流体力学第二版课后习题答案(26页).doc

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1、-流体力学第二版课后习题答案-第 26 页 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）；（d）。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 水的动力黏度随温度的升高：（b）（a）增

2、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）；（b）；（c）；（d）。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。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）1/20000；（b）1/10000；（c）1/4000；（d）1/2000。1.9 水的密度为1000，2L水的质量和重量是多少？解：（kg）（N）答：2L水的质量是2kg，重量是19.614N。的油料，重量为4410N，试求该油料的密度是多少？解：（kg/m3）答：kg/m3。1.11 ，其密度为850，试求其运动黏度。解

3、：（m2/s）答：其运动黏度为m2/s。1.12 有一底面积为60cm40cm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，求油的动力黏度。解：平板受力如图。沿轴投影，有：答：油的动力黏度。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；涂料的黏度，模具的直径为，长度为20mm，导线的牵拉速度为50，试求所需牵拉力。解：（kN/m2）（N）答：所需牵拉力为N。1.14 一圆锥体绕其中心轴作等角速度旋转=16，锥体与固定壁面间的距离=1mm，用=0.1的润滑油充满间隙，锥底半径R=0.3m，高H=m。求作用于圆锥体的阻力矩。解：

4、选择坐标如图，在处半径为的微元力矩为。其中答：作用于圆锥体的阻力矩为。1.15 pa时，体积为1000，压强为10Mpa时，体积为995，试求液体的体积弹性模量。解：（Mpa）（m3）（pa）答：液体的体积弹性模量pa。1.16 图示为压力表校正器，器内充满压缩系数为10-10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： （m3）设手轮摇动圈数为，则有圈即要摇动12圈以上。答：手轮要摇12转以上。1.17 图示为一水暖系统，为了防止水温升高时，体积膨胀将水管胀裂，在系统顶部设一膨胀水箱。若系统

5、内水的总体积为8，加温前后温差为50，在其温度范围内水的膨胀系数。求膨胀水箱的最小容积。解：（m3）答：膨胀水箱的最小容积m3。1.18 钢贮罐内装满10的水，密封加热到75，在加热增压的温度和压强范围内，水的热膨胀系数10-4/，体积弹性模量=2109，罐体坚固，假设容积不变，试估算加热后罐壁承受的压强。解：自由膨胀下有：又（Mpa）加热后，钢罐内的压强为Mpa。设（表压强）。答：加热后罐壁承受的压强是Mpa。1.19 汽车上路时，轮胎内空气的温度为20，绝对压强为395kPa，行驶后轮胎内空气的的温度上升到50，试求这时的压强。解：设满足理想气体方程，则有：假设，可解得（kPa）答：这时的

6、压强为kPa。第二章习题答案选择题（单选题）2.1 静止流体中存在：（a）（a）压应力；（b）压应力和拉应力；（c）压应力和剪应力；（d）压应力、拉应力和剪应力。2.2 相对压强的起算基准是：（c）（a）绝对真空；（b）1个标准大气压；（c）当地大气压；（d）液面压强。2.3 金属压力表的读值是：（b）（a）绝对压强；（b）相对压强；（c）绝对压强加当地大气压；（d）相对压强加当地大气压。2.4 某点的真空度为65000Pa，当地大气压为0.1MPa,该点的绝对压强为：（d）（a）65000Pa；（b）55000Pa；（c）35000Pa；（d）165000Pa。2.5 绝对压强与相对压强、真

7、空度、当地大气压之间的关系是：（c）（a）=+；（b）=+；（c）=-；（d）=+。2.6 在密闭容器上装有U形水银测压计，其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系为：（c）（a）；（b）=；（c）；（d）0）的流线。解： 或 为线性方程答：流线方程为。=，=，其中为常数。试求流线方程并画出若干条流线。解： 为圆心在的圆族。答：流线方程为，为圆心在的圆族。=。求=1时的流线方程，并画出14区间穿过轴的4条流线图形。解：当秒时，过的流线为：过的流线为：过的流线为：过的流线为：答：=1时的流线方程为。3.13不可压缩流体，下面的运动能否出现（是否满足连续性条件）？（1）=2；=（2）=；=（3

8、）=；=；=解：（1）不能出现。（2）能出现。（3）不能出现。3.14已知不可压缩流体平面流动，在方向的速度分量为=-2+2。试求速度在方向的分量。解：答：速度在方向的分量。的风口，试求风口出流的平均速度。解： 其中：m3/s，m3/s（m3/s）（m/s）答：风口出流的平均速度m/s。3.16求两平行平板间，流体的单宽流量，已知速度分布为=。式中=0为中心线，=为平板所在位置，为常数。解：单宽流量为：答：两平行平板间，流体的单宽流量为。3.17下列两个流动，哪个有旋？哪个无旋？哪个有角变形？哪个无角变形？（1）=，=；=0（2）=，=，=0式中、是常数。解：（1）有旋。无角变形。（2）无旋（

9、不包括奇点）。存在角变形运动。=2+3，=2+3，=2+3。试求旋转角速度和角变形速度。解：答：旋转角速度，角变形速度。第四章习题答案选择题（单选题）4.1等直径水管，A-A为过流断面，B-B为水平面，1、2、3、4为面上各点，各点的流动参数有以下关系：（c）（a）=；（b）=；（c）+=+；（d）+=+。+表示：（a）（a）单位重量流体具有的机械能；（b）单位质量流体具有的机械能；（c）单位体积流体具有的机械能；（d）通过过流断面流体的总机械能。4.3水平放置的渐扩管，如忽略水头损失，断面形心点的压强，有以下关系：（c）（a）；（b）=；（c）；（d）不定。4.4黏性流体总水头线沿程的变化是

10、：（a）（a）沿程下降；（b）沿程上升；（c）保持水平；（d）前三种情况都有可能。4.5黏性流体测压管水头线的沿程变化是：（d）（a）沿程下降；（b）沿程上升；（c）保持水平；（d）前三种情况都有可能。平面流动具有流函数的条件是：（d）无黏性流体；（b）无旋流动；（c）具有速度势；（d）满足连续性。，直径=，=，高差=，今测得=30，=40，处断面平均流速=.。试判断水在管中的流动方向。解：以过A的水平面为基准面，则A、B点单位重量断面平均总机械能为：（m）（m）水流从B点向A点流动。答：水流从B点向A点流动。4.8利用皮托管原理，测量水管中的点速度。如读值=60mm，求该点流速。解：（m/s

11、）答：该点流速m/s。4.9水管直径50mm，末端阀门关闭时，压力表读值为21，如不计水头损失，求通过的流量。解：（1）水箱水位（m）（2）阀门开启后，从水箱液面到仪表处列伯努利方程，可得：（m/s）（m3/s）答：通过的流量m3/s。4.10水在变直径竖管中流动，已知粗管直径=300mm，流速=6。为使两断面的压力表读值相同，试求细管直径（水头损失不计）。解：以过下压力表处的水平面为基准面，列伯努利方程如下：，m，取，当时，有：（m/s）由连续性方程（mm）答：细管直径为mm。4.11为了测量石油管道的流量，安装文丘里流量计，管道直径=200mm，流量计喉管直径=100mm，石油密度=850

12、，流量计流量系数=0.95。现测得水银压差计读书=150mm，问此时管中流量是多少。解：其中：；（m）（m3/s）（l/s）答：此时管中流量l/s。4.12水箱中的水从一扩散短管流到大气中，直径=100mm，该处绝对压强=0.5大气压，直径=150mm，试求水头，水头损失忽略不计。解：（1）以出水管轴线为基准面，列管径与处的伯努利方程，可得：取，kPa（m/s）（2）从液面到短管出口列能量（伯努利）方程。（m）答：水头m。从大气中吸入空气，直径=200mm处接一根细玻璃管，已知管中的水上升=150mm，求进气流量（空气的密度=）。解：以集流器轴线的水平面为基准面，从距进口一定距离的水平处列到测

13、管处的伯努利方程，可得：不计损失，取其中，则（m/s）（m3/s）答：进气流量m3/s。4.14一吹风装置，进排风口都直通大气，风扇前、后断面直径=1m，排风口直径=，已知排风口风速=40，空气的密度=，不计压强损失，试求风扇前、后断面的压强和。解：以过轴线的水平面为基准面，以及截面列伯努利方程：其中，（m/s），（Pa）从大气到断面，列伯努利方程：其中，（相对压强），（Pa）答：风扇前、后断面的压强Pa，Pa。形管，管内液柱长度为，使液面离开平衡位置而造成液柱振荡，水头损失忽略不计，求液柱的振荡方程=。解：取0-0断面为基准面，由非恒定流的伯努利方程：令，则答：液柱的振荡方程。4.16水力采

14、煤用水枪在高压下喷射强力水柱冲击煤层，喷嘴出口直径=30mm，出口水流速度=54，求水流对煤层的冲击力。解：取控制体如图，受力如图。（kN）水流对煤层的作用力与构成作用力与反作用力，大小为kN，方向向右。答：水流对煤层的冲击力kN，方向向右。4.17水由喷嘴射出，已知流量，主管直径，喷口直径=，水头损失不计，求水流作用在喷嘴上的力。解：（1）取过轴线的水平面为基准面，列螺栓断面与出口断面的伯努利方程：（kPa）（m/s）（m/s）（2）取控制体如图所示，列动量方程。（kN）答：水流作用在喷嘴上的力为kN。4.18闸下出流，平板闸门宽=2m，闸前水深=4m，闸后水深=，出流量=8，不计摩擦阻力，

15、试求水流对闸门的作用力，并与按静水压强分布规律计算的结果相比较。解：（1）由连续方程（m/s）（m/s）（2）由动量方程，取控制体如图。（kN）（kN）答：水流对闸门的作用力kN，按静水压强分布规律计算的结果kN。4.19矩形断面的平底渠道，其宽度为，渠底在某断面处抬高，该断面上游的水深为2m，下游水面降低，如忽略边壁和渠底阻力，试求：（1）渠道的流量；（2）水流对底坎的冲力。解：（1）以上游渠底为基准面，列上、下游过水断面的能力方程：其中：，m，mm，m（m3/s）（m/s）（m/s）（2）取控制体如图，列动量方程.（kN）答：（1）渠道的流量m3/s；（2）水流对底坎的冲力kN。4.20下

16、列不可压缩流体、平面流动的速度场分别为：（1）=；=（2）=；=（3）=；=试判断是否满足流函数和流速势的存在条件，并求、。解：（1），满足连续方程，流速数存在。又，有旋，故不存在。流速数（2），流动不存在。（3），故流速数存在。又，有旋，故存在势函数。流函数与势函数满足：解得：又可解得：4.21 已知平面流动的速度为直线分布，若=4m，=80，试求：（1）流函数；（2）流动是否为有势流动。解：已知，当m，m/s。（s-1），由连续性条件：，当时，。（s-1）流动有旋。答：（1）流函数；（2）流动有旋。4.22 已知平面无旋流动的速度为速度势，试求流函数和速度场。解：；答：流函数；速度场，。4.23 已知平面无旋流动的流函数，试求速度势和速度场。解：，答：；，。4.24 已知平面无旋流动的速度势，试求速度场。解：4.25 无穷远处有一速度为的均匀直线来流，坐标原点处有一强度为的汇流，试求两个流动叠加后的流函数，驻点位置以及流体流入和流过汇流的分界线方程。解：无穷远均匀直线流的速度势为：在方向的流速为，方向为零。在原点的汇流为：，零流线方程：驻点位置：过的流线方程为即答：流函数，驻点位置，流体流入和流过汇流的分界线方程。