工程流体力学习题解析__上海交通大学出版社

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《工程流体力学》习题1~7章参考答案

《工程流体力学》习题1~7章参考答案

解:本题利用流体静压强的计算公式 p = ρ gh 和等压面的性质(同种液体) 油 液 所 在 的 水 平 面 为 等 压 面 , 等 压 面 上 的 相 对 压 强 ρ 1000 ρ油 gh = ρ水 g ( 3 − 2 ) ⇒ h = 水 = ≈ 1.22m ; 加 入 木 块 后 相 当 于 左 侧 容 器 加 入 了 体 积 为 ρ油 820
参考答案 4
图 3-10 习题 3-2 附图
解:根据已知条件,船底长度 12m,舱体宽度(垂直于纸面)上下均为 6m,水面上船的长度为 12+2×2.4=16.8m,于是,船排开水的体积为 1 V = (16.8 + 12 ) × 2.4 × 6 = 207.36m3 2 根据阿基米德定律,船上货物的总质量等于船排开的水的质量 m = ρ 海水V = 1000 × 207.36 = 207360kg 习题 3-4 一个充满水的密闭容器以等角速度 ω 绕一水平轴旋转,同时需要考虑重力的影响。 试证明其等压面是圆柱面,且等压面的中心轴线比容器的转动轴线高 g ω 2 。 解:根据图示的坐标(z 轴水平)可知,单位质量流体的质量力分量为 g x = 0, g y = − g , g z = 0 流体绕 z 轴以匀角速度 ω 旋转时,半径 r 处流体团的加速度 a 位于 x-y 的平面内,大小为 rω , 方向指向转动中心。 于是按达朗贝尔原理, 单位质量流体受到的惯性力(离心力)则为 −a , 2 大小为 rω ,方向沿径向朝外,其 x, y, z 方向的分量为 − ax = rω 2 cos θ = xω 2






过程装备与控制工程专业核心课程教材
工程流体力学
习题参考答案
主讲:陈庆光

工程流体力学习题及答案

工程流体力学习题及答案

工程流体力学习题及答案(1)1 某种液体的比重为3,试求其比容。

(答:3.3×10-4米3/公斤)2 体积为5.26米3的某种油,质量为4480公斤,试求这种油的比重、密度与重度。

(答:0.85;851公斤/米3;8348牛/米3)3 若煤油的密度为0.8克/厘米3,试求按工程单位计算的煤油的重度、密度与比容。

(答:800公斤力/米3;81.56公斤力·秒2/米4;1.25×10-3米3/公斤力)4 试计算空气在温度t=4℃,绝对压力P=3.4大气压下的重度、密度与比容。

(答:42.4牛/米3;4.33公斤/米3;0.231米3/公斤)5 试计算二氧化碳在温度为t=85℃,绝对压力P=7.1大气压下的重度、密度与比容。

(答:104牛/米3;10.6公斤/米3;0.09厘米3/公斤 )6 空气在蓄热室内于定压下,温度自20℃增高为400℃,问空气的体积增加了多少倍? (答:1.3倍)7 加热炉烟道入口烟气的温度900=t 入℃,烟气经烟道及其中设置的换热器后,至烟道出口温度下降为500=t 出℃,若烟气在0℃时的密度为28.10=ρ公斤/米3,求烟道入口与出口处烟气的密度。

(答:298.0=ρ人公斤/米3;452.0=ρ出公斤/米3) 8 试计算一氧化碳在表压力为0.3大气压、温度为8℃下的重度。

(答:15.49牛/米3)9 已知速度为抛物线分布,如图示 y=0,4,8,12,17厘米处的速度梯度。

又若气体的绝对粘性系数为1013.25-⨯=μ牛·秒/米3,求以上各处气体的摩擦切应力。

9 题图10 夹缝宽度为h ,其中所放的很薄的大平板以定速v 移动。

若板上方流体的粘性系数为μ,下方流体的粘性系数为K μ,问应将大平板放在夹缝中何处,方能使其移动时阻力为最小?(答:h kk kh =++11或)11 如图所示,一正方形b ×b=67×67厘米2、质量为12公斤的平板,在厚3.1=δ毫米的油膜支承下,以匀速v=0.18米/秒沿一斜面滑下,问油的粘性系数是多少?10 题图 11 题图(答:0.728牛·秒/米2)12 如图所示,气缸直径D 1=16厘米,活塞直径D 2=16厘米,质量0.97公斤,若活塞以匀速0.05米/秒在气缺内下降,试求油的粘性系数是多少?12 题图 15 题图(答:0.63牛·秒/米2)13 直径为150毫米的圆柱,固定不动。

工程流体力学答案详解

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%。

上海交通大学流体力学试卷二

上海交通大学流体力学试卷二

上海交通大学流体力学试卷二姓名__________ 学号__________ 班级__________ 专业__________ 得分__________1.一、选择题:1.液体的粘性主要来自于液体_______。

A.分子的热运动B.分子间内聚力C.易变形性D.抗拒变形的能力2.温度升高时,空气的粘度。

A.减小B. 增大C.不变D.无规律3.流体的压缩性不能用_____直接描述。

A.体积压缩系数B.弹性模量C.声速D.密度。

4.按定义,牛顿粘性定律A.只适用于牛顿流体。

B.只适用于部分牛顿流体。

C.也适用于非牛顿流体。

D.适用于所有流体。

5.流线与流线,在通常情况下__________。

A.能相交,也能相切。

B.仅能相交,但不能相切。

C仅能相切,但不能相交。

D.既不能相交,也不能相切。

6.单位时间内,控制体内由于密度变化引起的质量增量等于从控制面。

A.流入的质量 B.流出的质量 C.流入与流出质量之和 D.流入与流出质量之差7.运用沿总流的伯努利方程时所选取的两个断面。

A. 可以是任何断面B. 必须是均流断面C. 之间可以有急变流D. 之间必须是缓变流8.沿总流的伯努利方程中的速度V是指速度A. A.有效截面上任意点B.有效截面平均C.有效截面形心处D.有效截面上最大。

9.在安排水池中的船舶阻力试验时,首先考虑要满足的相似准则是________。

A.雷诺数ReB.弗鲁德数FrC.斯特罗哈数StD.欧拉数Eu10.弗鲁德数Fr代表的是之比。

A.惯性力与压力B.惯性力与重力C.惯性力与表面张力D.惯性力与粘性力二、在平面不可压缩定常流场中,已知y 方向的速度分布为 32xy v -=。

设在坐标原点的速度为u = v = 0,试求 1. (1) x 方向的速度分布式; 2. (2) 在点(1,1)的加速度; 3. (3) 过点(1,4)的流线方程。

三、图示一虹吸管,直径为d = 75mm 。

设当地大气压p a =1.01×105 Pa (ab),水的饱和蒸汽压强p v =2.33 k Pa (ab)。

工程流体力学课后习题答案

工程流体力学课后习题答案

流体及其主要物理性质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:89.0==水ρρdν=40cSt =0.4St =0.4×10-4m 2/sμ=νρ=0.4×10-4×890=3.56×10-2Pa ·s8 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?解:233/10147.11011147.1m N dy du ⨯=⨯⨯==-μτ9 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()N dy du AF 55.821096.11125.010141096.1114.3065.0222=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯==---μ流体静力学6油罐内装相对密度0.70的汽油,为测定油面高度,利用连通器原理,把U 形管内装上相对密度为1.26的甘油,一端接通油罐顶部空间,一端接压气管。

同时,压气管的另一支引入油罐底以上0.40m 处,压气后,当液面有气逸出时,根据U 形管内油面高差h =0.70m 来推算油罐内的油深H 为多少?解:p -γ甘油Δh =p -γ汽油(H-0.4)H =γ甘油Δh/γ汽油+0.4=1.26×0.7/0.70+0.4=1.66m7为测定油品重度,用如下装置,经过1管或2管输入气体,直至罐内油面出现气泡为止。

用U 形管水银压力计分别量出1管通气时的Δh 1,及2管通气时的Δh 2。

工程流体力学课后习题答案

工程流体力学课后习题答案

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4.9×105Pa 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 =0.00055K -1,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0.70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0.0006K -1,弹性系数为13.72×106Pa ,(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 pdV 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=t t dV V dT得 0.000620020 2.40L β∆===⨯⨯=t t t V dV VdT(2)因为∆∆tp VV ,相比之下可以忽略由压力变化引起的体积改变,则由 200L β+=tV 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=0.9807Pa ·s ,求作用在平板单位面积上的阻力。

工程流体力学(刘向军编)部分习题答案

工程流体力学(刘向军编)部分习题答案

工程流体力学(刘向军编)部分习题答案1. 引言工程流体力学是研究流体力学原理在工程领域中的应用的学科。

它旨在研究流体力学的基本原理和方程,并将其应用于解决工程实践中的问题。

本文档将针对《工程流体力学》(刘向军编)一书中的部分习题,提供答案和解析。

2. 习题答案2.1 第一章习题1-1题目:计算一个半径为10 cm的圆柱形容器中的液体质量。

若液体密度为1000 kg/m³。

解答:首先需要计算液体的体积。

由于液体是圆柱形容器中的,可以使用圆柱的体积公式来计算体积。

圆柱的体积公式为:$$V = \\pi r^2 h$$其中,r是圆柱的半径,r是圆柱的高度。

将给定的半径和高度代入公式,可以计算出体积:$$V = \\pi \\times (0.1)^2 \\times h$$接下来,将体积和密度代入质量公式,可以计算出液体的质量:$$m = \\rho \\times V$$将给定的密度代入公式,可以计算出液体的质量。

习题1-2题目:一个圆柱形容器的半径为20 cm,高度为50 cm。

计算在液体密度为1000 kg/m³时,液体的质量。

解答:与习题1-1类似,根据题目给定的半径和高度,可以计算出液体的体积。

将体积和密度代入质量公式,可以计算出液体的质量。

计算过程如下:首先计算液体的体积:$$V = \\pi \\times (0.2)^2 \\times 0.5$$接下来,将体积和密度代入质量公式,可以计算出液体的质量。

2.2 第二章习题2-1题目:当速度场分布为r(r,r)=rr+rr时,求速度场的旋度。

解答:速度场的旋度定义为:$$\ abla \\times \\mathbf{v} = \\left(\\frac{\\partialv_y}{\\partial x}-\\frac{\\partial v_x}{\\partialy}\\right)\\mathbf{k}$$其中,$\ abla \\times \\mathbf{v}$表示速度场的旋度,r r和r r分别表示速度场在r和r方向的分量。

工程流体力学答案详解

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%。

工程流体力学习题解析_(夏泰淳_着)_上海交通大学出版社.

工程流体力学习题解析_(夏泰淳_着)_上海交通大学出版社.

工程流体力学习题解析(夏泰淳_著)_上海交通大学出版社第1章 绪论选择题【1.1】 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 )【1.2】 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 vy 是流体微团的剪切变形速度d d t γ,故d d t γτμ=。

(b )【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是:(a )m 2/s ;(b )N/m 2;(c )kg/m ;(d )N·s/m 2。

解:流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2。

(a )【1.4】 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RTp =ρ。

解:不考虑黏性的流体称为理想流体。

(c )【1.5】 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 )【1.6】 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 )【1.7】 下列流体哪个属牛顿流体:(a )汽油;(b )纸浆;(c )血液;(d )沥青。

(完整版)工程流体力学课后习题(第二版)答案.doc

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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

《高等流体力学》考试大纲

《高等流体力学》考试大纲

《高等流体力学》考试大纲一、参考教材1.《高等工程流体力学》,张铭远、景思睿、李国君,高等教育出版社2012年5月第一版2.《高等流体力学》,刘应中、缪国平编,上海交通大学出版社2000年6月第一版二、考核要求《高等流体力学》是一门综合性较强的交叉学科,要求考生系统掌握高等流体力学学科的基本理论、基本原理和方法,掌握高等流体力学中的思维特点和综合分析方法。

能够运用所学的基础理论、基本知识和基本方法分析和解决有关理论问题和实际问题。

三、考试内容、比例1.流体力学的基础知识(约占20%)掌握拉格朗日参考系与欧拉参考系的主要概念以及他们之间的区别与内在联系,了解迹线、流线及脉线的区别,能够掌握物质导数的应用,学会微团流体运动分析,了解有旋运动的基本概念,掌握物质积分的随体导数,明白应力张量的意义,掌握本构方程。

2.流体力学的基本方程(约占33%)掌握连续方程、N-S方程、能量方程、总能量方程、机械能方程、内能方程并能做到熟练应用。

了解不可压缩流体与布西内斯克近似,明白不可压缩流动的成立条件,掌握布西内斯克近似,重要掌握边界条件。

3.涡量动力学(约占7%)阐明涡量场的运动学性质特点,掌握开尔文定理的实质,重点掌握涡量动力学方程,希尔球涡和兰金涡,掌握涡量场和散度场的诱导速度场,能够区分直线涡丝和圆形涡丝,阐明涡层的定义。

4.理想流体动力学基础(约占20%)掌握理想流体流动与高雷诺数流动,熟练掌握欧拉方程的应用,会在流线坐标系中使用欧拉方程,重点掌握伯努利方程及其在不同形势下的方程。

了解在非惯性系中的两种方程。

4.不可压缩平面势流(约占7%)掌握流函数、势函数与拉普拉斯方程,明白复位势能与复速度的概念,阐明基本流动与圆柱绕流的概念,重点掌握布拉休斯公式,掌握镜像法,掌握平面定理与圆定理,重点掌握保角变换。

5.其他(约占13%)掌握不可压缩空间轴对称势流手段和研究方法,了解N-S方程的精确解,阐明小雷诺数流动的概念,掌握不可压缩层边界层流动,明白流动不稳定性及其概念,掌握湍流的研究方法,了解理想的一维可压缩流动,了解理想流体的平面可压缩流动。

工程流体力学课后习题讲解

工程流体力学课后习题讲解

解:由题意及图示得:点A处
p0 油H 0.4 9800 p0 1.6 9800
那么, A B A B
H (1.6 0.4) 9800 1.5m 油 9800
又因为在B点处,
Pa 0.5 13.6 9800 p0 2.4 9800
Hg h 745 103 13.6 9800 1.5 104 9800 1
9.929 104 1.5 104 0.98 104
7.449 104 Pa
那么
7.449 104 h 0.56m 13.6 9800
2-5 油罐内装相对密度0.8的油品,下有底水。为测定油深及油面上的压力, 装置如图所示的U形管水银压力计,测得个液面位置如图。试确定油面高 度H及液面压力P0
p Hg h h p / Hg
与z无关,所以不变。 2-16 在一直径D=300mm、高H=500mm的圆柱形容器中注入水至高度 h1=300mm,然后使容器绕其垂直轴旋转。试决定能使水的自由液面到达 容器上部边缘时的转速n1,当转速超过n1时,水开始逸出容器边缘,而抛 物面的顶端将相底部接近。试求能使抛物面顶端碰到容器底时的转数n2。 在容器静止后,水面高度h2将为多少?
解:根据题意和图示可得,由压缩性得
nt
d2
4
PVdp

n
4 PV0 p t D 2
dV V dV P dpV dp
4 4.75 1010 300 106 250 9.8 104 2 103 3.14 0.012
22.24 23圈
17.8cm
得: dCCl4=(30.6-17.8)/8=1.6

工程流体力学习题解析杨树人)

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工程流体力学目录第一章流体得物理性质.................................................................. 错误!未定义书签。

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第二章流体静力学ﻩ错误!未定义书签。

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第三章流体运动学ﻩ错误!未定义书签。

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第四章流体动力学........................................................................ 错误!未定义书签。

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《工程流体力学的》习题与答案及解析

《工程流体力学的》习题与答案及解析

1-6. 石油相对密度 0.9,粘度 28cP,求运动粘度为多少 m2/s?
解:1cP 102 P 1mPa s 103 Pa s
1P 0.1Pa s
28 103 3.1105 m2 / s 0.31St 31cSt
0.9 1000
1-7. 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?
面上的压力,装置如图所示的 U 形管水银压力计,测
液面位置如图。试确定油面高度 H 及液面压力 p0。
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及油 得各
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解:13.6×0.5-0.8=6mH2O
6-1.6=6-0.4-d 油 H
H=(1.6-0.4)/d 油=1.5m
P0=6-1.6mH2O=4.4mH2O=0.44at=4.312×104Pa (表压)
pA 表 =1.66×9800Pa=16268Pa
pC 绝=pa+ pC 表=(10+1.66)mH2O=11.66 mH2O =1.166at=11.66×9800Pa=114268Pa
② 30cmH2O=13.6h cmH2O h=30/13.6cm=2.2cm
题 2-2
题 2-3
2-2. 水银压力计装置如图。求管中心 A 处绝对压力及表压力?(设油品相对密度为 0.9) 解:pA 表=15×13.6-10+35×0.9cmH2O=225.5cmH2O=0.2255at=2.2099×104Pa pA 绝=pa+ pA 表=(10+2.255)mH2O=1.2255at=120099Pa
解: E 1 (Pa) p
p
dV V dp
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工程流体力学习题解析(夏泰淳_著)_上海交通大学出版社第1章绪论选择题【】按连续介质的概念,流体质点是指:()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。

()【】与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是:()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,而且速度梯度是流体微团的剪切变形速度,故。

()【】流体运动黏度υ的国际单位是:()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。

()【】理想流体的特征是:()黏度是常数;(b)不可压缩;(c)无黏性;(d)符合。

解:不考虑黏性的流体称为理想流体。

()【】当水的压强增加一个大气压时,水的密度增大约为:()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。

()【】从力学的角度分析,一般流体和固体的区别在于流体:()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。

()【】下列流体哪个属牛顿流体:()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。

()【】时空气和水的运动黏度,,这说明:在运动中()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。

()【】液体的黏性主要来自于液体:()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。

()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+y2(m/s),试求壁面的切应力。

解:由牛顿内摩擦定律,壁面的切应力为【】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,【】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),其高为。

这里该处速度剪切应力高为一段圆锥体的旋转力矩为其中代入总旋转力矩其中代入上式得旋转力矩【】上下两平行圆盘,直径均为d,间隙为δ,其间隙间充满黏度为μ的液体。

若下盘固定不动,上盘以角速度旋转时,试写出所需力矩M的表达式。

解:在圆盘半径为处取的圆环,如图。

其上面的切应力则所需力矩总力矩【】当压强增量=5×104N/m2时,某种液体的密度增长%。

求此液体的体积弹性模量。

解:液体的弹性模量【】一圆筒形盛水容器以等角速度绕其中心轴旋转。

试写出图中A(x,y,z)处质量力的表达式。

解:位于处的流体质点,其质量力有惯性力重力(Z轴向上)故质量力的表达式为【】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8m3,加温前后温差为50℃,在其温度范围内水的热胀系数α= 5/℃。

求膨胀水箱的最小容积。

解:由液体的热胀系数公式,据题意,℃,,℃故膨胀水箱的最小容积【】汽车上路时,轮胎内空气的温度为20℃,绝对压强为395kPa,行驶后,轮胎内空气温度上升到50°С,试求这时的压强。

解:由理想气体状态方程,由于轮胎的容积不变,故空气的密度不变,故,其中,,得【】图示为压力表校正器。

器内充满压缩系数为k=×10﹣10m2/N的油液。

器内压强为105Pa时,油液的体积为200mL。

现用手轮丝杆和活塞加压,活塞直径为1cm,丝杆螺距为2mm,当压强升高至20MPa时,问需将手轮摇多少转?解:由液体压缩系数定义,设,因此,,其中手轮转转后,体积变化了(为活塞直径,为螺距)即,其中,得解得转【】黏度测量仪有内外两个同心圆筒组成,两筒的间隙充满油液。

外筒与转轴连接,其半径为r2,旋转角速度为。

内筒悬挂于一金属丝下,金属丝上所受的力矩M可以通过扭转角的值确定。

外筒与内筒底面间隙为,内筒高H,如题图所示。

试推出油液黏度的计算式。

解:外筒侧面的切应力为,这里故侧面黏性应力对转轴的力矩为(由于是小量,)对于内筒底面,距转轴取宽度为微圆环处的切应力为则该微圆环上黏性力为故内筒底面黏性力为转轴的力矩为显然即第2章流体静力学选择题:【】相对压强的起算基准是:()绝对真空;(b)1个标准大气压;(c)当地大气压;(d)液面压强。

解:相对压强是绝对压强和当地大气压之差。

(c)【】金属压力表的读值是:()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。

解:金属压力表的读数值是相对压强。

(b)【】某点的真空压强为65 000Pa,当地大气压为,该点的绝对压强为:()65 000 Pa;(b)55 000 Pa;(c)35 000 Pa;(d)165 000 Pa。

解:真空压强是当相对压强为负值时它的绝对值。

故该点的绝对压强。

(c)【】绝对压强与相对压强p、真空压强、当地大气压之间的关系是:();(b);(c);(d)。

解:绝对压强-当地大气压=相对压强,当相对压强为负值时,其绝对值即为真空压强。

即,故。

(c)【】在封闭容器上装有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:()p1>p2>p3;(b)p1=p2=p3;(c)p1<p2<p3;(d)p2<p1<p3。

解:设该封闭容器内气体压强为,则,显然,而,显然。

(c)【】用U形水银压差计测量水管内A、B两点的压强差,水银面高度h p=10cm,p A-p B为:();(b);(c);(d)。

解:由于故。

(b)【】在液体中潜体所受浮力的大小:()与潜体的密度成正比;(b)与液体的密度成正比;(c)与潜体的淹没深度成正比;(d)与液体表面的压强成反比。

解:根据阿基米德原理,浮力的大小等于该物体所排开液体的重量,故浮力的大小与液体的密度成正比。

(b)【】静止流场中的压强分布规律:()仅适用于不可压缩流体;(b)仅适用于理想流体;(c)仅适用于粘性流体;(d)既适用于理想流体,也适用于粘性流体。

解:由于静止流场均可作为理想流体,因此其压强分布规律既适用于理想流体,也适用于粘性流体。

(d)【】静水中斜置平面壁的形心淹深与压力中心淹深的关系为:()大于;(b)等于;(c)小于;(d)无规律。

解:由于平壁上的压强随着水深的增加而增加,因此压力中心淹深h D要比平壁形心淹深大。

(c)【】流体处于平衡状态的必要条件是:()流体无粘性;(b)流体粘度大;(c)质量力有势;(d)流体正压。

解:流体处于平衡状态的必要条件是质量力有势(c)【】液体在重力场中作加速直线运动时,其自由面与处处正交:()重力;(b)惯性力;(c)重力和惯性力的合力;(d)压力。

解:由于流体作加速直线运动时,质量力除了重力外还有惯性力,由于质量力与等压面是正交的,很显然答案是(c)计算题:【】试决定图示装置中A、B两点间的压强差。

已知h1=500mm,h2=200mm,h3=150mm,h4=250mm ,h5=400mm,酒精γ1=7 848N/m3,水银γ2=133 400 N/m3,水γ3=9 810 N/m3。

解:由于而因此即【】试对下列两种情况求A液体中M点处的压强(见图):(1)A液体是水,B液体是水银,y=60cm,z=30cm;(2)A液体是比重为的油,B液体是比重为的氯化钙溶液,y=80cm,z=20cm。

解(1)由于而(2)【】在斜管微压计中,加压后无水酒精(比重为)的液面较未加压时的液面变化为y=12cm。

试求所加的压强p为多大。

设容器及斜管的断面分别为A和,,。

解:加压后容器的液面下降则【】设U形管绕通过AB的垂直轴等速旋转,试求当AB管的水银恰好下降到A点时的转速。

解:U形管左边流体质点受质量力为惯性力为,重力为在坐标系中,等压面的方程为两边积分得根据题意,时故因此等压面方程为U形管左端自由液面坐标为,代入上式故【】在半径为的空心球形容器内充满密度为ρ的液体。

当这个容器以匀角速ω绕垂直轴旋转时,试求球壁上最大压强点的位置。

解:建立坐标系如图,由于球体的轴对称,故仅考虑平面球壁上流体任一点的质量力为;因此两边积分得在球形容器壁上;代入上式,得壁上任一点的压强为使压强有极值,则即由于故即最大压强点在球中心的下方。

讨论:当或者时,最大压强点在球中心以下的位置上。

当或者时,最大压强点在,即球形容器的最低点。

【】如图所示,底面积为的方口容器,自重G=40N,静止时装水高度h=,设容器在荷重W=200N的作用下沿平面滑动,容器底与平面之间的摩擦因数f=,试求保证水不能溢出的容器最小高度。

解:先求容器的加速度设绳子的张力为则()()故解得代入数据得在容器中建立坐标如图。

(原点在水面的中心点)质量力为由两边积分当处故自由液面方程为()且当满足方程代入()式得【】如图所示,一个有盖的圆柱形容器,底半径R=2m,容器内充满水,顶盖上距中心为处开一个小孔通大气。

容器绕其主轴作等角速度旋转。

试问当为多少时,顶盖所受的水的总压力为零。

解:如图坐标系下,当容器在作等角速度旋转时,容器内流体的压强分布为当时,按题意故分布为在顶盖的下表面,由于,压强为要使顶盖所受水的总压力为零即积分上式解得【】矩形闸门AB宽为,左侧油深h1=1m ,水深h2=2m,油的比重为,闸门倾角α=60º,试求闸门上的液体总压力及作用点的位置。

解:设油,水在闸门AB上的分界点为E,则油和水在闸门上静压力分布如图所示。

现将压力图F分解成三部分,,,而,其中油水故总压力设总压力作用在闸门AB上的作用点为D,实质是求水压力图的形状中心离开A点的距离。

由合力矩定理,故或者【】一平板闸门,高H=1m,支撑点O距地面的高度=,问当左侧水深h增至多大时,闸门才会绕O点自动打开。

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