工程流体力学第2版答案

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第一章绪论

1-1. 20C 的水2.5m 3

，当温度升至80C 时，其体积增加多少？

［解］温度变化前后质量守恒，即

= 7V2

3

又20C 时，水的密度 d 二998.23kg / m 3 80C 时，水的密度

= 971.83kg/m 3

啦

3

V 2 =亠=2.5679m

「2

则增加的体积为

V 二V 2 -V^ 0.0679 m 3

1-2.当空气温度从 0C 增加至20C 时，运动粘度\增加15%，重度 减少10%，问此时动力粘度 」增加 多少(百分数)？ ［解］

宀(1 0.15)、.原(1 -0.1)「原

= 1.035 原「原=1.035'I 原

■' -「原1.035・L 原一」原 原 原——原二0.035

卩原

卩原

此时动力粘度 J

增加了 3.5%

2

1-3•有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为

u =0.002 Jg(hy-0.5y )/」，式中'、」分别为水的

密度和动力粘度，h 为水深。试求h =0.5m 时渠底(y=0)处的切应力。 ［解］

一 =0.002「g(h -y)/「

dy

当 h =0.5m , y=0 时

= 0.002 1000 9.807(0.5 —0)

J

du dy

-0.002 'g(h -y)

= 9.807Pa

1-4.一底面积为45 x 50cm 2,高为1cm 的木块，质量为5kg ，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块 运动速度u=1m/s ，油层厚1cm ,斜坡角22.620 （见图示），求油的粘度。

mg sin v I mg sin

A U 0.4 0.45 — d

0.001

」-0.1047Pa s

1-5

.已知液体中流速沿

y 方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律

沿y 方向的分布图。

［解］木块重量沿斜坡分力 F 与切力T 平衡时，等速下滑

5 9.8 sin 22.62

-=一，定性绘出切应力

dy

1-6 •为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径 的粘度」=0.02Pa . s 。若导线以速率50m/s 拉过模具，试求所需牵拉力。 0.9mm ，长度20mm ，涂料 (1.O1N )

e

y I

1-8 .一圆锥体绕其中心轴作等角速度怕=16 r3y/S旋转。锥体与固定壁面间的距离、=1mm，用」=0.1 Pa・S的润滑油充满间隙。锥体半径R=0.3m，高H=0.5m。求作用于圆锥体的阻力矩。(39.6N • m

) du . r -0

---- =卜丄----------------

dy 、

阻力：dT二dA 阻力

矩：dM =dT r

M 二dM 二rdT 二r dA

H

=r 2「r

1

cos-

dh

1

COS

T

H

r3dh(r =tg^ h)

1

cos-

H

tg^ ! h3dh

［解］A- :dl=3.14 0.8 10- 20 10 卫=5.024 10~m2

U 50 5

.F R A =0.02 35.024 10“=1.01N

h 0.05 10

1-7.两平行平板相距0.5mm,其间充满流体，下板固定，上板在2Pa的压强作用下以0.25m/s匀速移动,

求该流体的动力粘度。

［解］根据牛顿内摩擦定律，得

/ du

A = . / -

dy

COS

：

切应力:

2 ■:

6

1-9.一封闭容器盛有水或油，在地球上静止时， 其单位质量力为若干？当封闭容器从空中自由下落时，其

单位质量力又为若干？ ［解］在地球上静止时：

［解］P A =P 表 0.5 ;?g

p ° 二 P A -1.5 :g = p 表-=4900 -1000 9.8 - -4900 Pa P o =Po p a =—4900 98000 =93100Pa

2-3 •多管水银测压计用来测水箱中的表面压强。图中高程的单位为

2二」，

tg 3

H 4

4-cos v

4 3

二 0.1 16 0.5 0.6 10 二 0.857 2

= 39.6Nm

自由下落时：

f x 二 f y = 0; f z = _

g g =0

2-1.一密闭盛水容器如图所示,

第二章流体静力学

U 形测压计液面高于容器内液面

h=1.5m ，求容器液面的相对压强。

_______ T

［解］ P 0 = P a 「gh

P e =p 0

- P

a 」gh =1000 9.807 1.5=14.7kPa

2-2 •密闭水箱，压力表测得压强为 对压强和相对压强。 4900Pa 。压力表中心比 A 点高0.5m , A 点在液面下1.5m 。求液面的绝

m 。试求水面的绝对压强 P abs 。