流体力学第1、2、3、4章课后习题答案
流体力学张兆顺课后答案
流体力学张兆顺课后答案【篇一：流体力学知识点大全】书籍：《全美经典-流体动力学》《流体力学》张兆顺、崔桂香《流体力学》吴望一《一维不定常流》《流体力学》课件清华大学王亮主讲目录：第一章绪论第二章流体静力学第三章流体运动的数学模型第四章量纲分析和相似性第五章粘性流体和边界层流动第六章不可压缩势流第七章一维可压缩流动第八章二维可压缩流动气体动力学第九章不可压缩湍流流动第十章高超声速边界层流动第十一章磁流体动力学第十二章非牛顿流体第十三章波动和稳定性第一章绪论1、牛顿流体：剪应力和速度梯度之间的关系式称为牛顿关系式，遵守牛顿关系式的流体是牛顿流体。
2没有内摩擦，也就没有内耗散和损失。
层流：纯粘性流体，流体分层，流速比较小；湍流：随着流速增加，流线摆动，称过渡流，流速再增加，出现漩涡，混合。
因为流速增加导致层流出现不稳定性。
定常流：在空间的任何点，流动中的速度分量和热力学参量都不随时间改变，3、欧拉描述：空间点的坐标；拉格朗日：质点的坐标；4、流体的粘性引起剪切力，进而导致耗散。
5、无黏流体—无摩擦—流动不分离—无尾迹。
6、流体的特性：连续性、易流动性、压缩性不可压缩流体：d??0dtconst是针对流体中的同一质点在不同时刻保持不变，即不可压缩流体的密度在任何时刻都保持不变。
是一个过程方程。
7、流体的几种线流线：是速度场的向量线，是指在欧拉速度场的描述；同一时刻、不同质点连接起来的速度场向量线；dr?u?x,tdr?u?0迹线：流体质点的运动轨迹，是流体质点运动的几何描述；同一质点在不同时刻的位移曲线；涡线：涡量场的向量线，u,dr???x,t??dr???0涡线的切线和当地的涡量或准刚体角速度重合，所以，涡线是流体微团准刚体转动方向的连线，形象的说：涡线像一根柔性轴把微团穿在一起。
第二章流体静力学1、压强：p?lim?fdf??a?0?ada静止流场中一点的应力状态只有压力。
2、流体的平衡状态：1）、流体的每个质点都处于静止状态，==整个系统无加速度；2）、质点相互之间都没有相对运动，==整个系统都可以有加速度；由于流体质点之间都没有相对运动，导致剪应力处处为零，故只有：体积力(重力、磁场力)和表面力(压强和剪切力)存在。
流体力学(上)高等教育出版课后答案
液体的物理性质和液体运动物理量的描述
1.1 液体的运动用 x=a, y=et
bc bc bc bc -t t -t +e ,z=e -e 2 2 , 2 2
表示, 求速度的拉格朗日描述与欧拉描述. [解答] 速度的拉格朗日描述为
u
x 0, t
v
y b c t b c z b c t b c ， w 。 et e et e t 2 2 t 2 2
i = x 0
j y 2 xe 2t
k e 3t j 2e 2t k 由旋度得涡线方程为
dy dz , x const 3t 3e 2e 2t
2 2
即
dy dz 3z 2 y
解之得 2 y 3z const 0
可知本题中的迹线方程和流线方程可化为同一方程。 1.3 速度场由 v=(x2 t,yt2 ,xz) 给出，当 t=1 时求质点 P（1，3，2）的速度及加速度。 [解答]由 v=(x2 t,yt2 ,xz)得 t=1 时 P（1，3，2）的速度为 v=(1，3，2) 由 ax, y, z, t v v
v t
ax
u u u w u v w x 2 x 2 t 2 x 0 0 x 2 2 x 3t ， t x y z
ay az
v v v v u v w 2 yt 0 yt 2 t 2 0 2 yt yt 4 ， t x y z w w w w u v w 0 x 2t z 0 xz x x 2 zt x 2 z t x y z
当 t=1 时质点的加速度 a x 3, a y 9, a z 4
《流体力学》课后习题答案.pdf
得：T1 = t1 + 273 = 50 + 273 = 323K ，T2 = t2 + 273 = 78 + 273 = 351K
根据
p
=
mRT V
，有：
p1
=
mRT1 V1
，
p2
=
mRT2 V2
得： V2 V1
=
p1 p2
T2 T1
=
9.8067 104 5.8840 105
351 323
=
0.18
设管段长度 l，管段表面积： A = dl
单位长度管壁上粘滞力： = A u = dl u − 0 = 3.14 0.025 0.03
l y l
0.001
1-8 解： A = 0.8 0.2 = 0.16m2 ，u=1m/s， = 10mm ， = 1.15Pa s
T = A u = A u − 0 = 1.15 0.16 1 = 18.4N
1
=
T1 b
=
A b
u
−0 −h
=
0.7 0.06b b
15 − 0 0.04 − 0.01
=
21N
/m，方向水平向左
下表面单位宽度受到的内摩擦力：
2
=
T2 b
=
Au−0 b h−0
=
0.7 0.06b 15 − 0
b
0.01− 0
= 63N
/m，方向水平向左
平板单位宽度上受到的阻力：
= 1 + 2 = 21+ 63 = 84N ，方向水平向左。
h1 = 5.6m
2.4 解：如图 1-2 是等压面，3-4 是等压面，5-6 段充的是空气，因此 p6 = p5 ，6-7 是等压面，
《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mRTp V=，有：111mRT p V '=，222mRT p V '=得：421251219.8067103510.185.884010323V p T V p T '⨯=⋅=⨯='⨯，即210.18V V =体积减小了()10.18100%82%-⨯=G ＝mg自由落体： 加速度a ＝g1-5 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：u T 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。
流体力学参考答案李玉柱(汇总)
高等学校教学用书流体力学习题参考答案主讲：张明辉高等教育出版社李玉柱，苑明顺编.流体力学与流体机械, 北京：高等教育出版社，2008.1（2009 重印）《流体力学》第一章绪论992.2kg/m 3 0.661 10 6m 2/s 6.56 10 4Pa s1-3 一平板在油面上作水平运动，如图所示。
已知平板运动速度V = lm/s ，板与固定边 界的距离 A 5mm ,油的粘度 0.1Pa s ，求作用在平板单位面积上的粘滞阻力。
解：假设板间流体中的速度分布是线性的，则板间流体的速度梯度为du V 1m/s 3dy5 10 m1-4有一底面积为40cm X 60cm 矩形木板，质量为5kg ，以0.9m/s 的速度沿着与水平 面成30°倾角的斜面匀速下滑，木板与斜面之间的油层厚度为1mm ，求油的动力粘度。
解：建立如下坐标系，沿斜面向下方向为 x 轴的正方向，y 轴垂直于平板表面向下。
1-1空气的密度 1.165kg/m 3，动力粘度 1.87 10 5Pa s ，求它的运动粘度解：由v —得，v — 1.87 10 5Pa s 1.165kg/m 3521.61 10 m /s1-2水的密度992.2kg/m 3，运动粘度v 0.661 10 6m 2/s ，求它的动力粘度解：由v —得, 200s由牛顿内摩擦定律豈，可得作用在平板单位面积上的粘滞阻力为du dy0.1Pa s 200s -120PaT77^7777^77777777越 1-3 I*设油膜内速度为线性分布，则油膜内的速度梯度为:由牛顿内摩擦定律知，木板下表面处流体所受的切应力为:30.9 10，Pa0.9 1 030.4 0.6 5 9.8sin 30从而可得油的动力粘度： 0.1134Pa s1-5上下两个平行的圆盘，直径均为d ，间隙厚度为§■，间隙中的液体动力黏度系数为 [1,若下盘固定不动，上盘以角速度 3旋转，求所需力矩M 的表达式。
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。
流体力学答案(3,4)
第三、四章 习题及答案3-8已知流速场u x =xy 2, 313yuy=-, u z =xy, 试求：（1）点（1，2，3）的加速度；（2）是几维流动；（3）是恒定流还是非恒定流；（4）是均匀流还是非均匀流？ 解：（1）411633x x x x x xyzu u u u a u u u xy txyz∂∂∂∂=+++==∂∂∂∂2533321331323331216 3 . 06m /sy y z x y a y u y a yu xu xy xy xy a =-===+=-====（2）二元流动 （3）恒定流 （4）非均匀流41xy33-11已知平面流动速度分布为xy 2222cx uu x ycy x y=-=++，， 其中c 为常数。
求流线方程并画出若干条流线。
解：2222-x d x =yd yxyd x d y d x d y c y c x u u xyxy=⇒-=⇒++积分得流线方程：x 2+y 2=c方向由流场中的u x 、u y 确定——逆时针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)u x =－ay,u y =ax,u z =0 （2）z2222,,0,a c xycy cxu u u x y x y =-==++式中的、为常数。
z 2222,,0,a c x y cy cx u u u x yx y=-==++式中的、为常数。
解：（1）110 ()()22y xx y z u u a a ax y ωωω∂∂===-=+=∂∂有旋流动xy 11()()0 22y x xy zx u u a a x y εεε∂∂=+=-==∂∂ 无角变形(2)222222222222222222211()2()2()22()()12()2()0 0 2()y x z x y u u x y c cx x y c cy x y x y x y c x y c x y x y ωωω∂⎡⎤∂+-+-=-=+⎢⎥∂∂++⎣⎦⎡⎤+-+====⎢⎥+⎣⎦无旋流动2222xy22222112()()()022()()y x u u c x y c x y x y x y x y ε∂⎡⎤∂---=+==-≠⎢⎥∂∂++⎣⎦ 有角变形4—7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。
电大流体力学形成性考核册(答案1234)
作业1答案(第1章、第2章)第1章一、选择1、牛顿摩擦定律适用于（ B ）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（ C ）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（ C ）连续。
A、在宏观上B、在微观上C、分子间D、原子间4、在国际制单位制中流体力学基本量纲不包括（ D ）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 ( D )A、切向力、正压力B、正压力、重力C、正压力、重力D、正压力、切向力、重力6、下属那些力属于质量力（E ）A、惯性力B、粘滞力C、弹性力D、表面力E、重力二、判断题1、压强和切应力属表面力。
（正确）2、流体惯性力与加速度方向相同。
（错误）3、粘滞性可以制止流体流动。
（正确）4、理想流体与实际流体的区别仅在于理想流体具有不可压缩性。
（正确）三、简答题（要点）1. 为什么要建立连续介质模型？答：液体（气体）是由分子组成的，分子间有空隙，不连续。
工程上研究的流体，关心的是流体宏观的物理性质。
把流体看成为由质点组成的连续体——连续介质模型，目的是建立描述流体运动的连续函数，便于应用数学工具，解决工程实际问题。
2．什么是流体的粘滞性？它对流体流动起什么作用？答：流体具有的阻滞变形运动的特性——流体的粘滞性，它对流体流动产生阻力，造成能量损失。
3．动力粘滞系数μ和运动粘滞系数ν有什么区别？μ=，量纲不同。
答：两者都反映流体的粘滞性，μ为动力量，ν为运动量，ρν4. 容器盛有液体，求下述不同情况时该液体所受单位质量力？ （（（（3）：水体A 受哪些表面力为压应力和切应力，质量力为重力g 和惯性力。
一、 作图题（略）二、计算题 (解题思路与答案) 1. 已知某水流流速分布为10/172.0yu =，u 的单位为m/s ，y 为距壁面的距离，单位为m 。
（1）求y=0.1、0.5、1.0m 处的流速梯度；（2）若水的运动粘滞系数s cm /1010.02=ν，计算相应的切应力。
《流体力学》 合肥工业大学 胡小春 曾亿山 答案
流体力学第1章 绪论1.1 若某种牌号的汽油的重度γ为7000N/m 3，求它的密度ρ。
解：由g γρ=得，3327000N/m 714.29kg/m9.8m /m γρ===g1.2 已知水的密度ρ=997.0kg/m 3，运动黏度ν=0.893×10-6m 2/s ，求它的动力黏度μ。
解：ρμ=v 得，3624997.0kg/m 0.89310m /s 8.910Pa s μρν--==⨯⨯=⨯⋅ 1.3 一块可动平板与另一块不动平板同时浸在某种液体中，它们之间的距离为0.5mm ，可动板若以 0.25m/s 的速度移动，为了维持这个速度需要单位面积上的作用力为2N/m 2，求这两块平板间流体的动力黏度μ。
解：假设板间流体中的速度分布是线性的，则板间流体的速度梯度可计算为13du u 0.25500s dy y 0.510--===⨯ 由牛顿切应力定律d d uyτμ=，可得两块平板间流体的动力黏度为 3d 410Pa s d yuτμ-==⨯⋅1.4上下两个平行的圆盘，直径均为d ，间隙厚度为δ，间隙中的液体动力黏度系数为μ，若下盘固定不动，上盘以角速度ω旋转，求所需力矩T 的表达式。
题1.4图解：圆盘不同半径处线速度 不同，速度梯度不同，摩擦力也不同，但在微小面积上可视为常量。
在半径r 处，取增量dr ，微面积 ，则微面积dA 上的摩擦力dF 为du r dF dA2r dr dz ωμπμδ== 由dF 可求dA 上的摩擦矩dT32dT rdF r dr πμωδ==积分上式则有d 43202d T dT r dr 32πμωπμωδδ===⎰⎰1.5 如下图所示，水流在平板上运动，靠近板壁附近的流速呈抛物线形分布，E 点为抛物线端点，E 点处0d d =y u ，水的运动黏度ν=1.0×10-6m 2/s ，试求y =0，2，4cm 处的切应力。
（提示：先设流速分布C By Ay u ++=2，利用给定的条件确定待定常数A 、B 、C ）题1.5图解：以D 点为原点建立坐标系，设流速分布C By Ay u ++=2，由已知条件得C=0,A=-625,B=50则2u 625y 50y =-+ 由切应力公式du dyτμ=得du(1250y 50)dy τμρν==-+ y=0cm 时，221510N/m τ-=⨯；y=2cm 时，222 2.510N/m τ-=⨯；y=4cm 时，30τ= 1.6 某流体在圆筒形容器中。
（完整版）工程流体力学课后习题（第二版）答案.doc
h 12 h 6 2 1 0.1 12h 6 得h4 m 3 2-11．有一盛水的开口容器以的加速度 3.6m/s 2沿与水平面成 30o 夹角的斜面向上运动， 试求容器中水面的倾角。 [ 解 ] 由液体平衡微分方程 dp ( f x dx f y dy f z dz) f x a cos300 ， f y 0 ， f z ( g asin 300 ) 在液面上为大气压， dp a cos300 dx ( g a sin 300 )dz 0 dz a cos300 0.269 tan g a sin 300 dx 150 2-12．如图所示盛水 U 形管，静止时，两支管水面距离管口均为 h ，当 U 形管绕 OZ 轴以等角速度ω旋转 时， 求保持液体不溢出管口的最大角速度ωmax 。 [ 解 ] 由液体质量守恒知， 管液体上升高度与 管液体下降高度应相等，且两者液面同在一等压面上， 满足等压面方程： 2r 2 C z z I II
=45 °，闸门挡水深 h=3m ，试求水对闸门的作用力及 方向 [ 解 ] 水平分力： F px gh c A x hhb 1000 3.0 g 9.81 3 44.145kN 2 2 压力体体积： V [ h( h h) 1 h 2 ] 8 ( h ) 2 sin 45 2 sin 45 [ 3(3 3) 1 32 ] ( 3 )2 sin 45 2 8 sin 45 1.1629m 3 铅垂分力： F pz gV 1000 9.81 1.1629 11.41kN 合力： Fp F px 2 F pz 2 44.1452 11.412 45.595kN 方向： arctan
2g h 液体不溢出，要求 z I z II 2h ， 以 r 1 a, r 2 b 分别代入等压面方程得： a b a>b gh 2 a2 b2 max 2 gh b2 a2 2-13．如图， 600 ，上部油深 h 1＝ 1.0m ，下部水深 h 2 ＝ 2.0m ，油的重度 =8.0kN/m 3，求：平板 ab 单位 宽度上的流体静压力及其作用点。 [ 解 ] 合力 Pb 1 h11h22油 h 1 sin 600 2 水 h 2 sin 600 ＝ 46.2kN ＋油h1h20 sin 60 作用点： 1
吴望一《流体力学》第1-4章习题参考答案
ijk imn jm kn jn mk
方法 1——矢量运算方法 （1） (v ) a (v ) ac ( v )c a ac (v ) c (v ) a a ( v ) (v ) a （2） (c )( a b ) (c )( ac b ) (c )( a bc ) ac (c )b bc (c ) a
吴望一《流体力学》第一章部份习题参考答案（p48-p50）
1 d 1 r r 1(2) grad gradr , gradr r dr xi
直角坐标系下 r ( x j x j )
1 2
故
1 xi r 1 1 1 2 2 gradr (x j x j ) (x j x j ) ( x j x j ) 2 xi xi 2 xi 2r r r r 1 grad 3 r r
பைடு நூலகம்
b (c )a a (c )b
（3）
(a b ) rotc (ac bc ) ( c ) ( a c bc ) c a ( b ) b ( a ) c b ( a ) c a (b )c c c c c a ( b ) ac b a b （4） ( a ) b a ( b ) ( ac b ),
流体力学课后习题与答案
第三、四章 流体动力学基础习题及答案3-8已知流速场u x =xy 2, 313y u y =-, u z =xy, 试求：（1）点（1，2，3）的加速度；（2）是几维流动；（3）是恒定流还是非恒定流；（4）是均匀流还是非均匀流？解：（1）411633x x x x x x y z u u u u a u u u xy t x y z ∂∂∂∂=+++==∂∂∂∂25333213313233312163. 06m/s y y z x y a y u y a yu xu xy xy xy a =-===+=-====（2）二元流动 （3）恒定流（4）非均匀流41xy 33-11已知平面流动速度分布为x y 2222cxu u x ycy x y =-=++，， 其中c 为常数。
求流线方程并画出若干条流线。
解：2222-xdx=ydyx ydx dydx dy cy cx u u x y x y =⇒-=⇒++积分得流线方程：x 2+y 2=c方向由流场中的u x 、u y 确定——逆时针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)u x =－ay,u y =ax,u z =0 （2）z 2222,,0,a c x ycy cxu u u x y x y =-==++式中的、为常数。
z 2222,,0,a c x y cy cxu u u x y x y =-==++式中的、为常数。
解：（1）110 ()()22yx x y z u u a a a xy ωωω∂∂===-=+=∂∂有旋流动 xy 11()()0 22y x xy zx u u a a x y εεε∂∂=+=-==∂∂ 无角变形 (2)222222222222222222211()2()2()22()()12()2()0 0 2()y x z x y u u x y c cx x y c cy x y x y x y c x y c x y x y ωωω∂⎡⎤∂+-+-=-=+⎢⎥∂∂++⎣⎦⎡⎤+-+====⎢⎥+⎣⎦无旋流动2222xy 22222112()()()022()()y x u u c x y c x y x y x y x y ε∂⎡⎤∂---=+==-≠⎢⎥∂∂++⎣⎦ 有角变形4—7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。
流体力学课后作业答案
49
2.37 圆柱体直径d=2m，长l=5m，放置于60°的斜
面上，求水作用于圆柱体上的静水总压力大小及其
流
作用方向。
体
力
解： Px ghxC Ax
学
9800 d cos 60 d cos 60 5
2
60°
24.5kN
V
1 2
V圆
V三角
[1 (d )2
22
1 d sin 60 2
0
R3 H3
h3dh
=39.6N m
33
1-13 水暖系统为防止水温升高时体积膨胀将水管胀裂， 在系统顶部设膨胀水箱，若系统内水的总体积V=8m3，
流 体 力
加温前后温差为50ºC，水的体膨胀系数为0.0005 1/ºC， 学
求膨胀水箱的最小容积。
dV
解：由
V
V dt
dV V dt V 0.0005508 0.2m3
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。
26
4-20 环形断面管道中水温10℃，流量Q=400L/min，
当量粗糙高度K=0.15mm，d=75mm，D=100mm。求 流
在管长l=300m管段上的沿程水头损失。
体
解： v Q 4Q 1.94m/s
34
第二章习题解答
2-29 有一容器上部盛油h1=1m，ρ1=800kg/m3，下部盛水 h2=2m，侧壁倾角θ=60º。求容器壁上单宽静水压力及作用 位置。
解：F1 1gh1C A1
油 h1
8009.8 0.5 (1/ sin 60) 1 4.52kN
《流体力学》课后习题详细解答
1-8解:
或，由 积分得
1-9解:法一：5atm
10atm
=0.537 x 10-9x (10-5) x98.07 x 103= 0.026%
法二： ,积分得
1-10解：水在玻璃管中上升高度
h =
水银在玻璃管中下降的高度
H= mm
第二章流体静力学
2-1解：已知液体所受质量力的x向分量为–a ,z向分量为-g。液体平衡方程为
重心C位于浮心之上，偏心距
沉箱绕长度方向的对称轴y轴倾斜时稳定性最差。浮面面积A=15m2。浮面关于y
轴的惯性矩和体积排量为
定倾半径
可见， >e,定倾中心高于重心，沉箱是稳定的。
第三章流体运动学
3-1解：质点的运动速度
质点的轨迹方程
3-Байду номын сангаас解：
由 和 ,得
故
3-3解：当t=1s时，点A（1,2）处的流速
线速度u = 0r,速度环量
(2)半径r+dr的圆周封闭流线的速度环量为
得
忽略高阶项2 0dr2，得d
（3）设涡量为 ，它在半径r和r+dr两条圆周封闭流线之间的圆环域上的积分为d 。因为 在圆环域上可看作均匀分布，得
将圆环域的面积dA=2 rdr代入该式，得
可解出 =2 + dr/r。忽略无穷小量 dr/r，最后的涡量
沉箱绕长度方向的对称轴y倾斜时稳定性最差。浮面面积A=15m2.浮面关于y轴的惯性矩和体积排量为
定倾半径
可见， ，定倾中心低于重心，沉箱是不稳定的。
(2)沉箱的混凝土体积
沉箱的重量
沉箱水平截面面积
设吃水深度为h,取水的密度 =1000kg/m3.浮力F等于重量G。有
工程流体力学课后习题答案1-3章
第1章 绪论【1-1】500cm 3的某种液体，在天平上称得其质量为0.453kg ，试求其密度和相对密度。
【解】液体的密度3340.4530.90610 kg/m 510m V ρ-===⨯⨯相对密度 330.906100.9061.010w ρδρ⨯===⨯【1-2】体积为5m 3的水，在温度不变的条件下，当压强从98000Pa 增加到×105Pa时，体积减少1L 。
求水的压缩系数和弹性系数。
【解】由压缩系数公式10-1510.001 5.110 Pa 5(4.91098000)p dV V dP β-=-==⨯⨯⨯- 910111.9610 Pa 5.110pE β-===⨯⨯ 【1-3】温度为20℃，流量为60m 3/h 的水流入加热器，如果水的体积膨胀系数βt =，问加热到80℃后从加热器中流出时的体积流量变为多少【解】根据膨胀系数1t dVV dtβ=则2113600.00055(8020)6061.98 m /ht Q Q dt Q β=+=⨯⨯-+= 【1-4】用200升汽油桶装相对密度的汽油。
罐装时液面上压强为98000Pa 。
封闭后由于温度变化升高了20℃，此时汽油的蒸汽压力为17640Pa 。
若汽油的膨胀系数为，弹性系数为×106Pa ，（1）试计算由于压力温度变化所增加的体积，（2）问灌装时汽油的体积最多不应超过桶体积的百分之多少【解】（1）由1β=-=P p dV Vdp E可得，由于压力改变而减少的体积为6200176400.257L 13.7210⨯∆=-===⨯P p VdP V dV E由于温度变化而增加的体积，可由1β=tt dV V dT得 0.000620020 2.40L β∆===⨯⨯=t t t V dV VdT（2）因为∆∆t p V V ?，相比之下可以忽略由压力变化引起的体积改变，则 由 200L β+=t V V dT 得 1198.8%200110.000620β===++⨯t V dT 【1-5】图中表示浮在油面上的平板，其水平运动速度为u =1m/s ，δ=10mm ，油品的粘度μ=·s ，求作用在平板单位面积上的阻力。
流体力学第1、2、3、4章课后习题答案
GAGGAGAGGAFFFFAFAF第一章習題答案選擇題（單選題）1.1按連續介質的概念，流體質點是指：（d ）（a ）流體的分子；（b ）流體內的固體顆粒；（c ）幾何的點；（d ）幾何尺寸同流動空間相比是極小量，又含有大量分子的微元體。
1.2作用于流體的質量力包括：（c ）（a ）壓力；（b ）摩擦阻力；（c ）重力；（d ）表面張力。
1.3單位質量力的國際單位是：（d ）（a ）N ；（b ）Pa ；（c ）kg N /；（d ）2/s m 。
1.4與牛頓內摩擦定律直接有關的因素是：（b ）（a ）剪應力和壓強；（b ）剪應力和剪應變率；（c ）剪應力和剪應變；（d ）剪應力和流速。
1.5水的動力黏度μ隨溫度的升高：（b ）（a ）增大；（b ）減小；（c ）不變；（d ）不定。
1.6流體運動黏度ν的國際單位是：（a ）（a ）2/s m ；（b ）2/m N ；（c ）m kg /；（d ）2/m s N ⋅。
1.7無黏性流體的特征是：（c ）（a ）黏度是常數；（b ）不可壓縮；（c ）無黏性；（d ）符合RT p =ρ。
GAGGAGAGGAFFFFAFAF1.8當水的壓強增加1個大氣壓時，水的密度增大約為：（a ） （a ）1/20000；（b ）1/10000；（c ）1/4000；（d ）1/2000。
1.9 水的密度為10003kg/m ，2L 水的質量和重量是多少？解： 10000.0022m V ρ==⨯=（kg ）29.80719.614G mg ==⨯=（N ）答：2L 水的質量是2 kg ，重量是19.614N 。
1.10 體積為0.53m 的油料，重量為4410N ，試求該油料的密度是多少？ 解： 44109.807899.3580.5m Gg VVρ====（kg/m 3）答：該油料的密度是899.358 kg/m 3。
1.11某液體的動力黏度為0.005Pa s ⋅，其密度為8503/kg m ，試求其運動黏度。
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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 / s 2 。
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 ）222（ a ）） N / m ；（ ）；（ ） N s/ m 。
bc kg / m d1.7 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pRT 。
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 kg/m 3 ，2L 水的质量和重量是多少？解：m V 1000 （ kg ）0. 002Gmg2 9.80719.614 （ N ）答： 2L 水的质量是 2 kg ，重量是 19.614N 。
1.10 体积为 0.5 m 3的油料，重量为 4410N ，试求该油料的密度是多少？解：m G g 4 4 1 0 9 . 8 0879 9 . 3 （58kg/m 3）V V0 . 5答：该油料的密度是899.358 kg/m 3。
1.11 某液体的动力黏度为0.005 Pa s ，其密度为 850 kg / m 3 ，试求其运动黏度。
解：0.005 5.882 10 6（m2/s）850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0.84 m / s，求油的动力黏度。
.6mm F sTU20°GG解：平板受力如图。
U TsNG沿 s轴投影，有：G sin 20T0T U A G sin 20∴G sin 2059.807sin 20 0.6 10 3 5.0 10 2（kg）U A0.6 0.4 0.84m s 答：油的动力黏度 5.010 2 kg。
m s1.13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=0.02 Pa s，模具的直径为0.9mm ，长度为 20mm，导线的牵拉速度为50 m / s，试求所需牵拉力。
20mmmτm50τUU解：U 5 01000（ kN/m 2）0.290.8T d l0.810 320103 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=16 rad / s，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，锥底半径R=0.3m，高H=0.5m。
求作用于圆锥体的阻力矩。
ωRδH解：选择坐标如图，在z 处半径为 r 的微元力矩为dM 。
zθyoxr2rdz 2 r 3H 2R2 dM dA r cos r H dz其中r zR HH223∴ M HH R2R3z3 dz0H 2R3 H2R20.116 20.330.520.32110 339.568 （ N m ）答：作用于圆锥体的阻力矩为39.568 N m 。
1.15 活塞加压，缸体内液体的压强为0.1Mpa 时，体积为 1000 cm 3，压强为 10Mpa 时，体积为 995 cm 3，试求液体的体积弹性模量。
解：6p1 00. 1 1 0 9. 9（ Mpa ）V 995 1000 10 6 5 10 6 （ m 3）Kp 5 9.9 106 1.98 109 （ pa ）V V10 6 1000 10 6答：液体的体积弹性模量K1.98 109 pa 。
1.16 图示为压力表校正器，器内充满压缩系数为k =4.75× 10-10 m 2 / 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？dV V 解：∵ Kp∴ VKV p4.75 10 10 200 10 620 1061.9 10 6 （m 3）设手轮摇动圈数为n ，则有 nd 2 lV44 V 4 1.9 10 612.10圈n2 l102 210 3d12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。
若系统内水的总体积为 8 m3，加温前后温差为 50℃，在其温度范围内水的膨胀系数V =0.00051/ ℃。
求膨胀水箱的最小容积。
散热器锅炉V V解：∵VT∴V V VT0.00051 8 50 0.204 （m3）答：膨胀水箱的最小容积0.204 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V =4.1× 10-4/ ℃，体积弹性模量k =2×109N / m2，罐体坚固，假设容积不变，试估算加热后罐壁承受的压强。
解：∵V VVTV∴自由膨胀下有：V TV又∵ Kp V V∴pK V K V T 4.1 10 4 2 109751053.3 （Mpa）V加热后，钢罐内的压强为p p0p 53.3 Mpa。
设 p00 （表压强）。
答：加热后罐壁承受的压强是53.3 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：pV395V 1 p 2V 2TR273 50273 20假设 VV ，可解得 p p 2 323 395（kPa ）435.412293435.4 kPa 。
答：这时的压强为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p abs 与相对压强 p 、真空度 p V 、当地大气压 p a 之间的关系是： （ c ）（ a ） p abs = p + p V ；（ b ） p = p abs + p a ；（ c ） p V = p a - p abs ；（ d ） p = p V + p V 。
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 ）3 2 1水汞（a）p1 > p2 > p3；（ b）p1 = p2 = p3；（ c）p1 < p2 < p3；（ d）p2 < p1 < p3。
2.7用U形水银压差计测量水管内A、 B 两点的压强差，水银面高差h p=10cm,p A- p B为：（b）A Bh p（a） 13.33kPa；（b） 12.35kPa；（c） 9.8kPa；（ d） 6.4kPa。
2.8露天水池，水深 5 m 处的相对压强为：（ b）（a） 5kPa；（b ）49kPa；（c） 147kPa；（ d）205kPa。
2.9垂直放置的矩形平板挡水，水深3m，静水总压力P 的作用点到水面的距离y D为：（c）y Dm3（a） 1.25m ；（b） 1.5m ；（c） 2m；（ d） 2.5m 。
2.10 圆形水桶，顶部及底部用环箍紧，桶内盛满液体，顶箍与底箍所受张力之比为：（a）（a） 1/2；（ b） 1.0；（ c） 2；（ d） 3。
2.11 在液体中潜体所受浮力的大小：（b）（a）与潜体的密度成正比；（ b）与液体的密度成正比；（c）与潜体淹没的深度成正比；（d）与液体表面的压强成反比。
2.12正常成人的血压是收缩压100~120mmHg ，舒张压 60~90mmHg ，用国际单位制表示是多少 Pa?101.325103解：∵ 1 mm133.3 Pa760∴收缩压： 100120 mmHg13.33 kPa 16.00 kPa舒张压： 6090 mmHg8.00 kPa 12.00 kPa答：用国际单位制表示收缩压： 100 120 mmHg 13.33 kPa16.00 kPa；舒张压：60 90 mmHg 8.00 kPa12.00 kPa。
2.13 密闭容器，测压管液面高于容器内液面h =1.8m，液体的密度为850kg/m 3，求液面压强。
p0h解：p0p a gh p a8 5 09. 807 1. 8相对压强为：绝对压强为：15.00 kPa。
116.33 kPa。
答：液面相对压强为15.00 kPa，绝对压强为116.33 kPa。
2.14 密闭容器，压力表的示值为4900N/m 2，压力表中心比 A 点高 0.4m ，A 点在水下 1.5m ，，求水面压强。
p01.5m0.4mA解：p0pap 1. 1gp a4900 1.1 10009.807p a 5.888（kPa）相对压强为： 5.888 kPa。
绝对压强为：95.437 kPa。
答：水面相对压强为 5.888 kPa，绝对压强为95.437 kPa。
2.15水箱形状如图所示，底部有4个支座，试求水箱底面上总压力和 4 个支座的支座反力，并讨论总压力和支座反力不相等的原因。