工程流体力学习题全解

工程流体力学习题全解本页仅作为文档页封面，使用时可以删除

This document is for reference only-rar21year.March

第1章绪论

选择题

【】按连续介质的概念，流体质点是指：（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。

解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分

子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。

（d）

【】与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a）切应力和压强；（b）切应力和剪切变形速度；（c）切应力和剪切变形；（d）切应力和流速。

解：牛顿内摩擦定律是

d

d

v

y

τμ

=

，而且速度梯度

d

d

v

y是流体微团的剪切变

形速度d

d t

γ

，故

d

d t

γ

τμ

=

。

（b）

【】流体运动黏度υ的国际单位是：（a）m2/s；（b）N/m2；（c）kg/m；（d）N·s/m2。

解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s

m2。

（a）

【】理想流体的特征是：（a）黏度是常数；（b）不可压缩；（c）无黏

性；（d）符合

RT

p

=

ρ。

解：不考虑黏性的流体称为理想流体。

（c）

【】当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（a）1/20 000；（b）1/1

000；（c）1/4 000；（d）1/2 000。

解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约95d 1d 0.51011020 000k p ρρ-==⨯⨯⨯=。 （a ）

【】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a ）能承受拉

力，平衡时不能承受切应力；（b ）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c ）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d ）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。

解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。 （c ）

【】 下列流体哪个属牛

顿流体：（a ）汽油；（b ）纸浆；（c ）血液；（d ）沥青。 解：满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 （a ）

【】

15C 时空气和水的运动黏度62

15.210m /s υ-=⨯空气，

621.14610m /s υ-=⨯水，这说明：在运动中（a ）空气比水的黏性力大；（b ）空气比水的黏性力小；（c ）空气与水的黏性力接近；（d ）

不能直接比较。

解：空气的运动黏度比水大近10倍，但由于水的密度是空气的近800倍，因此水的黏度反而比空气大近50倍，而黏性力除了同流体的黏度有关，还和速度梯度有关，因此它们不能直接比较。 （d ）

【】

液体的黏性主要来自于液体：（a ）分子热运动；（b ）分子间内聚力；（c ）易变形性；（d ）抗拒变形的能力。 解：液体的黏性主要由分子内聚力决定。 （b ）

计算题

【】 黏度μ=×10﹣2Pa·s 的黏性流体沿壁面流动，距壁面y 处的流速为v=3y+y 2

（m/s ），试求壁面的切应力。

解：由牛顿内摩擦定律，壁面的切应力0τ为

22000

d (32) 3.9210311.7610Pa

d y y v y y

τμ

μ--====+=⨯⨯=⨯

【】在相距1mm 的两平行平板之间充有某种黏性液体，当其中一板以s 的速度

相对于另一板作等速移动时，作用于板上的切应力为3 500 Pa 。试求该液体的黏度。

解：由

d d v y τμ

=，

3

d 1103 500 2.917Pa s

d 1.2y v μτ-⨯==⨯=⋅

【】一圆锥体绕竖直中心轴作等速转动，锥体与固体的外锥体之间的缝隙

δ=1mm ，其间充满μ=·s 的润滑油。已知锥体顶面半径R =,锥体高度H =,当锥体转速n =150r/min 时，求所需旋转力矩。 解：如图，在离圆锥顶h 处，取一微圆

锥体（半径为r ），其高为d h 。

这里

R r h H =

该处速度

()R v h r h H ωω==

剪切应力

()v

Rh r H ω

τμμ

δδ== 高为d h 一段圆锥体的旋转力矩为

d ()()2M h r τπ

=d cos h

r

r θ

2Rh H ωμ

πδ=2

d cos h

r θ

其中tan r h θ=代入

32tan 2d cos R h h H μωθπδθ=

总旋转力矩

23

02tan d ()d cos H

R M M h h h

H πμωθHδθ⋅==⎰

⎰

34

2tan cos 4πμωθH δθ=

其中

rad/s 7.15602150s,Pa 1.0=⨯=

⋅=π

ωμ

30.3

tan 0.6,cos 0.857,0.5m,110m 0.5R H H θθδ-=

=====⨯

代入上式得旋转力矩

习题.121

图