工程流体力学第二版习题答案-(杜广生)

未知驱动探索，专注成就专业工程流体力学第二版习题答案-(杜广生)第一章介质宏观性质和微观性质1.1问答题1.1.1介质的宏观性质和微观性质有何区别？介质的宏观性质是指在宏观尺度上观察和测量的介质性质，如密度、压力、温度等。而介质的微观性质是指在微观尺度上观察和测量的介质性质，如分子间的相互作用力、分子运动等。1.1.2介质的宏观性质和微观性质之间有何联系？介质的宏观性质是由其微观性质所决定的。介质的宏观性质是大量微观粒子的集合体现，因此宏观性质和微观性质之间存在着密切的联系。例如，介质的宏观压强和温度可以由微观粒子的碰撞和运动引起。1.1.3如何描述介质的宏观性质？介质的宏观性质可以用物理量来描述，如压力、温度、密度等。这些物理量通常是由测量仪器和设备测量得到的，可以直接观测和测量。1.1.4如何描述介质的微观性质？介质的微观性质需要通过分子动力学或统计力学的方法来描述。通过分子动力学可以研究介质的微观粒子（如分子、原子等）的运动和相互作用规律，从而得到介质的微观性质。1.1.5介质的宏观性质和微观性质之间如何转化？介质的宏观性质和微观性质之间存在统计规律的关系，可以通过统计物理学的方法进行转化。例如，根据分子动力学和统计力学的理论，可以从介质的微观性质得到宏观性质，或者从宏观性质推导出微观性质。1.2计算题1.2.1一个密度为ρ、压强为P的流体中心进行的麦克斯韦实验测得其压强为0.4P，温度为T，请计算这个流体的温标温度。根据麦克斯韦方程，有P=nkT其中，n为单位体积内分子的数目，k为玻尔兹曼常数。则根据题目给出的条件，有0.4P=nkT将上述两式联立，可解得T=（0.4P）/（n_1k）其中，n_1为流体中心的分子数。进一步利用理想气体状态方程PV=nRT将上式化简得n=PV/RT将n带入之前的方程，可得温度T=（0.4P）/（n_1k）=（0.4P）/（（PV/RT）k）=R/（0.4K）因此，这个流体的温度为R/（0.4K）。1.2.2一个容器中充满了水，容器上方为真空。水的压强和温度分别为P和T，请计算水分子的平均动能。根据理想气体状态方程PV=nRT可得n=PV/RT其中，n为水分子的数目。假设水分子的平均动能为E，则根据麦克斯韦分布定律，有E=(3/2)kT将n带入上述方程，可得E=(3/2)kT*PV/RT=3/2*PV/VT*k=3/2*P/k因此，水分子的平均动能为3/2*P/k。第二章流体的静力学性质2.1问答题2.1.1什么是流体的静力学？流体的静力学是研究流体静止情况下的力学性质，包括流体的压力、压力分布、压强等。2.1.2什么是流体的压强？流体的压强是指单位面积上受到的作用力。2.1.3流体的压强和压力有何区别？流体的压强是指单位面积上受到的作用力，而压力是指作用在流体上的力。2.1.4什么是流体的压力分布？流体的压力分布是指流体中各点的压力值随空间位置的变化规律。2.1.5为什么流体的压力沿着垂直方向是增加的？流体的压力沿着垂直方向是增加的，是因为在垂直方向受到的重力的作用下，上方的流体会对下方的流体施加压力，导致压力增加。2.2计算题2.2.1一个长方体容器的长、宽、高分别为L、W、H，内部充满了水。设重力加速度为g，求容器底面上的压强。容器底面上的压强可以通过计算底面上受到的重力与底面面积的比值得到。容器底面上受到的重力为底面上水的质量乘以重力加速度。水的质量为容器的体积乘以水的密度。因此，容器底面上的压强为P=(mg)/(A)=(ρVg)/(A)=(ρLWHg)/(LW)=ρHg其中，ρ为水的密度，V为容器的体积，A为容器底面的面积。因此，容器底面上的压强为ρHg。2.2.2一个圆柱形容器，底面半径为R，高度为H，内部充满了液体。求容器底面上的压强。容器底面上的压强可以通过计算底面上受到的液体的重力与底面面积的比值得到。液体受到的重力为液体的质量乘以重力加速度。液体的质量为容器的体积乘以液体的密度。因此，容器底面上的压强为P=(mg)/(A)=(ρVg)/(A)=(ρπR^2Hg)/(πR^2)=ρHg其中，ρ为液体的密度，V为容器的体积，A为容器底面的面积，R为底面半径。因此，容器底面上的压强为ρHg。第三章流体的运动性质3.1问答题3.1.1流体流动中的速度分布是什么意思？流体流动中的速度分布是指流体中各点的速度值随空间位置的变化规律。3.1.2什么是流线？流线是指流体流动过程中各个点的连续轨迹线。3.1.3什么是流体的线流量？流体的线流量是指单位时间内通过某一线段的流体质量。3.1.4什么是流体的体积流量？流体的体积流量是指单位时间内通过某一截面的流体体积。3.1.5流体的连续性方程是什么？其含义是什么？流体的连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的体现。它描述了流体在流动过程中的质量守恒关系，即单位时间内通过某一截面的流体体积和流体质量之间的关系。根据连续性方程，流体的线流量和体积流量相等。这意味着在流动中，流体的质量保持不变。3.2计算题3.2.1一个封闭的圆管中流动的液体，管道内的流速分布为v=2r-1,v的单位是m/s，r的单位是m。计算管道截面上的线流量。线流量表示单位时间内通过某一线段的流体质量。根据题目给出的流速分布，可以得到流体的速度与管道截面半径的关系为v=2r-1。假设管道截面的半径为R，那么流经管道截面的流体质量可以通过对速度v进行积分得到。m=∫vdA其中，dA表示微元面积。对于一个圆形截面来说，微元面积dA可以表示为dA=2πrdr，其中r表示截面上的半径。将上述表达式代入流体质量的积分式中，得到m=∫(