 701.0=空气rf P C m w 。空气12.1067.2--?=λ 为湍流，故f Re 相同 4.08 .0Pr Re 023.0水水f f f Nu *= 4.08.0Pr Re 023.0空气空气f f f Nu *= 46.5210 67.210 8.61701.042.5Pr Pr 2 4.04 .02 =??*== ∴ --）（）（空气水空气水 空气水 λλααf f 在该条件下，水的表面传热系数比空气高52.46倍。 第十一章 辐射换热 1． 100W 灯泡中钨丝温度为2800K ，发射率为0.30。（1）若96%的热量依靠辐射方式 散出，试计算钨丝所需要最小面积；（2）计算钨丝单色辐射率最大时的波长 解：（1） 钨丝加热发光, 按黑体辐射发出连续光谱 3.0==εα，()K m W C b ?=2/67.5 %96*10010028004 112 ,1=?? ? ??=ΦA C b ε 将数据代入为：9610028005.67A *0.34 1=?? ? ???A 1=9.2*10-5 ㎡ （2）由维恩位移定律知，单色辐射力的峰值波长与热力学温度的关系 310*8976.2-=T m λm.k ，当T=2800k 时，m λ=1.034*10-6m 3. 一电炉的电功率为1KW ，炉丝温度为847℃，直径为1mm ，电炉的效率（辐射功率与电功率之比）为0.96，炉丝发射率为0.95，试确定炉丝应多长？ 解：由黑度得到实际物体辐射力的计算公式知： 4 13411b 111)100)((96.0*10)100(T Dl C T A C E A E A b b πεεε=====Φ 34 3-10*96.0)100 273847(**10*3.14*5.67*0.95=+l ?m l 607.3= 4. 试确定图11-28中两种几何结构的角系数X 12 解：①由角系数的分解性得：B B X X X ,1)2(,12,1-=+ 由角系数的相对性得： 1,21,11 ,,12 35.1)5.1(B B B B B X X A A X X === A B A B B X X X ,)1(,1,-=+ 1),2(1),2(121 ),2()2(,12 5 5.15.1*5.2B B B B B X X A A X X +++++=== )1(),2(),2(1),2(A B A B B X X X ++++=≠ 所以A B A B B X X X ),2()1(),2(1),2(++++-= 对于表面B 和（1+A ），X=1.5、Y=1.5、Z=2时， 333.1,1==X Z X Y ,查表得 211.0) 1(,=+A B X ，对于表面B 和A ，X=1.5，Y=1.5，Z=1，667.0,1==X Z X Y , 查表得172.0,=A B X ，所以039.0172.0211.0,)1(,1,=-=-=+A B A B B X X X ， 0585.0039.0*2 3 231,,1===B B X X 。对表面（2+B ）和（1+A ），X=1.5，Y=2.5，Z=2，333.1,667.1==X Z X Y ,查表得15.0)1(),2(=++A B X 。对于表面(2+B),A,X=1.5,Y=2.5,Z=1, 667.0,667.1==X Z X Y ,查表得115.0),2(=+A B X , 所以035.0115.015.0),2()1(),2(1),2(=-=-=++++A B A B B X X X ， 0875.0035.0*5.22 5 1),2()2(,1=== ++B B X X ?029.00585.00875.0,1)2(,12,1=-=-=+B B X X X ②由角系数的分解性 1,21,2121 ,22,15 .15.1X X A A X X ===, A A X X X ,2)1(,21,2-=+，对表面2和A ，X=1.5，Y=1，Z=1， 67.0,67.0==X Z X Y ,查表得23.0,2=A X 。对面2和（1+A ），X=1.5，Y=1，Z=2， 33.1,67.0==X Z X Y ， 查表得27.0)1(,2=+A X ?A A X X X ,2)1(,21,2-=+，代入数据得04.01,2=X ，所以 04.01,22,1==X X 5．两块平行放置的大平板的表面发射率均为0.8，温度分别为t 1=527℃和t 2=27℃，板的间距远小于板的宽与高。试计算（1）板1的本身辐射（2）对板1的投入辐射（3）板1的反射辐射（4）板1的有效辐射（5）板2的有效辐射（6）板1与2的辐射换热量 解：由于两板间距极小，可视为两无限大平壁间的辐 射换热，辐射热阻网络如图，包括空间热阻和两个表 面辐射热阻。 ε=α=0.8，辐射换热量计算公式为 （11-29） 24421211 122 ,1/7.1517618 .018.0110030010080067.5111)(q m W E E A b b =-+?? ????????? ??-??? ??=-+-=Φ=εε 2 2222,111111 12,11,1)(q εεεε--=--=Φ= b b E J q J E A 同理 其中J 1和J 2为板1和板2的有效辐射，将上式变换后得 24 1 1 2 ,111/1.194308.08.017.1517 10080067.51m W q E J b =-?-?? ? ???=--=εε 2 4 2 2 2 ,122/4.42538.08.017.1517 10030067.51m W q E J b =-?+?? ? ???=-+=εε 故：（1）板1的本身辐射为 24 111/5.18579 10080067.58.0m W E E b =?? ? ????==ε （2）对板1的投入辐射即为板2的有效辐射 2 21/4.4253m W J G == （3）板1的反射辐射为， ρ1=1- α=0.2 , 211211/68.8505.185791.19430m W E J J G b =-=-==ρρ （4）板1的有效辐射为 2 1/1.19430m W J =（5）板2的有效辐射为 2 2/4.4253m W J =（6）由于板1与2间的辐射换热量为： 2 2,1/7.15176q m W = 6. 设保温瓶的瓶胆可看作直径为10cm 高为26cm 的圆柱体，夹层抽真空，夹层两内表面发射率都为0.05。试计算沸水刚注入瓶胆后，初始时刻水温的平均下降速率。夹层两壁壁温可近似取为100℃及20℃ 解： 1 11111 1111111)(2 14241 2 14241121212 ,1-+ ?? ? ???????? ??-??? ??=-+???? ??????? ??-??? ??= -+-=ΦεεπεεεεT T D T T C A E E A b b b b ，代 入数据得42.12 ,1=Φw ，而T cm t ?=Φ*2,1? V c cm t T ρ2 ,12,1Φ=Φ=?，查附录知100 ℃水的物性参数为()3/g 4.958,.g /22.4m K C K KJ C =?=ρ 代入数据得 410*72.1-=?t T ℃/s 7. 两块宽度为W ，长度为L 的矩形平板，面对面平行放置组成一个电炉设计中常见的辐射系统，板间间隔为S ，长度L 比W 和S 都大很多，试求板对板的角系数 解：（参照例11-1）作辅助线ac 和bd ，代表两个假想面，与1A 、2A 组成一个封闭腔，根据角系数完整性：bd ab ac ab cd ab X X X ,,,1--=，同时可把图形看成两个由三个表面 组成的封闭腔，w w b w s ab bc ac ab X ac ab 222 2,+-+=-+=?1A 对2A 的角系数 w s w b w w b w s X X cd ab -+= +-+-==2222,2,1221 8. 一电炉内腔如图11-29所示，已知顶面1的温度t1=30℃，侧面2（有阴影线的面）的温度为t2=250℃，其余表面都是重辐射面。试求 1）1和2两个面均为黑体时的辐射换热量；（2）1和2两个面为灰体ε1=0.2，ε2=0.8时的辐射换热量 解：将其余四个面看成一个面从而构成一个由三个表面组成的封闭系统 ⑴当1、2两个面均为黑体，另一个表面绝热，系统网络 图如下 先求1对2的角系数 2,1X ： X=4000,Y=5000,Z=3000, 75.0,25.1==X Z X Y ,查表得25.03 *44*5*15.0,15.0212,11,22,1====A A X X X ， ) 1(1 )1(11 1 1,222,1112,1X A X A A X R eq -+ -==， 代入数据得 88.81 =eq R ? 11.0=eq R （eq R 为J 1、J 2之间的当量热阻）， 9.477)27330(*10*67.5484 11=+==-T E b b σw/㎡ 2.4242)273250(*10*67.5484 22=+==-T E b b σ w/ 第一章 流体的主要物理性质 1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？ 答：流体是指没有固定的形状、易於流动的物质。它包括液体和气体。 流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。 2、在图所示的虹吸管中，已知H1=2m ，H2=6m ，管径D=15mm ，如果不计损失，问S 处的压强应为多大时此管才能吸水?此时管内流速υ2及流量Q 各为若干?(注意：管B 端并未接触水面或探入水中) 解：选取过水断面1-1、2-2及水准基准面O-O ，列1-1面(水面)到2-2面的贝努利方程 再选取水准基准面O ’-O ’， 列过水断面2-2及3-3的贝努利方程 (B) 因V2=V3 由式(B)得 5、有一文特利管(如下图)，已知d 1 ?15cm ，d 2=10cm ，水银差压计液面高差?h ??20cm 。若不计阻力损失，求常温(20℃)下，通过文氏管的水的流量。 解：在喉部入口前的直管截面1和喉部截面2处测量静压力差p 1和p 2，则由式 const v p =+22ρ可建立有关此截面的伯努利方程： ρ ρ22 212122p v p v +=+ 根据连续性方程，截面1和2上的截面积A 1和A 2与流体流速v 1和v 2的关系式为 所以 ])(1[)(2212212A A p p v --= ρ 通过管子的流体流量为 ] )(1[)(22 1 22 12A A p p A Q --=ρ )(21p p -用U 形管中液柱表示，所以 074.0))15 .01.0(1(10)1011055.13(2.081.92)1.0(4])(1[)(22 2 2 3332 212'2 =-??-????=--?=πρρρA A h g A Q (m 3/s) 式中 ρ、'ρ——被测流体和U 形管中流体的密度。 如图6-3—17(a)所示，为一连接水泵出口的压力水管，直径d=500mm ，弯管与水准的夹角45°，水流流过弯管时有一水准推力，为了防止弯管发生位移，筑一混凝土镇墩使管道固定。若通过管道的流量s ，断面1-1和2-2中心点的压力p1相对=108000N/㎡，p2相对=105000N/㎡。试求作用在镇墩上的力。 [解] 如图6—3—17(b)所示，取弯管前後断面1—1和2-2流体为分离体，现分析分离体上外力和动量变化。 图 虹吸管 第二章 流体静力学（吉泽升版） 2-1作用在流体上的力有哪两类，各有什么特点? 解:作用在流体上的力分为质量力和表面力两种。质量力是作用在流体内部任何质点上的力，大小与质量成正比，由加速度产生，与质点外的流体无关。而表面力是指作用在流体表面上的力，大小与面积成正比，由与流体接触的相邻流体或固体的作用而产生。 2-2什么是流体的静压强，静止流体中压强的分布规律如何? 解： 流体静压强指单位面积上流体的静压力。 静止流体中任意一点的静压强值只由该店坐标位置决定，即作用于一点的各个方向的静压强是等值的。 2-3写出流体静力学基本方程式，并说明其能量意义和几何意义。 解:流体静力学基本方程为：h P h P P P Z P Z γργ γ +=+=+ =+ 002 21 1g 或 同一静止液体中单位重量液体的比位能 可以不等，比压强也可以不等，但比位 能和比压强 可以互换，比势能总是相等的。 2-4如图2-22所示，一圆柱体d ＝0.1m ，质量M ＝50kg ．在外 力F ＝520N 的作用下压进容器中，当h=0.5m 时达到平衡状态。求测压管中水柱高度H ＝? 解：由平衡状态可知： )()2/() mg 2 h H g d F +=+ρπ（ 代入数据得H=12.62m 2.5盛水容器形状如图2.23所示。已知hl ＝0.9m ，h2＝0.4m ，h3＝1.1m ，h4＝0.75m ，h5＝1.33m 。求各点的表压强。 解：表压强是指：实际压强与大气压强的差值。 )(01Pa P = )(4900)(g 2112Pa h h P P =-+=ρ )(1960)(g 1313Pa h h P P -=--=ρ )(1960 34Pa P P -== )(7644 )(g 4545Pa h h P P =--=ρ 1.d 2.c 3.a （题目改成单位质量力的国际单位） 4.b 5.b 6.a 7.c 8.a 9.c （不能承受拉力） 10.a 11.d 12.b(d 为表现形式) 13. 解：由体积压缩系数的定义，可得： ()()69 669951000101d 15101/Pa d 1000102110 p V V p β----?=-=-?=??-? 14. 解：由牛顿内摩擦定律可知， d d x v F A y μ= 式中 A dl π= 由此得 d 8.57d x v v F A dl N y μμπδ ==≈ 1.a 2.c 3.b 4.c 5. 解： 112a a p p gh gh gh p ρρρ=++=+汞油水 12 2 2 0.4F gh gh d h m g ρρπρ++?? ??? ==油水 （测压计中汞柱上方为标准大气压，若为真空结果为1.16m ） 6．解：（测压管中上方都为标准大气压） （1） ()()13121a a p p g h h g h h p ρρ=+-=-+油水 ρ=833kg/m 3 （2） ()()13121a a p p g h h g h h p ρρ=+-=-+油水 h 3=1.8m. 220.1256m 2 D S π== 31=Sh 0.12560.50.0628V m =?=水 ()331=S 0.1256 1.30.16328V h h m -=?=油 7．解：设水的液面下降速度为为v ，dz v dt =- 单位时间内由液面下降引起的质量减少量为：2 4 d v πρ 则有等式：2 24 d v v πρ =，代入各式得： 20.50.2744 dz d z dt πρ-=整理得： 12 0.5 2 0.2740.2744 t d z dz dt t πρ --==?? 附件2： 本科毕业设计说明书 （本科毕业论文） 题 目：空腹桁架钢框架结构 受力性能分析及试验研究 院 （部）专 班 级： 土木013 姓 名： 张三 学 号： 2001888888 指导教师： 张九光 完成日期： 2005年6月30日 目 · ················ ····························Ⅲ ABSTRACT ·······································Ⅳ 1 前 言 1.1 空腹桁架钢框架的特点及研究意义....................1 1.2 空腹桁架钢框架的研究现状..............................................3 1.3 现有研究的不足及本文的研究内容. (5) 2 空腹桁架钢框架有限元建模及验证 2.1 引言..................................................................8 2.2 弹塑性分析方法简介...................................................12 2.3 ANSYS 在空腹桁架钢框架弹塑性分析中的应用............................18 2.4 ANSYS 分析模型正确性检验............................................20 2.4.1 ANSYS 分析模型概述.........21 2.4.1.1 ANSYS ........21 2.5 小结. (21) 3 3.1 引言.................................................................23 3.2 空腹桁架钢框架与普通钢框架力学性能对比...............................26 3.3 影响空腹桁架钢框架力学性能的因素. (29) 4 空腹桁架钢框架极限承载力试验研究 4.1 试验目的·····························································30 4.2 模型设计依据·························································32 4.3 试验概况·····························································35 4.4 试验过程描述·························································38 4.5 试验结果························· 1、什么是连续介质，在流体力学中为什么要建立连续介质这一理论模型？ 答：（1）连续介质是指质点毫无空隙的聚集在一起，完全充满所占空间的介质。 （2）引入连续介质模型的必要性：把流体视为连续介质后，流体运动中的物理量均可以看为空间和时间的连续函数，就可以利用数学中的连续函数分析方法来研究流体运动，实践表明采用流体的连续介质模型，解决一般工程中的流体力学问题是可以满足要求的。 1-9 一只某液体的密度为800kg/,求它的重度及比重。 解: 重度：γ=ρg=800*9.8=7840kg/(˙) 比重：ρ/=800/1000=0.8 注：比重即相对密度。液体的相对密度指该液体的密度与一个大气压下4℃水的密度（1000kg/）之比---------------------------------------------课本p4。 1-11 设烟气在标准状态下的密度为1.3kg/m3，试计算当压力不变温度分别为1000℃和1200℃时的密度和重度 解：已知：t=0℃时，0=1.3kg/m3,且= 则根据公式 当t=1000℃时，烟气的密度为 kg/m3=0.28kg/m3烟气的重度为 kg/m3=2.274kg/m3 当t=1200℃时，烟气的密度为 kg/m3=0.24kg/m3烟气的重度为 kg/m3=2.36kg/m3 1—6 答：绝对压强：以绝对真空为起点计算的压力，是流体的实际，真实压力，不随大气压的变化而变化。 表压力：当被测流体的绝对压力大于外界大气压力时，用压力表进行测量。压力表上的读数（指示值）反映被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。既：表压力=绝对压力-大气压力真空度：当被测流体的绝对压力小于外界大气压力时，采用真空表测量。真空表上的读数反映被测流体的绝对压力低于大气压力的差值，称为真空度。既：真空度=︱绝对压力-大气压力︱=大气压力-绝对压力 1-8 1 物理大气压（atm）= 760 mmHg = 1033 2 mm H2O 1 物理大气压（atm） = 1.033 kgf/cm 2 = 101325 Pa 1mmH20 = 9.81 Pa 1-21 已知某气体管道内的绝对压力为117kPa，若表压为70kPa，那么该处的绝对压力是多少（已经当地大气压为98kPa），若绝对压力为68.5kPa 时其真空度又为多少？ 解：P 绝=P 表+P 大气 =70kPa+98kPa =168kPa P 真=-(P 绝-P 大气) =-(68.5kPa-98kPa) =29.5kPa 1、气体在什么条件下可作为不可压缩流体？ 答：对于气体，在压力变化不太大（压力变化小于10千帕）或流速 山东建筑大学本科毕业设计说明书外文文献及翻译格式模 版1 附件3： （本科毕业论文）文献、资料题目： 院（部） 专 班 姓名：张三 学号： 指导教师：张九光 翻译日期：2005.6.30 ，the National Institute of Standards and Technology (NIST) has been working to develop a new encryption standard to keep government information secure ．The organization is in the final stages of an open process of selecting one or more algorithms ，or data-scrambling formulas ，for the new Advanced Encryption Standard (AES) and plans to make adecision by late summer or early fall ．The standard is slated to go into effect next year ． AES is intended to be a stronger ，more efficient successor to Triple Data Encryption Standard (3DES)，which replaced the aging DES ，which was cracked in less than three days in July 1998． 附件3： （本科毕业论文）文献、资料题目： 院（部） 专 班 姓名：张三 学号： 指导教师：张九光 翻译日期：2005.6.30 ，the National Institute of Standards and Technology (NIST) has been working to develop a new encryption standard to keep government information secure ．The organization is in the final stages of an open process of selecting one or more algorithms ，or data-scrambling formulas ，for the new Advanced Encryption Standard (AES) and plans to make adecision by late summer or early fall ．The standard is slated to go into effect next year ． AES is intended to be a stronger ，more efficient successor to Triple Data Encryption Standard (3DES)，which replaced the aging DES ，which was cracked in less than three days in July 1998． “Until we have the AES ，3DES will still offer protection for years to come ．So there is no need to immediately switch over ，”says Edward Roback ， acting chief of the computer security division at NIST and chairman of the AES selection committee ．“What AES will offer is a more efficient algorithm ．It will be a federal standard ，but it will be widely implemented in the IT community ．” According to Roback ，efficiency of the proposed algorithms is measured by how fast they can encrypt and decrypt information ，how fast they can present an encryption key and how much information they can encrypt ． The AES review committee is also looking at how much space the algorithm takes up on a chip and how much memory it requires ．Roback says the selection of a more efficient AES will also result in cost savings and better use of resources ． “DES w as designed for hardware implementations ，and we are now living in a world of much more efficient software ，and we have learned an awful lot about the design of algorithms ，”says Roback ．“When you start multiplying this with the billions of implementations done daily ，the saving on overhead on the networks will be enormous ．” …… 第一章习题参考答案（仅限参考） 1.d 2.c 3.a（题目改成单位质量力的国际单位） 4.b 5.b 6.a 9. c （不能承受拉力）10.a 11.d 12.b（d为表 现形式） 13?解：由体积压缩系数的定义，可得: 14?解：由牛顿内摩擦定律可知, A f dl ■ dVx . v F = J A x - Ldl — : 8.57N 7.c 8.a 1 dV V dp 1 995 — 1000 103 1000 10“__106__ -5 10^1/Pa 式中 由此得 dy dy & 第二章参考习题答案（仅限参考）1.a 2.c 3.b 4.c 5?解:P厂P a ‘油g0 、水gh?二'汞gh P a 兀h =—F p 7油gh< ?水gh, 2 r d =0.4m Pg （测压计中汞柱上方为标准大气压，若为真空结果为1.16m ) 6?解：(测压管中上方都为标准大气压) (1)P l = P a '油g h3 - ?水 g ?-h i P a 3 p =833kg/m3 (2)P 厂P a '油g % 一0 二 ^水g h, - h l P a h3=1.8m. D2 2 S 0.1256m 2 V水=S0 =0.1256 0.5 = 0.0628m3 V由=S h^h^ 7-0.1256 1.^0.16328m3 7 ?解：设水的液面下降速度为为dz V, V =-一 dt 3T 单位时间内由液面下降引起的质量减少量为：V「一 4 则有等式：v^2"，代入各式得: 4 豈汙巾274」5整理得: -P 二 d2 1 t z°5dz=0.274 dt =0.274t 2 0 2-1作用在流体上的力有哪两类，各有什么特点？ 解:作用在流体上的力分为质量力和表面力两种。质量力是作用在流体内部任何质点上的力， 大小与质量成正比，由加速度产生，与质点外的流体无关。而表面力是指作用在流体表面上的力，大小与面积成正比，由与流体接触的相邻流体或固体的作用而产生。 2-2什么是流体的静压强，静止流体中压强的分布规律如何？ 解：流体静压强指单位面积上流体的静压力。 静止流体中任意一点的静压强值只由该店坐标位置决定，即作用于一点的各个方向的静压强 是等值的。 2-3写出流体静力学基本方程式，并说明其能量意义和几何意义。 解:流体静力学基本方程为：乙E z2豆或P P0gh P0h 同一静止液体中单位重量液体的比位能可以不等，比压强也可以不等，但比位能和比压强 可以互换，比势能总是相等的。 2-4如图2-22所示，一圆柱体d= 0.1m，质量M = 50kg .在外 力F= 520N的作用下压进容器中，当h=0.5m时达到平衡状态。求测压管中水柱高度H = ? 解：由平衡状态可知：(F一mg2)g(H h) (d/2) 代入数据得H=12.62m 2.5盛水容器形状如图2.23所示。已知hl = 0.9m, 1.33m。求各点的表压强。 解：表压强是指：实际压强与大气压强的差值。 P 0(Pa) P2 P gg h2) 4900(Pa) BP g(h3 hj 1960(Pa) F4 P3 1960(Pa) F5 P4 g(h5 h4)7644(Pa)J:u~ i 二 =■ ■_- i— 1 — 用 1.21 h2= 0.4m, h3= 1.1m, h4= 0.75m, h5 = 一、 填空题 1、有某种液体，质量为m ，其在x 轴向的质量力可以表达为 。 2、流体的静压强方向是沿着作用面的 方向。 3、连续流体中，流场中各点的流速方向沿流线在该点的 方向。 4．绝对静止流体中的等压面形状为 。 5．已知流体中某点的绝对压强为16米水柱，则该压强相当于 Pa. 6．一段粗管和一段细管串连输水，当流量由小变大的时候， 管中的流体将首 先转变为湍流。 7．质量浓度梯度是扩散传质的动力，A 组分的质量浓度梯度可以表达为 。 8．有运动粘性系数为)/(1045.252 6s m -?的空气，以s m /60的速度掠过长为0.4m 的 平板表面。则速度边界层内的空气在平板尾部的流动状态是 流。 9、某种流体的动力粘性系数s Pa ?=005.0μ，重度3/8330m N =γ，则该流体的运 动粘性系数=ν s m /2 。 10、静止流体中，某点的压强各方向上大小 。 11、 换热过程中总是伴随着能量形式的转变。 12．随 的升高，液体的粘度将减小，气体的粘度将增大。 13．质量传输的动力是 的存在。 14．如图1所示，水位H 米的水箱下有一球形 盖，直径为d 米，用4个螺栓与水箱连接。 设水的重度为γ。则每个螺栓所受到的拉力 为 N. 15．内径为d 的管路内流过30 ， 管内壁温度为20℃。则流体与管内壁单位时间内单位面积上的对流换热量的表达式是 =q (2/m W )。 15．流体中某点的压强为3.4工程大气压，该压强值相当于 Pa 。 16．当=a 时，流场y ax u x sin 3=，y x u y cos 2=才可以连续。 17．若有一灰体表面的黑度为0.8，当其表面温度为227℃时，辐射力的大小为 2/m W 。 18.当温度不变时，流体的体积随压强的变化而变化的特性称为流体的 。 19.流体静压强的方向沿作用面的 方向。 20.流场中一条流线上某点的速度方向与流线在该点的 重合。 21.流体流动可以分为两种流态，分别称为 和 。 22.三维非稳态温度场中，温度的数学表达通式为 。 23.大多数物质的导热系数与温度的关系可认为是直线关系，其数学表达式 为 。 24.是指流体各部分间发生宏观相对位移时，冷热流体相互掺混所引起的热量传递现象。 25.物体单位时间内、单位表面积上辐射出去的全部波长范围的电磁波称为该物体在此 温度下的 。 26.扩散传质中，质量传递的根本原因是因为 不为零。 27.铸件时效过程中金属组织的均匀化过程属于 传质过程。 28. 粘性是流体的各部分之间具有 时，所表现出来的一种性质。 29.质量力是作用在流体内部各质点上的力，是由 所产生的，其大小与质点 的质量成正比。 30. 绝对静止流体中的等压面形状为 。 31.液体中一点的流体静压强在各个方向大小 。 毕业设计 题目：某单位办公楼设计院（部）：土木工程学院 专业：土木工程 班级： 姓名：陶双 学号： 指导教师：陶双 完成日期： 目录摘要V 前言1 第一部分结构设计2 1 设计资料2 2荷载标准值的计算2 2.1 恒荷载标准值3 2.1.1 屋面3 2.1.2 楼面3 2.1.3屋面框架节点集中荷载标准值4 2.1.4楼面框架节点集中荷载标准值5 2.2 活荷载标准值5 2.2.1 屋面5 2.2.2 楼面5 2.2.3 风荷载标准值6 3材料计算指标6 4对梁尺寸的验算7 4.1次梁截面尺寸验算7 4.2 主梁截面尺寸验算8 4.3 柱截面尺寸验算8 4.3.1内柱8 4.3.2 外柱9 4.4柱的线刚度计算10 5 框架内力计算11 5.1 恒荷载作用11 5.2 活荷载的内力计算14 5.3 风荷载作用下的框架内力17 5.3.1风荷载作用框架的内力本风压值17 5.3.2用D值法列表计算18 6 风荷载作用下的侧移验算21 7 荷载组合与内力组合22 7.1横梁内力组合表22 7.2柱内力组合27 8 框架梁柱配筋30 8.1 横梁配筋32 8.1.1 正截面受弯承载力计算32 8.1.2 斜截面受剪承载力计算33 8.2次梁配筋设计(按塑性内力重分布计算)34 8.2.1 次梁正截面承载力计算35 8.2.2次梁斜截面承载力计算35 8.3框架柱配筋36 8.3.1外柱配筋计算表36 8.3.2内柱配筋计算表37 8.3.3框架柱的抗剪承载力计算和箍筋配置38 9 楼面板的配筋计算36 9.1楼面的配筋计算38 9.1.1 按弹性理论计算区格的弯矩39 9.1.2截面设计42 10 楼梯设计41 10.1 踏步板（TB—1）的计算43 10.2 平台板设计44 10.3 平台梁设计45 11 基础设计44 11.1 外柱基础设计46 11.2 内柱基础的计算46 第二部分施工设计部分48 12 编制依据48 13 工程概况51 13.1 总体概况51 13.2 设计概况52 13.2.1 建筑设计52 13.2.2 结构设计52 13.3 工程、水文及气象概况53 13.4 施工条件53 13.5 工程特点53 13.6 主要分项工程工程量54 第一章 1-9解 3/78408.9800m N g =?==ργ 8.01000 800 =比重 1-10解 3 3 /kg 1358010 5006790m V m =?== -ρ 3/1330848.913580m N g =?==ργ 1-11解 273 10 t t += ρρ 31000/279.027******* .1m kg =+ = ρ 31200/241.0273 120013 .1m kg =+ = ρ 或 RT P =ρ C R p T == ρ 221100T T T ρρρ== 31 01/279.01000 273273 3.1m kg T T =+?= = ρρ 32 02/241.01200 273273 3.1m kg T T =+?= = ρρ 1-12解 T V V V P T V V t V ?-=? ? ? ????= 1111α 423.1200 273400 2731212=++==T T V V 增大了0.423倍。 1-13解 ?? ? ?? +=27310t v v t s m t v v t /818.5273 90027325 27310=+= ? ? ? ??+= 1-14解 RT P =ρ K m K mol J K mol L atm K s m T P R /27.29/31.8/082.0/05.287273 293.110132522=?=??=?=?== ρ 1-15解 RT P = ρ ()33 111/774.020*********.65m kg RT P =+??==ρ () 33 222/115.137273287102.99m kg RT P =+??==ρ 1-20解 dP dV V P 1- =α 7 9 0210210 5.0%1?=?= -=-P P dP 1-18解 2 2 2111T V P T V P = 2.020 27379273100792.610032.15 5122112=++???=?=T T P P V V 111128.02.0V V V V V V -=-=-=? 体积缩小了0.8倍。 1-19解 C PV k = nRT PV = 第一章 流体的主要物理性质 1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？ 答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。它包括液体和气体。 流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。 2、在图3.20所示的虹吸管中，已知H1=2m ，H2=6m ，管径D=15mm ，如果不计损失，问S 处的压强应为多大时此管才能吸水?此时管内流速υ2及流量Q 各为若干?(注意：管B 端并未接触水面或探入水中) 解：选取过水断面1-1、2-2及水平基准面O-O 1-1面(水面)到2-2面的贝努利方程 再选取水平基准面O ’-O ’， 列过水断面2-2及3-3的贝努利方程 (B) 因V2=V3 由式(B)得 图3.20 虹吸管 g p H g p a 22022 2121υ γ υ γ + + =+ + g p p a 22222υ γ γ + + =g p g p H H a 202)(2322 221υγυ γ+ +=+++g g p 2102823222υ υ γ + =+ + ) (28102水柱m p =-=γ ) (19620981022a p p =?=) /(85.10)410(8.92)2( 222s m p p g a =-?=-- =γ γ υ ) /(9.1)/(0019.085.104 )015.0(32 22s L s m A Q ==??= =πυ 5、有一文特利管(如下图)，已知d 1 =15cm ，d 2=10cm ，水银差压计液面高差?h =20cm 。若不计阻力损失，求常温(20℃)下，通过文氏管的水的流量。 解：在喉部入口前的直管截面1和喉部截面2处测量静压力差p 1和p 2，则由式 const v p =+22ρ可建立有关此截面的伯努利方程： ρ ρ22 212122p v p v +=+ 根据连续性方程，截面1和2上的截面积A 1和A 2与流体流速v 1和v 2的关 系式为 2211v A v A = 所以 ])(1[)(2212212A A p p v --= ρ 通过管子的流体流量为 ] )(1[) (22 1 2212A A p p A Q --=ρ )(21p p -用U 形管中液柱表示，所以 074.0) )15.01.0(1(10)1011055.13(2.081.92)1.0(4])(1[)(22 2 2 3332212'2 =-??-????=--?=πρρρA A h g A Q (m 3 /s) 式中 ρ、'ρ——被测流体和U 形管中流体的密度。 本科毕业设计说明书 题目：某高校教学楼设计 （方案五） 院（部）：土木工程学院 专业：土木工程 班级：土木143 姓名： 学号： 指导教师：夏风敏 完成日期：2018年5月26日 目录 摘要--------------------------------------------------------------------------------------- V 1 建筑设计 ---------------------------------------------------------------------------- - 1 - 1.1建筑设计概况 ---------------------------------------------------------------------------------- -1- 1.2建筑平面设计 ---------------------------------------------------------------------------------- -1- 1.3建筑立面设计 ---------------------------------------------------------------------------------- -2- 1.4建筑构造与做法 ------------------------------------------------------------------------------- -3- 1.4.1 一层地面做法 ---------------------------------------------------------------------------- - 3 - 1.4.2 二~五层楼面做法------------------------------------------------------------------------ - 3 - 1.4.3 内、外墙面做法 ------------------------------------------------------------------------- - 4 - 1.4.4 台阶、散水及屋面做法 ---------------------------------------------------------------- - 4 - 2 结构选型及结构布置 ------------------------------------------------------------- - 5 - 2.1材料选择----------------------------------------------------------------------------------------- -5- 2.2板、梁、柱截面尺寸估算 ------------------------------------------------------------------- -6- 2.2.1 板厚确定 ---------------------------------------------------------------------------------- - 6 - 2.2.2 梁尺寸确定 ------------------------------------------------------------------------------- - 6 - 2.2.3 柱截面确定 ------------------------------------------------------------------------------- - 6 - 2.3结构计算简图 ---------------------------------------------------------------------------------- -8- 2.3.1 计算简图的确定 ------------------------------------------------------------------------- - 8 - 2.3.2 截面参数计算 ---------------------------------------------------------------------------- - 8 - 3 荷载计算 ---------------------------------------------------------------------------- - 9 - 3.1构件自重计算 ---------------------------------------------------------------------------------- -9- 3.1.1 板 ------------------------------------------------------------------------------------------- - 9 - 3.1.2 梁 ----------------------------------------------------------------------------------------- - 10 - 3.1.3 墙 ----------------------------------------------------------------------------------------- - 10 - 3.1.4 柱 ----------------------------------------------------------------------------------------- - 10 - 第二章 流体静力学（吉泽升版） 2-1作用在流体上的力有哪两类，各有什么特点? 解:作用在流体上的力分为质量力和表面力两种。质量力是作用在流体内部任何质点上的力，大小与质量成正比，由加速度产生，与质点外的流体无关。而表面力是指作用在流体表面上的力，大小与面积成正比，由与流体接触的相邻流体或固体的作用而产生。 2-2什么是流体的静压强，静止流体中压强的分布规律如何? 解： 流体静压强指单位面积上流体的静压力。 静止流体中任意一点的静压强值只由该店坐标位置决定，即作用于一点的各个方向的静压强是等值的。 2-3写出流体静力学基本方程式，并说明其能量意义和几何意义。 解:流体静力学基本方程为：h P h P P P Z P Z γργγ+=+=+=+002 21 1g 或 同一静止液体中单位重量液体的比位能 可以不等，比压强也可以不等，但比位 能和比压强可以互换，比势能总是相等的。 2-4如图2-22所示，一圆柱体d ＝0.1m ，质量M ＝50kg ．在外 力F ＝520N 的作用下压进容器中，当h=0.5m 时达到平衡状态。 求测压管中水柱高度H ＝? 解：由平衡状态可知：)()2/()mg 2 h H g d F +=+ρπ（ 代入数据得H=12.62m 2.5盛水容器形状如图2.23所示。已知hl ＝0.9m ，h2＝0.4m ，h3＝1.1m ，h4＝0.75m ，h5＝ 1.33m 。求各点的表压强。 解：表压强是指：实际压强与大气压强的差值。 )(01Pa P = )(4900)(g 2112Pa h h P P =-+=ρ )(1960)(g 1313Pa h h P P -=--=ρ )(196034Pa P P -== )(7644)(g 4545Pa h h P P =--=ρ 冶传第一章习题答案 1-1如图，质量为1.18×102㎏的平板尺寸为b×b=67×67㎝2，在厚δ=1.3 ㎜的油膜支承下以u=0.18m/s 匀速下滑，问油的粘度系数为多少？ 解：如图所示： 2324 sin 5 1.18109.81 1.310sin 137.16/6767100.18 F u A F mg mg N s m Au μδ θθδ μ--==??? ??∴= =??? 1-2一平板在距另一平板2㎜处以0.61m/s 的速度平行移动，板间流 体粘度为 2.0×10-3N·s/m 2,稳定条件下粘性动量通量为多少？粘性力又是多少？两者方向如何？以图示之。 解：粘性动量通量τ与粘性切应力'τ大小相等 τ='τ= 31230.61 2.010 6.110/210 F u N m A d μ---==??=?? 1-3圆管中层流速分布式为)1(22 R r u u m x -=求切应力在r 方向上的分布， 并将流速和切应力以图示之。 解：2222x m m du F r r u u A dr R R τμμμ= ==-= 1-4 221/0.007/T m cm s ρν=＝，的水在水平板上流动，速度分布为 33(/)x u y y m s =-求： （1） 在1x x =处板面上的切应力； （2） 在11x x y mm == ，处于x 方向有动量通量存在吗？若有，试 计算其值。 （3） 在11x x y mm == ，处的粘性动量通量。 'τ τ 快板 慢板 快流层 u 解：（1） 2) 40 32 (330.0071010003 2.110/y x y du F y A dy N m τρυρυ=-=-= ==-=???=? （2）3 310310/0x y u m s --=?≠ ∴在x=x 1,y=1mm 处于x 方向有动量通量存在 232321000(310)9.010/x x p x Au tu mv u N m ρτρ--???= ==??=? （3）粘性动量通量 433 '210 10000.007103 2.110/x y F A du N m dy ρυτ---===???=? 1-5如上题，求x=x 1,y=1m 处两种动量通量，并与上题相比较。 解：当x=x 1,y=1m 时， 动量通量 232321000(311) 4.010/p x u N m τρ==??-=? 粘性动量通量 '42 1 10000.00710(33)0/x y du F N m A dy τρυ-====???-= 1-6在间距为3㎝的平行板正中有一极薄平板以3.0m/s 的速度移动，两间隙间为两种不同粘性的流体，其中一流体的粘度为另一流体粘度的两倍，已测知极薄平板上、下两面切应力之和为44.1N/㎡，在层流及速度线性分布条件下，求流体的动力粘度。 解：设一流体粘度为1μ，另一流体粘度为2μ，且212μμ= 由题意可知 21 44.1u u y y μμ+= 又3/u m s =,232 10m y -=? 附件2 ：本科毕业设计说明书（本科毕业论文）题目：空腹桁架钢框架结构 受力性能分析及试验研究 院（部）：土木工程学院 专 业：土木工程班 级：土木013姓 名：张三学号：2001888888 指导教师：张九光 完成日期：2005年6月30日 一级标题，黑体，4号。两字间空2 格。后面的“结论”、“谢辞”、“附 录”中，两字间均空2格小三，宋体小初，黑体。题目必须二选一：要么是 设计说明书， 要么是论文 四号，宋体，写全称，下同正式打印时， 将此删除 摘要..................................................................ⅢABSTRACT ............................................................Ⅳ1前言1.1空腹桁架钢框架的特点及研究意义. (1) 1.2空腹桁架钢框架的研究现状 (3) 1.3现有研究的不足及本文的研究内容········································52空腹桁架钢框架有限元建模及验证 2.1引言 (8) 2.2弹塑性分析方法简介 (12) 2.3ANSYS 在空腹桁架钢框架弹塑性分析中的应用 (18) 2.4ANSYS 分析模型正确性检验 (20) 2.4.1ANSYS 分析模型概述 (21) 2.4.1.1ANSYS 分析模型概述 (21) 2.5小结·································································213空腹桁架钢框架受力性能有限元分析 3.1引言 (23) 3.2空腹桁架钢框架与普通钢框架力学性能对比 (26) 3.3影响空腹桁架钢框架力学性能的因素·····································294空腹桁架钢框架极限承载力试验研究 4.1试验目的 (30) 4.2模型设计依据 (32) 4.3试验概况 (35) 4.4试验过程描述 (38) 4.5试验结果·····························································45宋体，小4号， 1.5倍行距 目录最多列至三级标题。下级标题依次比上 级标题缩进1格目录及中外文摘要的页码使用Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ……等符号连续编排，字体材料加工冶金传输原理习题答案(吴树森版)
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