流体力学课后答案1-9章讲解
流体力学课后答案
1-2 一盛水封闭容器从空中自由下落，则器内水体质点所受单位质量力等于多少 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01-5 如图，在相距δ＝40mm 的两平行平板间充满动力粘度μ＝0.7Pa·s 的液体，液体中有一长为a ＝60mm 的薄平板以u ＝15m/s 的速度水平向右移动。
假定平板运动引起液体流动的速度分布是线性分布。
当h ＝10mm 时，求薄平板单位宽度上受到的阻力。
解：平板受到上下两侧黏滞切力T 1和T 2作用，由dyduAT μ=可得 12U 1515T T T AA 0.70.06840.040.010.01U N h h μμδ⎛⎫=+=+=⨯⨯+= ⎪--⎝⎭（方向与u 相反）1-9 某圆锥体绕竖直中心轴以角速度ω＝15rad/s 等速旋转，该锥体与固定的外锥体之间的间隙δ＝1mm ，其间充满动力粘度μ＝0.1Pa ·s 的润滑油，若锥体顶部直径d ＝0.6m ，锥体的高度H ＝0.5m ，求所需的旋转力矩M 。
题1-9图解：取微元体，微元面积：θππcos 22dhr dl r dA ⋅=⋅= 切应力： θπσωμμτcos 2rdh r dA dy du dA dT ⋅=⋅=⋅= 微元阻力矩： dM=dT·r阻力矩：2-12 圆柱形容器的半径cm R 15=，高cm H 50=，盛水深cm h 30=，若容器以等角速度ω绕z 轴旋转，试求ω最大为多少时不致使水从容器中溢出。
解：因旋转抛物体的体积等于同底同高圆柱体体积的一半，因此，当容器旋转使水上升到最高时，旋转抛物体自由液面的顶点距容器顶部h’= 2(H-h)= 40cm等角速度旋转直立容器中液体压强的分布规律为0222p gz r p +⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=ωρ对于液面，p=p 0 , 则gr z 222ω=，可得出22r gz =ω 将z=h ’,r=R 代入上式得s R gh /671.1815.04.08.92'222=⨯⨯==ω2-13装满油的圆柱形容器，直径cm D 80=，油的密度3/801m kg =ρ，顶盖中心点装有真空表，表的读数为Pa 4900，试求：（1）容器静止时，作用于顶盖上总压力的大小和方向；（2）容器以等角速度120-=s ω旋转时，真空表的读数值不变，作用于顶盖上总压力的大小和方向。
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。
第五版 流体力学习题答案完整版
《流体力学》答案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？⎡⎤⎣⎦解0000000000(115%90%)()()0.035 3.5%gggγγννμμρνρνμρνγν⨯---====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=，求作用于平板单位面积上的阻力？⎡⎤⎣⎦解10.0980798.070.001du Pa dy τμ==⨯= 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？⎡⎤⎣⎦解0T GSin α-= 55255131313T GSin G g g α==⋅=⨯⨯=所以 10.400.451800.001du T A dy μμμ==⨯=但 259.8070.10513180Pa s μ⨯==⋅⨯所以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：阻力矩为：阻力： 阻力矩51213GVδ22cos 0dhdA r dl r du r dy dT dA dM dT rππθωτμμδτ=⋅=⋅-====⋅0333012cos 12()cos 12cos HHHM dM rdT r dAr r dh r dh r tg h tg h dhττπθωμπθδθωμπθδθ====⋅⋅=⋅⋅⋅=⋅=⋅⋅⋅⋅⎰⎰⎰⎰⎰⎰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 ？⎡⎤⎣⎦解312013.6109.80.056664a p Z p γ=+=⨯⨯⨯=11 6.6640.686809.8p Z m mm γ==== 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。
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
华中科技大学流体力学课后习题答案完整版
解： v |(1,2) =
v
2 x
+
v
2 y
|(1,2) = 30.41m / s ；
a=
a
2 x
+
a
2 y
|(1,2) =
(∂vx / ∂x ⋅ vx )2 + (∂vy / ∂x ⋅ vx + ∂vy / ∂y ⋅ vy )2 = 167.71m / s2 。
2.4 （1） ax = 35, a y = 15 ；（2）260。
直立部分： P2
=
ρg⎜⎛ h ⎝
+
h ⎟⎞ ⋅ hB 2⎠
=
3 2
ρgh 2 B
方向向左；作用点距离水平面为
yD
=
3 2
h+
Bh3 12 3h 2 ⋅ Bh
=
14 h 9
⇒ L2 = 2h −14h 9 = 4h 9 M 2 = P2 ⋅ L2 = 2ρgh3 B 3
于是关闭闸门所需的力 P 由力矩平衡方程
H2
− h2
设此合力的作用点距底部 x 处，则
( ) R ⋅ x = P1 ⋅ H 3 − P2 ⋅ h 3 = ρgB H 3 − h3 6
将 H = 7.5m
⇒
x
=
H
2 + Hh + h2
3(H + h)
h = 3m B = 5m 代入得 R = 1160KN
x = 2.79m
1.29 解：闸门自动开启，此时压力中心 D 应与 O 点重合；水位超过 H，则压力中心 D 高
解：（1） ax |(2,1) = (∂vx / ∂x ⋅ vx + ∂vx / ∂y ⋅ v y ) |(2,1) = 35 ，
工程流体力学答案详解
第一章 流体及其物理性质1－1 已知油的重度为7800N/m 3，求它的密度和比重。
又，0.2m 3此种油的质量和重量各为多少？已已知知：：γ＝7800N/m 3；V ＝0.2m 3。
解解析析：：(1) 油的密度为 3kg/m 79581.97800===gγρ； 油的比重为 795.01000795OH 2===ρρS (2) 0.2m 3的油的质量和重量分别为 kg 1592.0795=⨯==V M ρ N 15602.07800=⨯==V G γ1－2 已知300L(升)水银的质量为4080kg ，求其密度、重度和比容。
已已知知：：V ＝300L ，m ＝4080kg 。
解解析析：：水银的密度为 33kg/m 13600103004080=⨯==-V m ρ 水银的重度为3N/m 13341681.913600=⨯==g ργ水银的比容为 kg /m 10353.7136001135-⨯===ρv1－3 某封闭容器内空气的压力从101325Pa 提高到607950Pa ，温度由20℃升高到78℃，空气的气体常数为287.06J/k g ·K 。
问每kg 空气的体积将比原有体积减少多少？减少的百分比又为多少？已已知知：：p 1＝101325Pa ，p 2＝607950Pa ，t 1＝20℃，t 2＝78℃，R ＝287.06J/k g ·K 。
解解析析：：由理想气体状态方程(1－12)式，得 kg /m 83.0101325)27320(06.2873111=+⨯==p RT v kg /m 166.0607950)27378(06.2873222=+⨯==p RT v kg /m 664.0166.083.0321=-=-v v%80%10083.0166.083.0%100121=⨯-=⨯-v v v每kg 空气的体积比原有体积减少了0.664m 3；减少的百分比为80％。
《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。
流体力学课后习题及答案-第9章
解：流量系数])()(55.01)[03.00027.0405.0(22Bb P H H B b B H mc ++--+=4127.0])22.1()5.025.025.0(55.01)[22.1203.025.00027.0405.0(22=++--+=解：流量系数 35.02.16.075.046.02.16.0301.032.075.046.0301.032.0=+-+=+-+=HPHP m08.096.08.02.06.08.0H H p h h s <=<=-='-= 自由出流 流量 5.105.105.1020.66.19435.02H H H g mb Q =⨯⨯== 开始迭代计算：第1次，取 m 2.1)1(0==H H /s m 15.82.120.635.1)1(=⨯=Q m/s 1.13)6.02.1(415.8)()1()1(0=+=+=p H b Q v第2次: m 1.276.1913.112.1222)1(0)2(0=⨯+=+=g v H H α/s m 87.827.120.635.1)2(=⨯=Q m/s 1.23)6.02.1(4)()2()2(0=+=+=p H b v第3次: m 1.286.1923.112.1222)2(0)3(0=⨯+=+=g v H H α /s m 98.828.120.635.1)3(=⨯=Qm/s 1.25)6.02.1(498.8)()3()3(0=+=+=p H b Q v第4次: )3(022)3(0)4(0m 1.286.1925.112.12H g v H H ==⨯+=+=α迭代计算结束 /s m 98.83=⇒Q解：流量系数同上35.02.16.075.046.02.16.0301.032.075.046.0301.032.0=+-+=+-+=HP HP m96.08.01.16.07.1=>=-='-=H p h h s 先按淹没出流计算 流量 5.105.1020.62H H g mb Q s s σσ== 开始迭代计算：第1次，取 92.02.11.1)1(0==H h s /s m 36.62.178.020.635.1)1(=⨯⨯=Q m/s 88.0)6.02.1(436.6)()1()1(0=+=+=p H b Q v第2次: m 1.246.1988.012.1222)1(0)2(0=⨯+=+=g v H H α89.024.11.1)2(0==H h s /s m 45.724.187.020.635.1)2(=⨯⨯=Q m/s 1.03)6.02.1(445.7)()2()2(0=+=+=p H b Q v第3次: m 1.256.1903.112.1222)2(0)3(0=⨯+=+=g v H H α88.025.11.1)3(0==H h sm2.1)1(0==H H 78.0)1(=s σ87.0)2(=s σ90.0)3(=s σ/s m 80.725.190.020.635.1)3(=⨯⨯=Q m/s 1.08)6.02.1(4)()3()3(0=+=+=p H b v第4次: m 1.266.1908.112.1222)3(0)4(0=⨯+=+=g v H H α87.026.11.1)4(0==H h s /s m 16.826.193.020.635.1)4(=⨯⨯=Q m/s 1.13)6.02.1(416.8)()4()4(0=+=+=p H b Q v第5次: m 1.276.1913.112.1222)4(0)5(0=⨯+=+=g v H H α87.027.11.1)5(0==H h s /s m 25.827.193.020.635.1)5(=⨯⨯=Q m/s 1.15)6.02.1(425.8)()5()5(0=+=+=p H b Q v第6次: )5(022)5(0)6(0m 1.276.1915.112.12H g v H H ==⨯+=+=α迭代计算结束 /s m 25.83=⇒Q解：流量公式3/23/23/23/2031.16.198.1122--=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=m m g mb QH先按自由出流用迭代法计算， 第1次：取 则m 59.236.031.13/20=⨯=-H 20200])([212H p b Q g H g v H H +-=-=22)8.0(27.259.2])8.0(8.112[6.19159.2H H +-=+-= 取 H =2代入右端，得H =2.30 H =2.30代入右端，得H =2.35H =2.35代入右端，得H =2.36 H =2.36代入右端，得H =2.36第2次： 38.036.28.05.012.136.28.0301.032.05.12.1301.036.0=+-+=+-+=H P HP m93.0)4(=s σ93.0)5(=s σ2/302H gmb Q =36.0=m则 m 50.238.031.13/20=⨯=-H 20200])([212H p b Q g H g v H H +-=-= 22)8.0(27.250.2])8.0(8.112[6.19150.2H H +-=+-= 取 H =2代入右端，得H =2.21 H =2.21代入右端，得H =2.25H =2.25代入右端，得H =2.26 H =2.26代入右端，得H =2.26第2次： 38.026.28.05.012.126.28.0301.032.05.12.1301.036.0=+-+=+-+=H P HP m 上一次=.迭代结束则 m 50.20=H m 26.2=H校核： 28.093.08.073.10=<=-='-=H p h h s 故按自由出流计算正确解： 流量相对误差 ()2.5%101.114.14.14.12/52/5122/512/512/52=-=-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-=H H H HH。
中南大学流体力学课后答案
中南大学流体力学课后答案第1章 绪论1.1 解：339005.08.94410m kg m kg gV G V m =⨯===ρ 1.2 解：3132-⎪⎭⎫ ⎝⎛=h y h u dy du m 当25.0=h y 时，此处的流速梯度为h uh u dy du m m0583.1413231=⎪⎭⎫⎝⎛=-当50.0=h y 时，此处的流速梯度为huhu dy du m m8399.0213231=⎪⎭⎫ ⎝⎛=-1.3 解：N N A dy du A T 1842.08.0001.0115.1=⨯⨯⨯===μτ 1.4 解：充入内外筒间隙中的实验液体，在外筒的带动下做圆周运动。
因间隙很小，速度可视为近似直线分布，不计内筒端面的影响，内桶剪切应力由牛顿内摩擦定律推得：δδωμδμμτ)(0+===r u dy du 作用于内筒的扭矩：h r r Ar M 22)(πδδωμτ+==()()s Pa s Pa hr r M ⋅=⋅+⨯⨯⨯⨯⨯=+=3219.4003.02.04.02.060102003.09.4222πδπωδμ1.5 解：体积压缩系数：dpV dV -=κmlPa ml N m VdpdV 8905.1)1011020(2001075.456210-=⨯-⨯⨯⨯⨯-=-=-κ（负号表示体积减少） 手轮转数：122.0418905.1422≈⨯⋅==πδπd dV n 1.6 解：νρμ=1()()νρρνμ035.1%101%1512=-+= 035.112=μμ，即2μ比1μ增加了3.5％。
1.7 解：测压管内液面超高：mm d h O H 98.28.292==mm dh Hg05.15.10-=-=当测压管内液面标高为5.437m 时，若箱内盛水，水箱液面高程为：m m m 34402.5100098.2347.5=-若箱内盛水银，水箱液面高程为：m m m 34805.5)100005.1(347.5=-- 1.8 解：当液体静止时，它所受到的单位质量力：{}}{g f f f f z y x -==,0,0,,。
流体力学课后习题答案(孔珑编)中国电力出版社
2-3 解：如图示，在 1-2 等压面处 列平衡方程
P 1 P A H2O gh 1
P2 Pa Hg gh2
因为 P1 P2 ， 所以， PA H2O gh1 =Pa Hg gh2 ， 所以 PA =Pa Hg gh2 -H2O gh1
h1 h2 h (548- 304) 10-2 h 0.244
所以， Hg gh=PA -PB H O g (h 2.44) ，所以
2
h
PA - PB H2O g 2.44 （2.744 1.944) 105＋103 9.81 2.44 ＝0.8409m ( Hg - H2O ) g （ 13.6 -1 ） 103 9.81
2 4
2 d 4
64
当 F 0 时，即 ( gh 所以， d 2 2 (r02 故
2 gh d2 2 r0 8
2 r02 d 2
2 ) 4
2 d 4
64
0
d2 ) 2 ghd 2 ， 8
2 9.81 0.5 44.744rad s 1 ， 2 1.2 0.432 8
克服摩擦需要消耗的功率 P M 所以内轴的圆周角速度 所以内轴转速 n
b 2 D 3 4
4 P 4 50.7 0.8 103 9.37rad s 1 3 3 bD 0.245 3.14 0.3 0.2
60 60 9.372 89.50rpm 2 2 3.14
1-13 解：润滑油的动力粘度 ， 活塞表面所受的摩擦阻力 F A 所以活塞运动所消耗的功率
流体力学第二版课后习题答案
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2kg ，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899.358kg/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
流体力学课后习题答案.doc
流体力学课后习题答案第一章流体及其主要物理性质1-1. 轻柴油在温度15ºC时相对密度为0.83，求它的密度和重度。
解:4ºC时所以，1-2. 0.83 水 0.83 1000 830kg/m3 0.83 水 0.83 9800 8134N/m3 甘油在温度0ºC时密度为1.26g/cm3，求以国际单位表示的密度和重度。
1.26g/cm3 126kg0/m3 g 126 09.8 1234N8/m31-3. 水的体积弹性系数为1.96×109N/m2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1,,p 1-4. V p V E 0.01E 1.96 107Pa 19.6MPaV容积4m3的水，温度不变，当压强增加105N/m2时容积减少1000cm3，求该水的体积压缩系数βp和体积弹性系数E。
,1000 10,6V,9,1 , 2.5 10Pa 解: p , 5 p10E1-5. 1 p 18 4 10Pa ,92.5 10用200L汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液面上压强为1个大气压，封闭后由于温度变化升高了20ºC，此时汽油的蒸气压为0.18大气压。
若汽油的膨胀系数为0.0006ºC,1，弹性系数为14000kg/cm2。
试计算由于压力及温度变化所增减的体积,问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜,解:E,E’?g,14000×9.8×10PaΔp,0.18atdV V VdT,dp T pV0 V0 V V TV0 p , , pV0 T T p p4 T所以，dV V VdT,dp TV0dT, pV0dp T p1从初始状态积分到最终状态得:即VV0dV TV0dT, T0Tpp0 pV0dpV,V0 T(T,T0)V0,1(p,p0)V0E0.18 9.8 1040.0006 20 200, 20014000 9.8 1042.4L,2.57 10,3L 2.4L200,2.4 138.32kg 1000M ,V, V, 0.7 1000另解:设灌桶时每桶最多不超过V升，则V,dVt,dVp 200dVt t V dt 0.00061 20VdVp , p V dp ,1 0.18V(1大气压,1Kg/cm2) 14000V,197.6升dVt,2.41升dV p,2.52×10-3升G,0.1976×700,138Kg,1352.4N1-6. 石油相对密度0.9，粘度28cP，求运动粘度为多少m2/s?28 10,33.1 10,5m2/s, 0.31St 31cS,t 0.9 10001-7. 相对密度0.89的石油，温度20ºC时的运动粘度为40cSt，求动力粘度为多少,解:d -42 0.89 ν,40cSt,0.4St,0.4×10m/s水μ,νρ,0.4×10-4×890,3.56×10-2 Pa?s1-8. 图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1m/s，板与固定边界的距离δ=1，油的动力粘度μ,1.147Pa?s，由平板所带动的油层的运动速度呈直线分布，求作用在平板单位面积上的粘性阻力为多少,2解:1-9. du1 1.147 1.147 103N/m2 ,3dy1 10如图所示活塞油缸，其直径D,12cm，活塞直径d,11.96cm，活塞长度L,14cm，油的μ,0.65P，当活塞移动速度为0.5m/s时，试求拉回活塞所需的力F=,解:A,πdL , μ,0.65P,0.065 Pa?s , Δu,0.5m/s , Δy=(D-d)/2 F Adu0.5 0.065 3.14 11.96 10,2 14 10,2 8.55Ndy12,11.96 10,223第二章流体静力学2-1. 如图所示的U形管中装有水银与水，试求:(1)A、C两点的绝对压力及表压各为多少,(2)A、B两点的高度差为多少,解:? pA表,γh水,0.3mH2O,0.03at,0.3×9800Pa,2940PapA绝,pa+ pA表,(10+0.3)mH2O,1.03at,10.3×9800Pa,100940PapC表,γhghhg+ pA表,0.1×13.6mH2O+0.3mH2O,1.66mH2O,0.166at,1.66×9800Pa,16268PapC绝,pa+ pC表,(10+1.66)mH2O,11.66mH2O ,1.166at,11.66×9800Pa,114268Pa ? 30cmH2O,13.6h cmH2O h, 30/13.6cm=2.2cm题2-2 题2-32-2. 水银压力计装置如图。
《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
哈尔滨工程大学流体力学课后题答案
（2） Fx P 0
1 1 h h 1 P0 h h 2 2 2
h z h h h Fz P0 1 dz 1 P0 h a a 0 a a
0
h a
h 2 h ax dx P0 h a 3 a
流体力学课后题答案
1-1 连续介质的条件 物理上就是不考虑流体分子结构， 把流体看成是一种在一定范围内均匀、 密实而连续分布的 介质，或者说流体是由连续分布的流体质点组成。适用条件是所研究问题的特征尺度 L 远 远大于流体分子的平均自由程。 1-2 （1）不成立。人造地球卫星的特征尺度与分子自由行程可比拟。 （2）成立。地球半径远大于分子自由行程。 1-3 （1）粘性流体静止时没有切应力。 （2）理想流体的前提是 0 ，无切应力。 （3）不 是。粘性是流体的固有属性，前提无论是静止还是运动，粘性都客观存在。 1-4 （ 1 ） 风 洞 ： 10 时 ， 1 4 . 1 9 10 m s
2
（3） Fx P 0 zc h
arcsin
1 h h arcsin b a P h h h b h a 1 a h arcsin h a sin bxdx 0 arcsin arcsin cos b arcsin a b a b a b a a b a b 0
Fz P0 S Z v P0
h h h cos arcsin sin arccos 1 a a a
2
h P h Fz 0 arcsin a b b
2-6 左
1 1 Fx P0 , Fz P0 2 2
清华大学出版社流体力学课后答案
流体力学1-1解：设：柴油的密度为ρ，重度为γ；40C 水的密度为ρ0，重度为γ0。
则在同一地点的相对密度和比重为：0ρρ=d ，0γγ=c 30/830100083.0m kg d =⨯=⨯=ρρ 30/81348.9100083.0m N c =⨯⨯=⨯=γγ1-2解：336/1260101026.1m kg =⨯⨯=-ρ3/123488.91260m N g =⨯==ργ1-3解：269/106.191096.101.0m N E VVV Vp p V V p p p ⨯=⨯⨯=∆-=∆-=∆⇒∆∆-=ββ 1-4解：N m p V V p /105.21041010002956--⨯=⨯=∆∆-=β 299/104.0105.211m N E pp ⨯=⨯==-β 1-5解：1）求体积膨涨量和桶内压强受温度增加的影响，200升汽油的体积膨涨量为：()l T V V T T 4.2202000006.00=⨯⨯=∆=∆β由于容器封闭，体积不变，从而因体积膨涨量使容器内压强升高，体积压缩量等于体积膨涨量。
故：26400/1027.16108.9140004.22004.2m N E V V V V V V p p T T pTT ⨯=⨯⨯⨯+=∆+∆-=∆+∆-=∆β2）在保证液面压强增量0.18个大气压下，求桶内最大能装的汽油质量。
设装的汽油体积为V ，那么：体积膨涨量为：T V V T T ∆=∆β体积压缩量为：()()T V E p V V E pV T pT p p ∆+∆=∆+∆=∆β1因此，温度升高和压强升高联合作用的结果，应满足：()()⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-∆+=∆-∆+=p T p T E p T V V T V V 1110ββ ()())(63.197108.9140001018.01200006.0120011450l E p T V V p T =⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯-⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-∆+=β()kg V m 34.1381063.19710007.03=⨯⨯⨯==-ρ1-6解：石油的动力粘度：s pa .028.01.010028=⨯=μ 石油的运动粘度：s m /1011.39.01000028.025-⨯=⨯==ρμν 1-7解：石油的运动粘度：s m St /1044.01004025-⨯===ν 石油的动力粘度：s pa .0356.010*******.05=⨯⨯⨯==-ρνμ1-8解：2/1147001.01147.1m N u=⨯==δμτ 1-9解：()()2/5.1621196.012.0215.0065.021m N d D u u =-⨯=-==μδμτN L d F 54.85.16214.01196.014.3=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=τπ第二章2-4解：设：测压管中空气的压强为p 2，水银的密度为1ρ，水的密度为2ρ。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
流体力学 第二版（李玉柱 ）课后习题答案（不包含第十章和第十一章答案）第一章 绪论1—1 解：5521.87510 1.6110/1.165m sμυρ--⨯===⨯1—2 解：63992.20.661100.65610Pa s μρυ--==⨯⨯=⨯ 1—3 解：设油层速度呈直线分布 10.1200.005dV Pa dy τμ==⨯= 1-4 解：木板沿斜面匀速下滑，作用在木板上的重力G 在斜面的分力与阻力平衡，即0sin3059.810.524.53n T G N ==⨯⨯= 由dV T Adyμ= 224.530.0010.114/0.40.60.9T dy N s m A dV μ⨯===⨯⨯1-5 解：上下盘中流速分布近似为直线分布，即dV Vdy δ= 在半径r 处且切向速度为r μω=切应力为432dV V rdy y d ωτμμμδπμωδ===转动上盘所需力矩为M=1d M dA τ=⎰⎰ =20(2)drdr r τπ⎰=2202drr dr ωμπδ⎰ =432d πμωδ1-6解：由力的平衡条件 G A τ=而dVdrτμ= 0.046/dV m s =()0.150.1492/20.00025dr =-= dVG A drμ= 90.000250.6940.0460.150.1495G dr Pa s dV A μπ⨯===⨯⨯⨯ 1-7解：油层与轴承接触处V=0, 与轴接触处速度等于轴的转速，即440.362003.77/60600.73 3.770.3611.353102.310dnV m sVT A dl N πππτμπδ-⨯⨯===⨯⨯⨯⨯====⨯⨯克服轴承摩擦所消耗的功率为41.35310 3.7751.02N M TV kW ω===⨯⨯=1-8解:/dVdT Vα=30.00045500.02250.02250.0225100.225dVdT V dV V m α==⨯===⨯=或，由dVdT Vα=积分得 ()()0000.000455030ln ln 1010.2310.51.05t t V V t t V V e e m dαα-⨯-=-====1-9解:法一： 5atm 90.53810β-=⨯10atm 90.53610β-=⨯ 90.53710β-=⨯d dp ρρβ= d d ρβρρ==0.537x 10-9 x (10-5) x98.07 x 103= 0.026% 法二：d d ρβρρ= ,积分得()()()93000.5371010598.07100ln ln 1.000260.026%p p p p e e βρρβρρρρρ--⨯⨯-⨯⨯-=-===-=1-10 解：水在玻璃管中上升高度 h =29.82.98mm d= 水银在玻璃管中下降的高度 H =10.51.05d=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()dp adx gdz ρ=--……………………（1） 考虑等压方面dP=0, 由式（1）得0adx gdz --=……………………（2） 积分该式，得等压面方程 ax gz C --=由边界条件确定积分常数C 。
建立坐标如图，选取位于左侧自由面管轴处得点（x,z ）= (0,h),将坐标值代入上式，得C=-gh ，通过该点的等压面方程为ax gz gh --=-……………………（3） 由该式可解出加速度 h za g x-=位于右侧自由面管轴处的点位于该等压面上，（x,z ）=(L-0)满足等压面方程（3）将30,505x L cm h z cm ==-=-=代入上式，得 259.8/30a m s =⨯2-2 解：设P abs0表示液面的绝对压强。
A 点的绝对压强可写成 0g h=abs a p p g z p ρρ+++ 解得0g ()abs a p p z h p ρ=+-+(){}5330.98109.810000.5 1.5 4.91093.11093.1Pa pa kPa=⨯+⨯⨯-+⨯=⨯=液面的相对压强{}340093.1109.8104900abs a p p p Pa Pa =-=⨯-⨯=-2-3解：（1）A 、B 两点的相对压强为32234410/41A B F F F p p pa A d d πππ⨯⨯=====⨯35.0910pa =⨯ A ’ 、B ’两点的相对压强为{}34'' 5.09109.810002 2.4710A B A P P P g h pa pa ρ==+=⨯+⨯⨯=⨯ (2)容器底面的总压力为2424''1'' 2.471027.761044A A d F P A P N N ππ⎛⎫===⨯⨯⨯⨯=⨯ ⎪⎝⎭2-4解：由题意得0a p g h p ρ+= 故 09.8100008510001.339.81000a p p h m m g ρ-⨯-⨯===⨯ 2-5 解：设真空计内液面压强为P 0，A 点绝对压强为P absA ,00,absA a p p g z p p g h ρρ=+=+消去该两式的P 0，得()absA a a p p g h g z p g z h ρρρ=-+=+-()449.8109.81000128.8210Pa Pa ⎡⎤=⨯+⨯⨯-=⨯⎣⎦A 点的相对压强()448.82109.8109800A absA a p p p Pa Pa =-=⨯-⨯=- A 点的真空度98001.09.81000A vA p h m m g ρ-===⨯ 2-6 解：设压力表G 的读数 为P G 。
容器底压强可写成 ()()07.62 3.66 3.66 1.52G G p g g ρρ+-+- (9.14 1.52)G g ρ=- 解出P G ,得()()09.14 3.667.62 3.66G G p g g ρρ=---()()9.81250 5.489.8834 3.96671303236634764Pa Pa Pa=⨯⨯-⨯⨯=-=2-7解：压强分布图如图所示2-8 解：压力表处得相对压强为52101009.810p at mH O N ===⨯由于d=1m<<100m,可认为法兰堵头的平均压强近似等于P 。
故静水总压力 25259.81017.701044d P pN N ππ==⨯⨯⨯=⨯其作用点通过堵头圆心。
注释：根据精确计算，可得总压力为7.74 x 105N,作用点在圆心以下0.62mm 处，故上述近似方法满足设计要求。
2-9解：(1)闸门形心处得压强为39.8100012450022C a p g h Pa Pa ρ⎛⎫⎛⎫=+=⨯⨯+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭故作用在闸门上的静水总压力()52450023 1.4710c c P p A p ba N N ===⨯⨯=⨯(2)设压力中心的位置在D 点，则D 点在水下的深度为()()33/12323/121 2.82/222313/2C D c c J a ba y y h m m y A bh h a ⎡⎤⨯⎛⎫=+=++=++=⎢⎥ ⎪+⨯⨯+⎝⎭⎣⎦2-10解：(1)设闸门宽度为b 。
当H=1m 时，闸门的压力中心 D 在水下的深度()()33/12323/121 2.82/222313/2C D c c J h bh y y H m m y A bh H h ⎡⎤⨯=+=++=++=⎢⎥+⨯⨯+⎣⎦可知，D 点位于距闸门底 ()31 2.8 1.2D H h y m m +-=+-=(2)当静水压作用点位于门轴上方时，闸门才能在静水压的逆时针力矩作用下自动打开。
若门轴置于C 处，压力中心D 位于门轴下面，显然闸门不可能自动打开。
2-11 图示一容器，上部为油，下部为水。
已知h 1=1m ，h 2=2m ，油的密度ρ0 =800kg/m 3 。
求作用于容器侧壁AB 单位宽度上的作用力及其作用位置。
解（1）设油、水对容器壁AB 的作用力分别为P 1和P 2 ，水的密度ρ，容器侧壁宽度b=1m 。
有11101102sin 60h bh P g hc A g ρρ== =31119.8800 4.5102sin 60oN N ⨯⨯⨯⨯=⨯ 2222010121()2sin 60c obh P p A g h g h g h ρρρ==++ =20121()2sin 60obh g h g h ρρ+ 3112(9.880019.810002)40.74102sin 60oN N ⨯=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=⨯ 故容器壁AB 单位宽度上的作用力为33312(4.531040.7410)45.2710P P P N N =+=⨯+⨯=⨯（2）对B 点取矩，有 212212122/3/2/3(sin 60sin 60sin 60sin 60B o o o oh h h h M P P P =+++ 其中3322221012218.110,22.610sin 602sin 60o obh h bh P g h N P g N ρρ==⨯==⨯ 故作用力矩3331[4.5310(21/3)18.110(2/2)22.610(2/3)]sin 60B oM N m =⨯⨯++⨯⨯+⨯⨯⋅3310.57018.115.0671050.5010sin 60oN m N m ++=⨯⋅=⨯⋅ 设总压力作用点到B 点的距离为x ，有B px M =。
得3350.5010 1.1245.2710B M x m m P ⨯===⨯ 2-12 绘制图中AB 曲面上的水平方向压力棱柱及铅垂方向的压力体图。
答 压力棱柱如图所示，但也可绘制曲面AB 的水平投影面的压力棱柱代之；各压力体如图所示。
2-13 图示一圆柱，转轴O 的摩擦力可忽略不计，其右半部在静水作用下受到浮力z P ，则圆柱在该浮力作用下能否形成转动力矩？为什么？答 圆柱表面任一点上压强方向指向圆心O ，不能形成转动力矩。
2-14 一扇形闸门如图所示，圆心角45o α=，半径r=4.24m ，闸门所挡水深H=3m 。
求闸门每米宽所承受的静水压力及其方向。
解 水平推力（宽度b=1m ）()2x C x HP g h A g bH ρρ== ()339.810001344.1102N N ⎡⎤=⨯⨯⨯⨯=⨯⎢⎥⎣⎦铅直向下的垂向作用力（设压力体abca 的体积为V →）2(1cos )[]2360z r r P g V g b Hr απαρρ→+-==- 24.24 4.24(1cos 45)45[9.810001(3 4.24)]2360o N π+⨯-=⨯⨯⨯⨯-⨯ ()398008.2237.06011.4010N N =⨯-=⨯⎡⎤⎣⎦总作用力以及作用力与水平向的夹角331045.5510P N N ===⨯1111.40tan tan 14.4944.1o x z P P β--=== 作用力通过圆心O 。