材料加工冶金传输原理习题答案

考试重点

第二章：牛顿粘性定律（计算题）

第三章：连续性方程、伯努利定律（计算题） 第四章：雷诺系数、水头损失（计算题） 第九章：P109 9-14的公式

第十章：影响对流换热的因素（简答）

第十一章：辐射换热与导热及对流换热的不同点（简答） 第十四章：等摩尔逆向扩散（简答）

(黄色标注为老师上课讲过的题目)

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。

1-2某种液体的密度ρ=900 Kg ／m 3，试求教重度y 和质量体积v 。 解：由液体密度、重度和质量体积的关系知：

)m /(88208.9900g 3N V

G

=*===

ργ ∴质量体积为)/(001.01

3kg m ==

ρ

ν

某种可压缩液体在圆柱形容器中，当压强为2MN ／m 2时体积为995cm 3，当压强为1MN ／m 2时体积为1000 cm 3，问它的等温压缩率k T 为多少 解：等温压缩率K T 公式(2-1): T

T P V V

K ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡∆∆-=1 ΔV=995-1000=-5*10-6m 3

注意：ΔP=2-1=1MN/m 2=1*106Pa

将V=1000cm 3代入即可得到K T =5*10-9Pa -1。 注意：式中V 是指液体变化前的体积

如图所示，在相距h ＝的两个固定平行乎板中间放置另一块薄板，在薄 板的上下分别放有不同粘度的油，并且一种油的粘度是另一种油的粘度的2倍。当薄板以匀速v ＝s 被拖动时，每平方米受合力F=29N ，求两种油的粘度各是多少 解：流体匀速稳定流动时流体对板面产生的粘性阻力力为

Y

A F 0y x ν

ητ==

平板受到上下油面的阻力之和与施加的力平衡，即

h

h F 0

1

62

/2

2

/h νη

νηνητ=+==合

代入数据得η=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 ＝，质量M ＝50kg ．在外力F ＝520N 的作用下压进容器中，当h=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=

盛水容器形状如图所示。已知hl ＝，h2＝，h3＝，h4＝，h5＝。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

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，如图所示。已知油的密度ρ油=900kg ／m 3，h ＝，a ＝。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

2-8一水压机如图所示。已知大活塞直径D ＝，小活塞直径d=5cm ，杠杆臂长a ＝15cm ，b ＝，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=

2-10水池的侧壁上，装有一根直径d ＝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=,y c =a+h 0/sin45° 盖板受的静止液体压力为F=γh c A=9810**πab 压力中心距铰链轴的距离为 ：

2

2

232D F 2d F ⎪⎭⎫ ⎝⎛=+⎪⎭⎫ ⎝⎛πρπgh 44

.045sin 0445sin 1245sin h A J 30c =⎪⎭

⎫ ⎝⎛︒++︒=︒-+

=ab

h a b

a d y y l c c ππ