工程流体力学禹华谦习题答案

1、工程流体力学 禹华谦 习题答案第1章标准化文件发布号：（9456EUATWKMWUBWUNNINNULDDQTYKII第一章1.1 试谈牛顿内摩擦定律产生摩擦力的根本原因是什么(参考分数：8分)答：流体内只要存在相对运动，流体内就会产生内摩擦力来抵抗此相对运动，牛顿经 过大量牛顿平板试验得出单位面积上的内摩擦力：t =F/A= Udu/dy即为牛顿内摩擦 定律。产生摩擦力的根本原因是流体内存在着相对运动。1.2 液体和气体的粘性随温度的升高或降低发生变化，变化趋势是否相同为什么(参考分数：8分)答：不相同，液体的粘度随温度升高而减小，气体的粘度却随温度升高而增大。其原 因是，液体分子间距小，内

2、聚力强，粘性作用主要来源于分子内聚力，当液体温度升 高时，其分子间距加大，内聚力减小，粘度随温度上升而减小；而气体的内聚力极 小，可以忽略，其粘性作用可以说完全是分子热运动中动量交换的结果，当气体温度 升高时，热运动加剧，其粘度随温度升高而增加。何谓流体的连续介质模型为了研究流体机械运动规律，说明引入连续介质模型的必要 性。答：流体的连续介质模型：假定流体是山连续分布的流体质点所组成，即认为流体所 占据的空间完全山没有任何空隙的流体质点所充满，流体质点在时间过程中作连续运 动。根据流体的连续介质假设，表征流体性质和运动特性的物理量和力学量一般为空 间坐标和时间变量的连续函数，这样就可以用数学分

3、析方法来研究流体运动，解决流 体力学问题。什么是表面张力试对表面张力现象作物理解释。答：液体的表面张力是液体自山表面上相邻部分之间的拉力，其方向与液面相切，并 与两相邻部分的分界线垂直。表面张力是分子引力在液体表面上的一种宏观表现。例 如，在液体和气体相接触的自山表面上，液面上的分子受到液体内部分子的吸引力与 其上部气体分子的吸引力不平衡，其合力的方向与液面垂直并指向液体内部。在合力 的作用下，表层中的液体分子都力图向液体内部收缩，使液体具有尽量缩小其表面的 趋势，这样沿液体的表面便产生了拉力，即表面张力。动力粘度H=-s的润滑油充满在两个同轴圆柱体的间隙中，外筒固定，内径D =12cm,间隙

4、h = 0.02cm,试求：(1)当内筒以速度U = lm/s沿轴线方向运动时，内筒 表面的切应力G，如图1-3 (a) :(2)当内筒以转速n = 180r/min旋转时，内筒表面的切应力T2，如图1-3 (b) o(a)(b)解：内筒外径du"dy "0,172x1IT" 0.02x 10 2= 860Nd = D 2h = 12 2x 0.02 = 11.96cm（1）当内筒以速度U = lm/s沿轴线方向运动时，内筒表面的切应力（2）当内筒以转速nF。仆n旋转时，内筒的旋转角速度k洋内筒表面的切应力2x 180coxdG =“=2h0.172xxll.96

5、xl0 -=&°.-968.9N2xO.O2xlO2如图，在相距6 = 40mm的两平行平板间充满动力粘度u = 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。求：当h = 10mm时，薄平板单位宽度上受到的阻力T。0.04-0.01 0.01= 84N解： T = Tj +T. = “A + /A = 0.7 x 0.06 xJ 一 hh如图，有一 08mx02m的平板在油面上作水平运动，已知运动速度U = lm/s,平板与 固定边界的距离6 = lmm,油的动力粘度y=s,山平板所

6、带动的油的速度成直线分 布，试求平板所受的阻力。II"“A 沪“A 归E0&0.2X 需= 184"解: 为防止水温升高时，体积膨胀将水管胀裂，通常在水暖系统顶部设有膨胀水箱，若系 统内水的总体积为lOrrA加温前后温差为50°C,在其温度范围内水的体积膨胀系数 av=°C。求膨胀水箱的最小容积Vmin。散热器解：由心鶴，得出dV = avVdT = 0.25m3所以Vmin = 0.25m相距a = 2mm的两块平板插入水中，水的表面张力系数o = m,接触角8 =岀，求两板 间的毛细水柱高h。解:pgha = 2bcos&“2兀歸=mmPW某油的密度为851kg/m3,运动粘