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流体力学答案
篇一:
流体力学第二版课后习题答案
第一章习题答案
选择题(单选题)
1.1按连续介质的概念,流体质点是指:
(d)
(a)流体的分子;(b)流体内的固体颗粒;(c)几何的点;(d)几何尺寸同流动空间相比是极小量,又含有大量分子的微元体。
1.2作用于流体的质量力包括:
(c)
(a)压力;(b)摩擦阻力;(c)重力;(d)表面张力。
1.3单位质量力的国际单位是:
(d)
(a)N;(b)Pa;(c)N/kg;(d)m/s2。
1.4与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是:
(b)
(a)剪应力和压强;(b)剪应力和剪应变率;(c)剪应力和剪应变;(d)剪应力和流速。
1.5水的动力黏度μ随温度的升高:
(b)
(a)增大;(b)减小;(c)不变;(d)不定。
1.6流体运动黏度?
的国际单位是:
(a)
(a)m/s2;(b)N/m2;(c)kg/m;(d)N?
s/m2。
1.7无黏性流体的特征是:
(c)
(a)黏度是常数;(b)不可压缩;(c)无黏性;(d)符合
p
?
RT。
?
1.8当水的压强增加1个大气压时,水的密度增大约为:
(a)
(a)1/201X0;(b)1/10000;(c)1/4000;(d)1/201X。
1.9水的密度为1000kg/m,2L水的质量和重量是多少?
解:
m?
?
V?
1000?
0.002?
2(kg)
G?
mg?
2?
9.807?
19.614(N)
3
答:
2L水的质量是2kg,重量是19.614N。
1.10体积为0.5m的油料,重量为4410N,试求该油料的密度是多少?
解:
?
?
mV?
GgV
?
44109.807
0.5
3
3
?
899.358(kg/m)
3
答:
该油料的密度是899.358kg/m。
1.11某液体的动力黏度为0.005Pa?
s,其密度为850kg/m,试求其运动黏度。
3
解:
?
?
?
?
?
0.005850
?
5.882?
10
?
6
(m2/s)
答:
其运动黏度为5.882?
10?
6m2/s。
1.12有一底面积为60cm×40cm的平板,质量为5Kg,沿一与水平面成20°角的斜面下滑,
平面与斜面之间的油层厚度为0.6mm,若下滑速度0.84m/s,求油的动力黏度?
。
G
解:
平板受力如图。
G
沿s轴投影,有:
G?
sin20?
T?
0T?
?
U
?
A?
G?
sin20
?
?
3
?
?
?
∴?
?
G?
sin20?
?
U?
A
?
?
5?
9.807?
sin20?
0.6?
10
0.6?
0.4?
0.84
?
2
?
5.0?
10
?
2
(
kgm?
s
)
答:
油的动力黏度?
?
5.0?
10
kgm?
s
。
1.13为了进行绝缘处理,将导线从充满绝缘涂料的模具中间拉过。
已知导线直径为0.8mm;
涂料的黏度?
=0.02Pa?
s,模具的直径为0.9mm,长度为20mm,导线的牵拉速度为50m/s,试求所需牵拉力。
U
解:
?
?
?
U
?
0.02?
50?
1000
?
20(kN/m2)
?
?
0.9?
0.8?
2
?
3
T?
?
d?
l?
?
?
?
?
0.8?
10?
20?
10
?
3
?
20?
1.01(N)
答:
所需牵拉力为1.01N。
1.14一圆锥体绕其中心轴作等角速度旋转?
=16rad/s,锥体与固定壁面间的距离
?
=1mm,用?
=0.1Pa?
s的润滑油充满间隙,锥底半径R=0.3m,高H=0.5m。
求作用
于圆锥体的阻力矩。
解:
选择坐标如图,在z处半径为r的微元力矩为dM。
?
dM?
?
dA?
r?
r?
?
2?
rdz
?
?
?
3
y
2?
r?
H
cos?
?
r?
?
dz
其中r
R
H
?
z
H
∴
M?
?
H
2?
?
?
?
?
RH
33
zdz
3
?
?
?
?
?
2?
?
R
3
?
?
0.1?
16
2?
1?
10
?
3
?
0.3?
?
39.568(N?
m)
答:
作用于圆锥体的阻力矩为39.568N?
m。
1.15活塞加压,缸体内液体的压强为0.1Mpa时,体积为1000cm3,压强为10Mpa时,
体积为995cm3,试求液体的体积弹性模量。
解:
?
p?
?
10?
0.1?
?
10?
9.9(Mpa)
6
?
V?
?
995?
1000?
?
10
K?
?
?
p?
V?
?
?
6
?
?
5?
10
6
?
6
(m3)
9
9.9?
10?
5?
10
?
6
?
10
?
6
?
1.98?
10(pa)
答:
液体的体积弹性模量K?
1.98?
109pa。
1.16图示为压力表校正器,器内充满压缩系数为k=4.75×10-10m2/N的液压油,由手轮
丝杠推进活塞加压,已知活塞直径为1cm,丝杠螺距为2mm,加压前油的体积为200mL,为使油压达到20Mpa,手轮要摇多少转?
解:
∵K?
?
?
V?
p
∴?
V?
?
KV?
p?
?
4.75?
10设手轮摇动圈数为n,则有n?
n?
4?
V
?
?
10
?
200?
10
2
?
6
?
20?
10?
?
1.9?
10
6?
6
(m)
3
?
4
d?
?
l?
?
V
?
6
4?
?
?
1.9?
10?
?
3
?
d?
l
2
?
?
?
1?
10
?
2
?
?
?
?
2?
10?
2
?
12.10圈
即要摇动12圈以上。
篇二:
第五版流体力学习题答案完整版
《流体力学》答案
1-6.当空气温度从00C增加至200C时,容重减少10%,?
值增加15%,问此时?
值增加多少?
?
?
解?
?
(?
?
?
0)
?
(?
?
?
?
0?
0)
?
(115%?
0?
90%
?
g
?
?
0
?
0
g
)
00?
00
g
?
0
?
0.035?
3.5%
1-7.图示为一水平方向运动的木板,其速度为1,平板浮在油面上,油深?
?
1mm,油的?
?
0.09807Pa?
s,求作用于平板单位面积上的阻力?
du1
?
?
?
?
0.09807?
?
98.07Pa解?
?
?
?
dy0.001
1-9.一底面积为40?
45cm,高为1cm的木板,质量为5kg,沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动,已知v?
1,?
?
1mm,求润滑油的动力粘滞系数?
1
5
?
?
解?
?
T?
GSin?
?
0
所以T?
GSin?
?
G?
5525
?
5?
g?
?
g131313
但T?
A?
所以?
?
du1?
0.40?
0.45?
?
180?
dy0.001
25?
9.807
?
0.105Pa?
s
13?
180
1-10.一个圆锥体绕其铅直中心轴等速旋转,锥体与固定壁的间距为δ=1mm,全部为润滑油充满,μ=0.1Pa.s,当旋转角速度ω=16s-1,锥体底部半径R=0.3m,高H=0.5m时,求:
作用于圆锥的阻力矩。
解:
取微元体,
dA?
2?
r?
dl?
2?
r?
?
?
?
微元面积:
du?
r?
0
?
?
dy?
dT?
?
dAdM?
dT?
r
dhcos?
阻力矩为:
1-14.图示为一采暖系统图,由于水温升高引起水的体积膨胀,为了防止管道及暖气片胀裂,特在顶部设置一膨胀水箱,使水的体积有自由膨胀的余地,若系统内水的总体积V?
8m3,加热前后温度差
t?
500C,水的热胀系数?
?
0.0005,求膨胀水箱的最小容积?
dV?
?
解?
?
因为?
?
dt
所以dV?
?
Vdt?
0.0005?
8?
50?
0.2m3
2-2.在封闭管端完全真空的情况下,水银柱差Z2?
50mm,求盛水容器液面绝对压强p1及测压管中水面高度Z1?
3
3
?
?
解?
?
p1?
0?
?
Z2?
13.6?
10?
9.8?
0.05?
6664pa
Z1?
p1
?
?
6.664
?
0.68m?
680mm9.8
2-6.封闭容器水面的绝对压强p0?
107.7KN
KNpa?
98.07
m2
m2
,当地大气压强
,试求
(1)水深h?
0.8m的A点的绝对压强和相对压
强?
(2)若容器水面距基准面高度Z?
5m,求A点的测压管高度和测压管水头。
并图示容器内液体各点的测压管水头线;(3)压力表M和酒精(?
?
7.944m2
)测压计h的读数值?
Mp0h1A
KN2?
A?
p0?
?
h1?
107.7?
9.807?
0.8?
115.55?
解?
?
(1)p?
mKNpA?
p?
A?
pa?
115.55?
98.07?
17.48
h
m2
4
(2)h2?
pA
?
?
17.48
?
1.78m9.807
Hn?
ZA?
h2?
5?
1.78?
6.78m
(3)pM?
p0?
pa?
107.7?
98.07?
9.63KN
h?
pM
m2
?
?
9.63
?
1.21m7.944
2-8.已知水深h?
1.2m,水银柱高度hp?
240mm,大气压强pa?
730mm水银柱,连接橡皮软管中全部都是空气,求封闭水箱水面的绝对压强及真空度?
?
?
解?
?
1?
1.2
?
0.088mHg13.6
将1.2m的水柱高度换算为水
银柱高度为:
则水面的绝对压强为:
0.73?
0.24?
0.088?
0.402m?
402mmHg
pV?
pa?
p0?
730?
402?
328mmHg
2-14.封闭不水箱各测压管的液面高程为:
?
1?
100cm,?
2?
20cm,
?
4?
60cm,问?
3为多少?
5
篇三:
流体力学课后答案和过程
第1章绪论
1.1解:
?
?
1.2解:
mG4410?
?
kgm3?
900kgm3VgV9.8?
0.5
13
du2um?
y?
?
?
?
dy3h?
h?
当
?
ydu2um
?
0.25时,此处的流速梯度为?
hdy3h
?
1?
?
?
?
4?
?
1?
?
?
?
2?
?
13
u
?
1.m
hu
?
0.m
h
当1.3解:
ydu2um?
0.50时,此处的流速梯度为?
hdy3h
?
1
3
T?
?
A?
?
1.4解:
du1A?
1.15?
?
0.8?
0.2N?
184Ndy0.001
充入内外筒间隙中的实验液体,在外筒的带动下做圆周运
动。
因间隙很小,速度可视为近似直线分布,不计内筒端面的影响,内桶剪切应力由牛顿内摩擦定律推得:
?
?
?
udu?
(r?
?
)
?
?
0?
?
dy?
?
作用于内筒的扭矩:
M?
?
Ar?
?
?
(r?
?
)
2?
r2h?
4.9?
0.003
102?
?
?
0.22?
0.4?
?
0.2?
0.003?
60
Pa?
s?
4.3219Pa?
s
?
?
M?
?
2
2?
?
rr?
?
h
1.5解:
dV
体积压缩系数:
?
?
?
dp
dV?
?
?
Vdp
?
?
4.75?
10?
10m2N?
200ml?
(20?
106?
1?
105)Pa?
?
1.8905ml
(负号表示体积减少)
手轮转数:
n?
dV1.8905
?
?
12
?
d2?
?
12
?
?
0.244
1.6解:
?
1?
?
?
?
2?
?
1?
15%?
?
?
1?
10%?
?
?
1.035?
?
?
2
?
1.035,即?
2比?
1增加了3.5%。
?
1
测压管内液面超高:
hH2O?
1.7解:
hHg
29.8
?
2.98mmd10.5?
?
?
?
1.05mm
d
2.98
m?
5.34402m1000
1.05
)m?
5.34805m1000
当测压管内液面标高为5.437m时,若箱内盛水,水箱液面高程为:
5.347m?
若箱内盛水银,水箱液面高程为:
5.347m?
(?
1.8解:
当液体静止时,它所受到的单位质量力:
?
f?
?
fx,fy,fz?
?
?
0,0,?
g?
。
当封闭容器自由下落时,它所受到质量力除向下的重力G=mg外,还有与重力加速度方向相反
(即向上)的惯性力F=-mg,所以
fz?
其单位质量力为f?
fx,fy,fz?
?
0,0,0?
1.9解:
?
G?
Fmg?
mg
?
?
0mm
?
?
F离心?
?
m?
2r?
?
m?
2x2?
y2
水平方向(法向)的单位质量力为:
f水平?
F离心?
m
?
?
?
r?
?
?
x?
y
2
2222
Fx?
?
m?
x?
y?
22
xx2?
y2
?
?
m?
2x
?
m?
2x
fx?
?
?
2x
?
m
同理可求:
fy?
?
y
2
fz?
-?
mg
?
-g?
-9.8m/s2?
m
则A点处单位质量力为:
f?
与水平方向夹角为:
?
?
arcsin1.10解:
g2?
?
4x2?
y2
2
gg?
arcsinfg2?
?
4x2?
y2
2
dV
体积膨胀系数:
?
V?
dt
dV?
?
VVdt?
0.00051?
10?
80m3?
0.408m3解法二:
散热器
dV
?
?
VdtVVdVT
?
?
?
Vdt积分:
?
V0VT0
锅炉
ln
V
?
?
V?
T?
T0?
?
0.00051?
80?
0.0408V0
V?
V0e?
V?
T?
T0?
?
10e0.0408?
10?
1.0416?
10.4164m3
m所以,膨胀水箱的最小容积为:
?
V?
0.4164
1.11答:
运动粘度?
——L切应力?
——MLT表面张力系数?
——M3
?
2
?
?
2
?
体积模量?
——?
LT
2
2
M
?
?
2
?
动量p——?
?
功E——?
ML
3
2
2
?
?
lv2pA?
?
We(韦伯数)1.12答:
①④?
Eu(欧拉数)②③
?
Q?
v2
1.13解:
由已知条件可将溢流堰过流时单宽流量q与堰顶水头H、水的密度ρ和重力加速度g的关系写成下面的一般表达式:
q?
K?
?
g?
H?
其量纲公式:
2?
1
?
ML?
3LT
?
?
?
?
?
LT?
?
L?
?
?
M?
?
L?
?
?
2?
?
?
?
3?
?
?
?
?
?
T?
?
2?
根据量纲一致性原则:
?
M?
:
?
?
0?
L?
:
?
3?
?
?
?
?
?
2
?
T?
:
?
2?
?
?
1
?
?
0
解得:
?
?
2
?
?
2
令m?
K1.14解:
根据题意已知列出水泵输出功率N与有关的物理量的关系式:
f?
N,?
g,Q,H?
?
0
由于用瑞利法求力学方程,有关物理量不能超过4个,当有关物理量超过4个时,则需要归并有关物理量,令?
?
?
g
写出指数乘积关系式:
N?
K?
aQbHc
写出量纲式:
?
N?
?
?
?
?
?
Q?
?
H?
a
b
c
,得堰流单宽流量计算公式:
q?
m2gH2(即堰流流量系数)
3
20
以基本量纲(M、L、T)表示各物理量量纲:
ML2T?
3?
ML?
2T?
2
?
?
?
LT?
?
L?
a
3
?
1b
c
根据量纲和谐原理求量纲指数:
M:
1?
a
L:
2?
?
2a?
3b?
cT:
?
3?
?
2a?
b得:
a?
1,b?
1,c?
1
整理方程:
令K为试验确定的系数:
N?
K?
QH?
K?
gQH1.15解:
列出有关物理量的关系式:
f?
v,?
p,d1,d2,?
?
?
?
0
取v,d2,?
为基本量
?
1?
d1?
p?
?
?
,,?
?
32a1b1c1a3b3c3a2b2c2
vd2?
vd2?
vd2?
1
1
1
?
1:
?
?
p?
?
?
v?
a?
d2?
b?
?
?
c
a
b
ML?
1T?
2?
?
LT?
1?
L?
1ML?
3M:
1?
c1
L:
?
1?
a1?
b1?
3c1
?
?
c1
T:
?
2?
?
a1
得:
a1?
2,b1?
0,c1?
1,?
1?
?
p
2
v?
同理可得:
?
2?
d1
d2
3
3
?
3:
?
?
?
?
?
v?
a?
d2?
b?
?
?
c
3
解得:
a3?
1,b3?
1,c3?
0,?
3?
?
vd2
1
即:
f?
?
v2?
d,vd?
?
?
0
22?
?
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第2章流体静力学
2.1解:
相对压强:
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gh
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p3090?
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1.0510?
103kg/m3?
1051.0204kg/m3gh9.8?
300
2.2解:
设小活塞顶部所受的来自杠杆的压力为F,则小活塞给杠杆的反力亦为F,对杠杆列力矩平衡方程:
T(a?
b)?
FaF?
T(a?
b)
a
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