周立强流体力学作业答案
流体力学课后习题答案(第一章)
F 13.1N
M F d 1 13.1 2 2 M 6.55 N m
P F P 13.11 13.1W
答：所需扭矩 M 6.55 N m ，轴功率 P 13.1W 。 1-6 如题图 1-6 所示，两无限大的平板、间隙为 d，假定液体速度 分布呈线性分布。液体动力粘度 m=0.6510-3Pa，密度 r=879.12kg/m3 。 计算：
E 1 2 1 2 m 1 30.48 2 2 E 464.5W 464.5 N m2
的速度移动。
E 464.5W kg 464.5 N m2
（2）求空气的单位体积动能
p RT ， R 287 J kg K
p 2.756 105 3.265 kg m3 RT 287 273 21.1
-7-
滑表面匀速下滑，已知：u=1m/s，油膜厚度 d=1mm。求润滑油的动力粘 度系数？
δ=1mm F N u=1m/s mg
5
13
12
题图 1-8 解：因油膜很薄，可以认为速度梯度成直线，符合牛顿内摩擦定律。
F A A
1 180 1 103
F 0.4 0.45
又因为物体做匀速运动，所以有
180 mg 12 13 5 13
180 5 9.81
0.105 Pa s
答：润滑油的动力粘度系数为 0.105 Pa s 。 1-9 如题图 1-9 所示，旋转圆锥体，底 边直径 D=15.2mm，高 h=20cm，油膜充 满锥体和容器的隙缝， 缝隙=0.127mm， 油的动力粘度系数=1.8410-3Pa。 求圆 锥相对容器以等 角速度 120r/min 旋转时所需要的力矩。
流体力学习题答案
流 体 力 学张国强 吴家鸣 编习题答案1-1 ρ = 8 kg /m 3，v = 0.125 m 3/kg ，p = 0.684 MPa1-2 m = 0.075 kg ，V = 0.878 m 31-3 K = 3 MPa1-4 等温：K = 0.1 MPa ，绝热：K = 0.14 MPa ，等压：αV = 0.00336 K -11-5T = 212.1 N .m1-6 334)821/()(4hdT h d h d T ωπδδδωπδμ≈+++= 1-7 P = 128.6 W1-8 h = 3 mmdone 2-1 k j i k j i c b a zp y p x p p -+=∂∂+∂∂+∂∂=∇，143max ≤∇p 2-2 泵吸水管入口：p = 116 kPa ，冷凝器中：p = 20 kPa2-3 H ≈ 340 m2-4 )()(3202220z z g r R k p p -+-=-ρρπ，p 0、z 0为液球表面某一点处的压强和垂直坐标；特别地，在无重力的外层空间，等压面为球面。
2-5 p = 0.97p 0：H = 256 m ，T = 0.97T 0：H = 1129 m2-6 α ≤ 30o2-7 p A - p B = 9963 Pa2-8 F = 2150 N2-9 gh a F x ρ2=，2/2g a F z ρπ=；h a y y c d 32=-，a x d π34= 2-10 H > 2.7 m2-11 圆柱：D ≥ 0.1 m ，圆球：R ≥ 0.072 m2-12 D = 0.057 m2-13 x = 0.25 m2-14 1) p = 109800 Pa ；2) a = g ；3) a = 6.1 g 。
g 为重力加速度2-15 a = 1.96 m/s 22-16 1) 2202s s r g z z ω+=；2) ω = 14.0 rad/s ；3) V = 0.025 m 3，h = 0.090 m2-17 n = 12done3-1137d d =t u x ，5.72d d =t u y 3-2 a y = b x3-3 x 2 + y 2 = C 2 3-4 k j i ωb a c +--=，222||c b a ++=ω3-5 b a xy -=γ，b a z --=ω 3-6 u z = -x z + z 2/23-7 q V = 0.241 m 3/s ， q m = 241 kg/s ，v = 21.3 m/s3-8 q V max = 0.0177 m 3/s ，v max = 2.25 m/s3-9 y u x β-=，x u y β=，α=z u ；x tu x 2d d β-，y t u y 2d d β-=，0d d =t u z 3-10 Cy y x x +---=23221221ϕ done3-11 ~ 3-15done4-1 z z yz xz u z ----=222，为有旋流动4-2 k j i f u 8.9029.0108.01d d -+-=∇-=p t ρ4-3 k j i k j i k 88980018000136000)d d d d d d (-+-=++--=∇tu t u t u g p z y x ρρ 4-4 510-≈xx σ，8.4=xy τ，5.0-=xz τ；8.4==xy yx ττ，510-≈yy σ，1.3-=yz τ；5.0-==xz zx ττ，1.3-==yz zy ττ，510-=zz σ4-5 v 1 = 8.04 m/s ，v 8 = 6.98 m/s4-6 q m =3.54 g/s4-7 442442/12'41/2'4D d gh d d D gh D q m -=-=ρρπρρρπρ 4-8 1) v = 5.94 m/s ，p min = 62763 Pa ；2) h 2’ ≤ 9.76 m4-9 q m = 439 kg/s4-10 m = 3.09 kg4-11 F = 11.70 N ，θ = 30o4-12 v 2 = 38.26 m/s ，p 2 = 95.8 kPa ，T 2 = 270 K ，ρ2 = 1.232 kg/m 34-13 3163Av E ρ∆= 4-14 T = 0.348 N . m ，P = 63 W ，ρ2 = ρ1 = 1.154 kg/m 3，p 2 = 1.011 MPa ，T 2 = 305 K4-15 P = 31.6 kWdone5-1 ρ/K c =5-2 取n 、D 和ρ为基本变量，有0),,(242=nDnD v D n F f ρμρ 或 422),(D n nD v nD C F F ρρμ⋅= 5-3 取n 、q V 和H 为基本变量（注意H 为压强单位），有0),(=ηH q nT f V 或 η1n H q C T V T = 5-4 取D 、ρ和v 为基本变量，有0),(22=vDD v F f ρμρ 或 2221)(D v Re C F F ρ⋅= 5-5 取l 、v 和ρ为基本变量，有A v lA Re Ma C F L L 2212),,(ρ⋅= 和 A v l A Re Ma C F D D 2212),,(ρ⋅= 5-6 取τw 、y 和ρ为基本变量，有 )*(*υyu f u u = （式中ρτ/*w u =，ρμυ/=） 5-7 取d 、n 和p 为基本变量，有0),,(2=d p n pdF f δμ 或 )/,/(2d p n f pd F δμ= 5-8 F o = 1.5 kN5-9 σ = 0.0843, Δz = 1.64 m5-10 n = 2353 r/min ，T = 0.933×10-3 N∙m5-11 取u 、D 和ρ为基本变量，有0),,(2=D u uD D d f ρσρμ 或 )(Re,2Du f D d ρσ= done6-1 L ≤ 0.565 m6-2 x = 2 m ：δ = 0.017 m ；x = 5 m ：δ ≈ 0.12 m6-3 x x Re 836.5=δ，xx Re 752.11=δ，x x Re 686.02=δ，x f x C Re 686.0= 6-4 F D = 19.0 N6-5 x = 21 mm6-6 层流：δmax = 5.0 mm ，F D f = 0.664 N ，紊流：δmax = 23.3 mm ，F D f = 2.33 N6-7 命题成立，对于非定常流动也成立。
流体力学习题及解答
流体力学习题及解答《流体力学》1-4章作业讲评1-6．当空气温度从00C 增加至020C 时，ν值增加15%，容重减少10%，问此时μ值增加多少？1-7．图示为一水平方向运动的木板，其速度为1m s ，平板浮在油面上，油深1mm δ=，油的0.09807Pa s μ=g ，求作用于平板单位面积上的阻力？1-9．一底面积为4045cm ?，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1m v s =，1mm δ=，求润滑油的动力粘滞系数？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，微元面积：切应力：阻力：阻力矩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38V m =，加热前后温度差050t C =，水的热胀系数0.0005α=，求膨51213GVδ22cos 0dhdA r dl r du r dy dT dAdM dT rππθωτμμδτ=?=?-====?胀水箱的最小容积？解因为dV V dt α=所以30.00058500.2dV Vdt m α==??=2-2．在封闭管端完全真空的情况下，水银柱差250Z mm =，求盛水容器液面绝对压强1p 及测压管中水面高度1Z ？2-6．封闭容器水面的绝对压强20107.7KNp m=，当地大气压强298.07a KNp m =，试求（1）水深0.8h m =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5Z m =，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（27.944KNm γ=）测压计h 的读数值？解（1）201107.79.8070.8115.55A KN p p h mγ'=+=+?= （2）217.481.789.807Ap h m γ=== （3）20107.798.079.63M a KNp p p m =-=-=2-8．已知水深 1.2h m =，水银柱高度240p h mm =，大气压强730a p mm =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？将1.2m 的水柱高度换算为水银柱高度为：1 1.20.08813.6mHg ?= 则水面的绝对压强为：0.730.240.0880.402402m mmHg --==2-14.封闭不水箱各测压管的液面高程为：1100cm ?=，220cm ?=，460cm ?=，问3?为多少？2-19．在水管的吸入管1和压出管2中装水银压差计，测得120h mm =，问水经过水泵后，压强增加多少？若为风管，则水泵换为风机，压强增加为多少mmHg ?解(1)2()0.12(133.49.81)15KN p h mγγ'?=-=-= (2)2133.40.1216KNp h m γ'?==?=2-23．一直立煤气管，在底层测压管中测得水柱差1100h mm =，在20H m =高处的测压管中测得水柱差2115h mm =，管处空气容重312.64N m γ=气，求管中静止煤气的空重γ煤？2-30．密闭方形柱体容器中盛水，底部侧面开0.50.6m ?的矩形孔，水面绝对压强20117.7KN p m=，当地大气压强298.07a KNp m =，求作用于闸门的水静压力及作用点？2-34. 封闭容器水面的绝对压强20137.37KN p m =，容器左侧开一2*2米的方形孔，复以盖板AB ，当大气压298.07a KN p m =时，求作用于此盖板的水静压力及其作用点？解: 0137.3798.0749.807ap p h m γ--===2-36.有一圆滚门,长度10l m =,直径4D m =,上游水深14H m =,下游水深22H m =,求水作用于圆滚门上的水平和铅直分压力?3-4. 设计输水量为3300*10/kg h 的给水管道，流速限制在0.9~1.4m s 之间。
完整版流体力学课后习题作业答案
第四章作业答案4-3水在变直径竖管中流动，已知粗管直径d i =300mm ，流速v i =6m/s 。
两断面相距 3m,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：4— 4 变直径管段 AB ，d A =0.2m,d B =0.4m ，高差△ h=1.5m ，测得 p A =30kPa ，p B =40kPa , B 点 处断面平均流速 v B =1.5m/s ，试判断水在管中的流动方向。
解：Ad B 21.5 （0.4）2 6m/sH AZ A 邑2 A0臾兰 4.90md A 20.2g2g 9.8 2gH BZ B -P B240 1.525.69mB1.5 g2g9.819.6H B >H A ,水由B 流向A; 水头损失5.69-4.90=0.79m 4— 5用水银压差计测量水管中的点流速u ，如读值 △ h=60mm ，（ 1）求该点流速；（2）3若管中流体是 0.8kg /m 的油，△ h 不变，不计水头损失，则该点的流速是多少？解:(1)u <2g 12.6 h J‘19.6 12.6 0.06 3.85m/s⑵u ：2g 12.8 h v'19.6 12.8 0.06 4.34m/s4—6利用文丘里管的喉管处负压抽吸基坑中的积水，已经知道管道直径 d [ 100mm ，喉管直径d 2 50mm ，h 2m ，能量损失忽略不计。
试求管道中流量至少为多大,才能抽出基坑中的积水?p 1p 2解：由题意知，只有当（乙-）（Z 2 -） h 时，刚好才能把水吸上来，由文丘里流gg量计原理有Q k* （z _P L ） （Z 2 ~P ^），其中kv g gP i P i2V i 2g Vi 2Z 2P 2v ?d 2v 1d 12300 62—4.837m 2g235.5mmv 2 9.74m/s22V 2 2g代入数据，有Q 12.7l/s。
4-8管道流动管径为d=150mm，喷嘴出口直径d D=50mm，各点高差h1=2m,h2=4m,h3=3m，不计水头损失，求A、B、C、D各点压强。
周立强流体力学作业答案
《流体力学》习题与答案周立强中南大学机电工程学院液压研究所第1章 流体力学的基本概念1-1已知作用在单位质量物体上的体积力分布为：x y z f ax f b f cz⎧=⎪=⎨⎪=⎩，物体的密度2lx ry nz ρπ=++，坐标量度单位为m ；其中，0a =，0.1b N kg =，()0.5c N kg m =⋅；52.0l kg m =，0r =，41.0n kg m =。
试求：如图1-2所示区域的体积力x F 、y F 、Fz 各为多少？题1-2图解：V V V VVF f dV f dxdydz ρρ==⎰⎰⎰⎰00x x VVF f dV dxdydz ρρ∴==⋅=⎰⎰⎰⎰0x F N =yzx342()()34220232220.120121210.10.1323221323240.116.832y VF dx dy b lx ry nz dzx y z dxdydzx yz z xy x z xyzN∴=++=++⎛⎫⎛⎫=+⨯=⨯+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎛⎫=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯= ⎪⎝⎭⎰⎰⎰⎰⎰⎰ 16.8y F N =()()()()342202323222220121116661322324886z VF dx dy cz lx ry nz dzzx y z dxdydz x yz z xy x z z xyzN ∴=++=++⎛⎫=+=+ ⎪⎝⎭=⨯+⨯⨯⨯=⎰⎰⎰⎰⎰⎰88z F N =答：各体积力为：0x F N =、16.8y F N =、88z F N =1-2作用在物体上的单位质量力分布为：0x y z f ax f b f ===、、，物体的密度为 ()33cx ez kg m ρ=+，如图1-3所示，其中，()10a N kg m =⋅， 15b N kg =，41c kg m =；61e kg m =。
试求：作用在图示区域内的质量总力？解：m m m VVF f dV f dxdydz ρρ==⎰⎰⎰⎰yz3m2m2m题图1-3()()332230232101053410533832234720x x VVF f dV ax cx ez dxdydzdx dy x x z dzx xz xyzNρ==⋅+=+⎛⎫=+⋅ ⎪⎝⎭⎛⎫=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭=⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰720x F N=m m m VVF f dV f dxdydzρρ==⎰⎰⎰⎰()()33223031511152411153832224630y y VVF f dV b cx ez dxdydzdx dy x z dzx z xyzN ρ∴==⋅+=+⎛⎫=⨯+⋅ ⎪⎝⎭⎛⎫=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭=⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰630y F N =m m m VVF f dV f dxdydz ρρ==⎰⎰⎰⎰()300z z VVF f dV cx ez dxdydzNρ==⋅+=⎰⎰⎰⎰0z F N =m m m VVF f dV f dxdydz ρρ==⎰⎰⎰⎰222227206300956.7m x y z F F F F N=++=++=956.7m F N=答：各质量力为：720x F N =、630y F N =、0z F N = ，总质量力956.7m F N =。
流体力学课后作业答案
流 体 力 学
yD 2
(1.8 / sin 60 ) 1 (2 / sin 60 )
2.292m
由力矩平衡
yD F1 yD1 F2 ( yD 2 (1 0.8) / sin 60 ) F
油 h1 F1 F yD2 θ
yD1 yD
2.35m
F2 水 h2
46
解： 阀关时，由静力学方程
z1 p1
流 体 力 学
g
z2
p2
g
5mH 2O
阀开时，由伯努利方程
1 1 2 2
z1
p1
g
v1
2
2g
z2
p2
g
v
2
v2
2
2g
hl
5 0 0.1
1
2g
v 8.74m/s
50
3.28 管末端喷嘴d =10cm，D =40cm，Q=0.4m3/s，12 个螺栓固定法兰，不计质量，求每个螺栓的受力。 解：v1
l
hf
13.6 0.92
2
h 1.24m
又 h l v f
0.92
0.2
d 2g 设为层流 Re 64 320 2000 成立
h
vd Re
1 0.025 320
7.8 10 m /s
2
5
若反向流动，Q不变，Re不变，λ不变，hf不变， 所以h不变，只是反向高差为9cm。
第一章习题解答
1-3 水的密度ρ=1000kg/m3，μ=0.599×10-3Pa· s，求运动粘 度ν。 解： / 0.599 103 /1000 5.99 106 m2 /s 1-7 20º C的空气在直径为2.5cm的管中流动，距管壁上1mm 处的空气速度为3cm/s。求作用于单位长度管壁上的粘性切 力为多少？ 解：T=20º C时， μ=0.0183×10-3Pa· s 空气层厚度很小（1mm），速度可认为是线性分布
流体力学习题与参考答案
09流体力学习题1及参考答案一、单项选择题（共15分，每小题１分）1、下列各力中，属于质量力的是（ ）。
A ．离心力B ．摩擦力C ．压力D ．表面力2、下列关于流体粘性的说法中，不准确的说法是（ ）。
A ．粘性是实际流体的固有属性B ．构成流体粘性的因素是流体分子间的吸引力C ．流体粘性具有传递运动和阻碍运动的双重性D ．动力粘度与密度之比称为运动粘度3、在流体研究的欧拉法中，流体质点的加速度由当地加速度和迁移加速度组成，当地加速度反映（）。
A ．流体的压缩性B ．由于流体质点运动改变了空间位置而引起的速度变化率C ．流体速度场的不稳定性D ．流体速度场的不均匀性4、重力场中流体的平衡微分方程为（ ）。
A ．gdz dp -=B ．gdz dp ρ=C ．dz dp ρ-=D ．gdz dp ρ-=5、无旋流动是指（ ）的流动。
A ．速度环量为零B ．迹线是直线C ．流线是直线D ．速度环量不为零6、压强的量纲[]p 是（ ）。
A .[]2-MLt B .[]21--t ML C .[]11--t ML D .[]1-MLt7、已知不可压缩流体的流速场为 则流动不属于（ ）。
A ．非均匀流B ．非稳定流动C ．稳定流动D ．三维流动8、动量方程的适用条件是( ) 。
0 ),,(),(⎪⎩⎪⎨⎧===w t z xf z y f u υinout QV QV F )()(ρρ∑-∑=∑A．仅适用于理想流体作定常流动B．仅适用于粘性流体作定常流动C．适用于理想流体与粘性流体作定常或非定常流动D．适用于理想流体与粘性流体作定常流动9、在重力场中作稳定流动的系统，沿流动方向总水头线维持水平的条件是( ) 。
A．管道是水平放置的B．流体为不可压缩流体C．管道是等径管D．流体为不可压缩理想流体10、并联管道系统中,其各支管单位质量流体的能量损失（）。
A．不相等B．之和为总能量损失C．相等D．不确定11、边界层的基本特征之一是（）。
流体力学与流体机械的习题参考答案
流体力学与流体机械习题参考答案《流体力学与流体机械之流体力学》第一章 流体及其物理性质1-8 1.53m 的容器中装满了油。
已知油的重量为12591N 。
求油的重度γ和密度ρ。
解：312591856.5kg/m 9.8 1.5m V ρ===⨯；38394N/m g γρ== 1-11 面积20.5m A =的平板水平放在厚度10mm h =的油膜上。
用 4.8N F =的水平力拉它以0.8m/s U =速度移动（图1-6）。
若油的密度3856kg/m ρ=。
求油的动力粘度和运动粘度。
解：29.6N/m F A τ==，Uh τμ=， 所以，0.12Pa s hU τμ==，42/0.12/856 1.410m /s νμρ-===⨯ 1-12 重量20N G =、面积20.12m A =的平板置于斜面上。
其间充满粘度0.65Pa s μ=的油液（图1-7）。
当油液厚度8mm h =时。
问匀速下滑时平板的速度是多少。
解：sin 20 6.84F G N ==，57Pa s FAτ==， 因为Uhτμ=，所以570.0080.7m/s 0.65h U τμ⨯=== 1-13 直径50mm d =的轴颈同心地在50.1mm D =的轴承中转动（图1-8）。
间隙中润滑油的粘度0.45Pa s μ=。
当转速950r/min n =时，求因油膜摩擦而附加的阻力矩M 。
解：将接触面沿圆柱展开，可得接触面的面积为：20.050.10.016m A dL ππ==⨯⨯=接触面上的相对速度为：2 2.49m/s 2260d d nu πω=== 接触面间的距离为：0.05mm 2D dδ-==接触面之间的作用力：358.44N du F AA dy uδμμ=== 则油膜的附加阻力矩为：8.9N m 2dM F== 1-14 直径为D 的圆盘水平地放在厚度为h 的油膜上。
当驱动圆盘以转速n 旋转时，试证明油的动力粘度μ与驱动力矩M 的关系为：24960hMnD μπ=证明：26030n n ππω==，30nrv r πω== 2dA rdr π=，2215v nr dr dF dA h h μπμ==，2315nr drdM dFr h μπ== /2232415960D nr drnD hM hμπμπ==⎰所以：24960hM nDμπ=第二章 流体静力学2-5 试求潜水员在海面以下50m 处受到的压力。
流体力学课后习题答案
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 ）kg N /；（d ）2/s m 。
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ν的国际单位是：（a ）（a ）2/s m ；（b ）2/m N ；（c ）m kg /；（d ）2/m s N ⋅。
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RT p=ρ。
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10003kg/m ，2L 水的质量和重量是多少？ 解： 10000.0022m V ρ==⨯=（kg ）29.80719.614G mg ==⨯=（N ）答：2L 水的质量是2 kg ，重量是19.614N 。
1.10 体积为0.53m 的油料，重量为4410N ，试求该油料的密度是多少？ 解： 44109.807899.3580.5m G g V V ρ====（kg/m 3） 答：该油料的密度是899.358 kg/m 3。
1.11 某液体的动力黏度为0.005Pa s ⋅，其密度为8503/kg m ，试求其运动黏度。
流体力学作业题答案
1-6 某流体在圆柱形容器中，当压强为2MPa 时，体积为0.995×10-3m 3；当压强为1MPa 时，体积为1×10-3m 3，求它的体积压缩系数。
解： K=P V V ∆∆-1 =63310110)995.01(10995.01---⨯⨯-⨯-=)1(1003.59a P -⨯ 或K=P V V ∆∆-1=63310110)1995.0(1011---⨯⨯-⨯-=)1(1059a P -⨯ 1-8采暖系统在顶部设置一个膨胀水箱（如图），系统内的水在温度升高时可以自由膨胀进入水箱，若系统内水的总体积为8m 3，温度改变的最大值为50℃，水的体胀系数α=5×K /1104-，问膨胀水箱最小应有多大体积？体积膨胀系数α=PVV ∆∆1膨胀箱体积 342.0850105m V T V =⨯⨯⨯=⨯∆⨯=∆-α系统总体积32.8m V =总1-11 图1-11所示，一边长200mm 重量1kN 的滑块在20°斜面的油膜上滑动，油膜厚度0.005mm ，油的粘度μ=7×10-2Pa·s 。
设油膜内速度为线性分布，试求滑块的平衡速度。
20sin ⨯=G F 半径u udh du A∆=⨯∆⨯⨯==--5601052.0107622μ s m u /61.0=∆如果面积以A=0.21⨯，计算答案为)/(122.0s m u =∆1-14 一很大的薄板放在b=0.06m 宽水平缝隙的中间位置，板上下分别放有不同粘度的油，一种粘度是另一种的2倍。
当平板以V=0.3m/s 的速度被拖动时，每平方米受合力为F=29N ，求两种油的粘度。
dhdu A dh du AF F F μμ2+=+=下上 292/6.03.033===u dh du A F μ 290.9667()30a P s μ==⋅2-3 在一高架水管A 引出测压口，分别接有U 形管水银测压计B 和C 。
流体力学习题解答
一、填 空 题2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。
3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。
它们的区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。
5．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。
7．流体受压，体积缩小，密度增大 的性质，称为流体的压缩性 ；流体受热，体积膨胀，密度减少 的性质，称为流体的热胀性 。
9．１工程大气压等于98.07千帕，等于10m 水柱高，等于735.6毫米汞柱高。
11．流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。
15．在微压计测量气体压强时，其倾角为︒=30α，测得20l =cm 则h=10cm 。
17．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。
18． 流线不能相交（驻点处除外），也不能是折线，因为流场内任一固定点在同一瞬间只能有一个速度向量，流线只能是一条光滑的曲线或直线。
20．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。
21．由紊流转变为层流的临界流速k v 小于 由层流转变为紊流的临界流速kv '，其中k v '称为上临界速度，k v 称为下临界速度。
23．圆管层流的沿程阻力系数仅与雷诺数有关，且成反比，而和管壁粗糙无关。
24．根据λ繁荣变化特征，尼古拉兹实验曲线可分为五个阻力区，分别是层流区；临界区；紊流光滑区；紊流过渡区和紊流粗糙区。
25．紊流过渡区的阿里特苏里公式为25.0)Re68(11.0+=d k λ。
26．速度的大小、方向或分布发生变化而引起的能量损失，称为局部损失。
27．正方形形断面管道(边长为a)，其水力半径R 等于4a R =，当量直径de 等于a d e =。
30．层流运动时，沿程阻力系数λ与(Re)f 有关，紊流运动沿程阻力系数λ在光滑管区与(Re)f 有关，在过渡区与)(Re,d K f 有关，在粗糙区与)(dK f 有关。
流体力学大作业计算题答案-2
一.选择题1.牛顿内摩擦定律适用于（）。
A．任何流体B．牛顿流体C．非牛顿流体2.液体不具有的性质是（）。
A．易流动性B．压缩性C．抗拉性D．粘滞性3.连续介质假定认为流体（）连续。
A．在宏观上B．在微观上C．分子间D．原子间4.在国际单位制中流体力学基本量纲不包括（）。
A．时间B．质量C．长度D．力．5.在静水中取一六面体，作用在该六面体上的力有（） A．切向力、正压力B．正压力 C．正压力、重力 D．正压力、切向力、重力6．下述哪些力属于质量力 ( ) ( ) A．惯性力B．粘性力C．弹性力D．表面张力 E．重力7．某点存在真空时，（）（） A．该点的绝对压强为正值B．该点的相对压强为正值 c.该点的绝对压强为负值D．该点的相对压强为负值8.流体静压强的（）。
A．方向与受压面有关 B．大小与受压面积有关 B．大小与受压面方位无关9.流体静压强的全微分式为（）。
A．B．C．10.压强单位为时，采用了哪种表示法（）。
A．应力单位B．大气压倍数C．液柱高度11.密封容器内液面压强小于大气压强，其任一点的测压管液面（）。
A．高于容器内液面B．低于容器内液面C．等于容器内液面12.流体运动的连续性方程是根据（）原理导出的。
A.动量守恒 B. 质量守恒 C.能量守恒 D. 力的平衡13. 流线和迹线重合的条件为（）。
A.恒定流 B.非恒定流 C.非恒定均匀流14.总流伯努利方程适用于（）。
A.恒定流 B.非恒定流 C.可压缩流体15. 总水头线与测压管水头线的基本规律是：（）、（） A.总水头线总是沿程下降的。
B.总水头线总是在测压管水头线的上方。
C.测压管水头线沿程可升可降。
D.测压管水头线总是沿程下降的。
16 管道中液体的雷诺数与（）无关。
A. 温度 B. 管径 C. 流速 D. 管长17.某圆管直径d=30mm，其中液体平均流速为20cm/s。
液体粘滞系数为0.0114cm3/s，则此管中液体流态为（）。
流体力学课后习题答案 贾月梅主编
D
d
b
题图 1-5 解：因间隙很小，所以，可以认为速度梯度成直线，符合牛顿内摩擦定律。
-5-
中南大学机电工程学院液压研究所 周立强
du 4.17 103
1
d
1.002 1
2
4.17Pa
F A 4.17 11 F 13.1N
3
dx
2
dy
2
15
x z3
dz
0
0
0
15
1 2
x
1 4
z3
xyz
15
1 2
3
1 4
8
3
2
2
630N
Fy 630N
Fm fmdV fmdxdydz
V
V
Fz fzdV 0cx ez3 dxdydz
说法；因此迹线就是流线，流线就是迹线。（ ） 16. 如果流体的线变形速度 θ=θx+θy+θz=0,则流体为不可压缩流体。（ √ ） 17. 如果流体的角变形速度ω=ωx+ωy+ωz=0,则流体为无旋流动。（ √ ） 18. 流体的表面力不仅与作用的表面积的外力有关，而且还与作用面积的大小、
体积和密度有关。（ ） 19. 对于平衡流体，其表面力就是压强。（ √ ） 20. 边界层就是流体的自由表明和容器壁的接触面。（ ）
3
dx
0
4
2
dy cz
0
0
lx2 ry nz
dz V源自z 22x2
《流体力学》课后习题答案
流体力学课后习题答案习题【1】1-1 解：已知：120t =℃，1395p kPa '=，250t =℃ 120273293T K =+=，250273323T K =+= 据p RT ρ=，有：11p RT ρ'=，22p RT ρ'= 得：2211p T p T '='，则2211323395435293T p p kPa T ''=⋅=⨯=1-2 解：受到的质量力有两个，一个是重力，一个是惯性力。
重力方向竖直向下，大小为mg ；惯性力方向和重力加速度方向相反为竖直向上，大小为mg ，其合力为0，受到的单位质量力为01-3 解：已知：V=10m 3，50T ∆=℃，0.0005V α=℃-1根据1V V V Tα∆=⋅∆，得：30.000510500.25m V V V T α∆=⋅⋅∆=⨯⨯=1-4 解：已知：419.806710Pa p '=⨯，52 5.884010Pa p '=⨯，150t =℃，278t =℃ 得：1127350273323T t K =+=+=，2227378273351T t K =+=+= 根据mRT p V =，有：111mRT p V '=，222mRT p V '=G ＝mg自由落体： 加速度a ＝g得：421251219.8067103510.185.884010323V p T V p T '⨯=⋅=⨯='⨯，即210.18V V = 体积减小了()10.18100%82%-⨯=1-5 解：已知：40mm δ=，0.7Pa s μ=⋅，a =60mm ，u =15m/s ，h =10mm根据牛顿内摩擦力定律：uT Ayμ∆=∆ 设平板宽度为b ，则平板面积0.06A a b b =⋅= 上表面单位宽度受到的内摩擦力：1100.70.06150210.040.01T A u b N b b h b μτδ-⨯-==⋅=⨯=--/m ，方向水平向左 下表面单位宽度受到的内摩擦力：2200.70.061506300.010T A u b N b b h b μτ-⨯-==⋅=⨯=--/m ，方向水平向左 平板单位宽度上受到的阻力：12216384N τττ=+=+=，方向水平向左。
流体力学课后习题答案
流体力学课后习题答案流体力学是研究流体（液体和气体）在静止和运动状态下的行为及其与固体边界相互作用的科学。
在流体力学的课程中，课后习题是帮助学生巩固理论知识和提高解题能力的重要环节。
以下是一些流体力学课后习题的参考答案：# 习题一：流体静力学问题问题描述：一个长方体水箱，长为L，宽为W，高为H，水箱底部有一个小孔，孔的面积为A。
当水箱装满水后，求水从孔中流出时的流速。
解答：首先，我们应用托里拆利定律，该定律表明流体的静压与流体的深度成正比。
设水的密度为ρ，重力加速度为g，水深为h，孔上表面的压强为P0。
水从孔中流出的流速v可以通过伯努利方程计算：\[ v = \sqrt{\frac{2gh}{1 - \frac{A}{WL}}} \]其中，h是孔到水面的距离，即h = H - x，x是孔到水箱底部的距离。
# 习题二：流体动力学问题问题描述：一个管道的横截面积逐渐增大，管道内流动的流体是不可压缩的。
求管道不同截面处的流速。
解答：根据连续性方程，对于不可压缩流体，流速v与横截面积A之间的关系为：\[ A_1v_1 = A_2v_2 \]其中，A1和v1是管道初始截面的面积和流速，A2和v2是管道末端截面的面积和流速。
# 习题三：边界层问题问题描述：在流体流动过程中，边界层的厚度如何随距离x变化？解答：边界层的厚度δ可以用以下公式近似表示：\[ \delta = \frac{5x}{\sqrt{Rex}} \]其中，Re_x是沿流动方向x处的雷诺数，Rex = ρvx/μ，ρ是流体密度，v是流速，x是距离，μ是流体的动态粘度。
# 结语流体力学的习题答案需要根据具体的题目条件和所用的物理定律来确定。
上述答案仅为示例，实际解题时需要根据题目的具体要求进行详细的计算和分析。
希望这些示例能够帮助你更好地理解和应用流体力学的基本概念。
(完整word版)流体力学习题及答案-第四章
第四章流体动力学基本定理及其应用4-1欧拉运动微分方程和伯努利方程的前提条件是什么，其中每一项代表什么意义？答：（1）欧拉运动微分方程是牛顿第二定律在理想流体中的具体应用，其矢量表达式为:.:t其物理意义为：从左至右，方程每一项分别表示单位质量理想流体的局部惯性力、迁移惯性力、质量力和压力表面力。
（2）伯努利方程的应用前提条件是：理想流体的定常运动，质量力有势，正压流体，沿流2线积分。
单位质量理想流体的伯努利方程的表达式为：- p g^ C，从左至右方程2 P每项分别表示单位质量理想流体的动能、压力能和位能，方程右端常数称流线常数，因此方程表示沿流线流体质点的机械能守恒。
4-2设进入汽化器的空气体积流量为Q = 0.15m3 / S,进气管最狭窄断面直径D=40mm，喷油嘴直径d=10mm。
试确定汽化器的真空度。
又若喷油嘴内径d=6mm，汽油液面距喷油嘴高度为50cm，试计算喷油量。
汽油的重度=7355N/m3。
答：（1）求A点处空气的速度：设进气管最狭窄处的空气速度为V i，压力为p i，则根据流管的连续方程可以得到:丄二D2_d2V i =Q，44Q因此：v14Q 厂。
江（D2-d2）（2 ）求真空度p v选一条流线，流线上一点在无穷远处F，—点为A点；并且:在F点：P F二P o ，V F = 0 ；在A点：P A二P1 二？，V A二W。
将以上述条件代入到伯努利方程中，可以得到:2也.0. v_02g-—；v f ， v A = v 2 = ?， z A = h = 50cm = 0.5m ；2在 B 点：P B = p 0， V B = 0，Z B = 0 ； 代入到伯努利方程中，可以得到:Ip 0才v 22rh 』0 0；整理得到:v ；二」V 12 -2gh ；2因此汽油喷出速度为:1V 2 -2gh ；其中空气重度1 = Sg =1.226 9.81 =12N/m 3 ； V 1缪 龙，并注意到喷油嘴的 兀(D -d )直径是6mm ，而不是原来的10mm ，则计算得到:因此汽油流量为:12 _43 3因此真空度为:P v 二 P o - P i4Q冷心2] D2—d 28 322 JI(D 2 —d 2 2若取空气的密度为3::=1.226kg/m ，那么计算得到:8 1.226 0.152pv3.1421 32 =9.95 103Pa 。
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《流体力学》习题与答案周立强中南大学机电工程学院液压研究所第1章 流体力学的基本概念1-1已知作用在单位质量物体上的体积力分布为：x y z f ax f b f cz⎧=⎪=⎨⎪=⎩，物体的密度2lx ry nz ρπ=++，坐标量度单位为m ；其中，0a =，0.1b N kg =，()0.5c N kg m =⋅；52.0l kg m =，0r =，41.0n kg m =。
试求：如图1-2所示区域的体积力x F 、y F 、Fz 各为多少？题1-2图解：V V V VVF f dV f dxdydz ρρ==⎰⎰⎰⎰00x x VVF f dV dxdydz ρρ∴==⋅=⎰⎰⎰⎰0x F N =yzx342()()34220232220.120121210.10.1323221323240.116.832y VF dx dy b lx ry nz dzx y z dxdydzx yz z xy x z xyzN∴=++=++⎛⎫⎛⎫=+⨯=⨯+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎛⎫=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯= ⎪⎝⎭⎰⎰⎰⎰⎰⎰ 16.8y F N =()()()()342202323222220121116661322324886z VF dx dy cz lx ry nz dzzx y z dxdydz x yz z xy x z z xyzN ∴=++=++⎛⎫=+=+ ⎪⎝⎭=⨯+⨯⨯⨯=⎰⎰⎰⎰⎰⎰88z F N =答：各体积力为：0x F N =、16.8y F N =、88z F N =1-2作用在物体上的单位质量力分布为：0x y z f ax f b f ===、、，物体的密度为 ()33cx ez kg m ρ=+，如图1-3所示，其中，()10a N kg m =⋅， 15b N kg =，41c kg m =；61e kg m =。
试求：作用在图示区域内的质量总力？解：m m m VVF f dV f dxdydz ρρ==⎰⎰⎰⎰yz3m2m2m题图1-3()()332230232101053410533832234720x x VVF f dV ax cx ez dxdydzdx dy x x z dzx xz xyzNρ==⋅+=+⎛⎫=+⋅ ⎪⎝⎭⎛⎫=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭=⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰720x F N=m m m VVF f dV f dxdydzρρ==⎰⎰⎰⎰()()33223031511152411153832224630y y VVF f dV b cx ez dxdydzdx dy x z dzx z xyzN ρ∴==⋅+=+⎛⎫=⨯+⋅ ⎪⎝⎭⎛⎫=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭=⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰630y F N =m m m VVF f dV f dxdydz ρρ==⎰⎰⎰⎰()300z z VVF f dV cx ez dxdydzNρ==⋅+=⎰⎰⎰⎰0z F N =m m m VVF f dV f dxdydz ρρ==⎰⎰⎰⎰222227206300956.7m x y z F F F F N=++=++=956.7m F N=答：各质量力为：720x F N =、630y F N =、0z F N = ，总质量力956.7m F N =。
1-4绝对压强为52.75610Pa ⨯，温度21.1C ︒的空气以30.48m s 的速度移动。
求：（1）空气移动的单位质量动能？ （2）空气的单位体积动能？ 解：（1）求空气移动的单位质量动能()()22211130.4822464.5464.5E m E W N m υ==⨯⨯==()2464.5464.5E W kg N m ==（2）求空气的单位体积动能pRT ρ=，()287R J kg K =⋅()532.75610 3.26528727321.1p kg m RT ρ⨯∴==≈⨯+m V ρ=，所以，单位体积质量为ρ()()2232211 3.26530.482215171517E E W m m s ρυ==⨯⨯==31517E W m =答：（1）空气移动的单位质量动能为464.5E W kg =；（2）空气的单位体积动能为31517E W m =1-5如题图1-5所示，两同心内、外圆筒直径为d =1000mm ，D =1002mm ，轴向长度b =1mm ，采用润滑油润滑，润滑油温度为60 C ，密度r =824kg /m 3，µ=4.17⨯10-3Pa ⋅s 。
求当内筒壁以1m /s 速度时，所需要的扭矩M 及轴功率P 各为多少？题图1-5解：因间隙很小，所以，可以认为速度梯度成直线，符合牛顿内摩擦定律。
314.1710 1.002124.17du d Paτμδτ-==⨯⨯-⎛⎫⎪⎝⎭=4.171113.1F A F Nτπ==⨯⨯⨯=113.652.125M N m d M F =⨯=⨯=13.1113.1P WF P υ=⨯==∴答：所需扭矩 6.55M N m =，轴功率13.1P W =。
1-6如题图1-6所示，两无限大的平板、间隙为d ，假定液体速度分布呈线性分布。
液体动力粘度m =0.65⨯10-3Pa ，密度r =879.12kg /m 3 。
计算： （1）以m 2/s 为单位的流体运动粘度；（2）以Pa 为单位的上平板所受剪切力及其方向； （3）以Pa 为单位的下平板所受剪切力及其方向。
dDb题图1-6解：因间隙很小，所以，可以认为速度梯度成直线，符合牛顿内摩擦定律。
（1）求以m 2/s 为单位的流体运动粘度：v μρ=3720.65107.410879.12v m s --⨯==⨯727.410v m s -=⨯（2）求以Pa 为单位的上平板所受剪切力及其方向：由牛顿内摩擦定律，dudyτμ=，330.30.65100.650.310du dy Pa τμ--∴=⋅=⨯⨯=⨯ 0.65Pa τ=,方向与x 轴方向相反。
（3）求以Pa 为单位的下平板所受剪切力及其方向：根据牛顿第三定律，下平板所受剪切力与上平板受力，大小相等方向相反。
0.65Pa τ=-，方向与x 轴方向相同。
答：略1-7如题图1-7所示，两平板间充满了两种不相混合的液体，其粘度系数分别为液体动力粘度m 1=0.14Pa ⋅s ，m 2=0.24Pa ⋅s ，液体厚度分别为d 1=0.8mm , δ2=1.2mm 。
假定速度分布为直线规律，试求推动底面积A =0.1m 2的上平板，以0.4m /s 速度做匀速运动所需要的力？v =0.3m/sδ=0.3mmy x题图1-7解：根据假定，速度梯度成直线，符合牛顿内摩擦定律；且由流体的性质可知：两液体之间的接触面上，速度相等，剪切力相等。
22122121υυυττμμδδ-∴=⇒= 22330.40.240.141.2100.810υυ---⨯=⨯⨯⨯2140.186775m s υ∴=≈ 又du dyτμ= 30.18660.2437.31.210Pa τ-⎛⎫∴=⨯≈ ⎪⨯⎝⎭F A τ=37.30.1 3.73F N =⨯=∴答：所需的力为 3.73F N =。
1-8如题图1-8所示，一块40cm ⨯45cm ⨯1cm 平板，其质量为5kg,沿润滑表面匀速下滑，已知：u =1m /s ，油膜厚度d =1mm 。
求润滑油的动力粘度系数？题图1-8解：因油膜很薄，可以认为速度梯度成直线，符合牛顿内摩擦定律。
u =1m/smgNF12 513δ=1mm u =0.4m /sx δ1=0.8mm δ2=1.2mmµ1µ2F A A υτμδ==310.40.45180110F μμ-=⨯⨯=⨯ 又因为物体做匀速运动，所以有1218013mg μ=⋅518059.8113μ=⨯⨯0.105Pa s μ≈⋅答：润滑油的动力粘度系数为0.105Pa s μ≈⋅。
1-9如题图1-9所示，旋转圆锥体，底边直径D =15.2mm ，高h =20cm ，油膜充满锥体和容器的隙缝，缝隙δ=0.127mm ，油的动力粘度系数μ=1.84⨯10-3Pa 。
求圆锥相对容器以等 题图1-9 角速度120r /min 旋转时所需要的力矩。
解：因油膜很薄，可以认为速度梯度成直线，符合牛顿内摩擦定律。
1202460r r r πυωπ⨯==⨯= 4d r dy υυπδδ== 24r A M F r Ar πμτδ=⋅==()24dA r dM dA r πμτδ⋅⋅∴=⋅=1）对于圆锥的锥表面tan r h θ=⨯，其中，15.22tan 0.382220DD h h θ====⨯ 2cos dhdA r πθ=⋅,其中，δδDh2222cos 0.9347835815.22022D h θ===⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭2tan cos dhdA h πθθ∴=⋅⋅223342tan cos 8tan cos dhdM h r h dh πμπθδθπθμδθ∴=⋅⋅⋅⋅=⨯⨯⨯ 求扭矩()23302343438tan cos 2tan cos 0.38155426.84 1.84100.20.934783580.02686hM h dhh N mπθμδθπθμδθ-=⨯⋅⋅=⨯⋅=⨯⨯⨯⨯=⋅⎰2）对于圆锥的底面24M F r Ar r A πτμδ=⋅==又2dA rdr π=323428dM r dr r drππμδπμδ∴=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯232024820.00954116D M r drDNm πμδπμδ=⨯⨯⨯=⨯=⎰20.026860.009541 3.6410M -=+=⨯答：所需要的扭矩为23.6410M -=⨯。
1-10以下方程规定了四个矢量：123423223325=-+=+-=-+-=++r i j k r i j k r i j k r i j k确定下式的标量a 、b 和c 。
其中，4a b c =++123r r r r 。
解：4a b c =++123r r r r()()()()()()442322322323a b c a b c a b c a b c =-+++-+-+-=+-+-+++--r i j k i j k i j k r i j k又4325=++r i j k22332235a b c a b c a b c +-=⎧⎪∴-++=⎨⎪--=⎩解之，得213a b c =-==-，， 答：213a b c =-==-，，。
1-11台风的速度场在极坐标中可表示为：r a b u u r rθ=-=，。
试证明：流线的方程为对数螺线，即abr ceθ-=。