流体力学-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；a)摩擦阻力；6c)重力；rd)表面张力。

1.3单位质量力的国际单位是：rd)

(a)N;(b)Pa;(c)N/kg；(d)m/s2.

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水的动力黏度口随温度的升高：<b)

(a)增大；(b)减小；(c)不变；(d)不定。

1.6流体运动黏度的国际单位是：(a)

222

(a)m/s；(b)N/m；(c)kg/m；(d)Ns/m。

1.7无黏性流体的特征是：6c)

(a)黏度是常数；(b)不可压缩；fc)无黏性；Cd)符合卫RTo

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»

3

1.9水的密度为1000kg/m,2L水的质量和重量是多少？

解：mV10000.0022(kg)

Gmg29.80719.614(N)

答：2L水的质量是2kg,重量是19.614N。

1.10体积为0.5nf5的油料，重量为4410N,试求该油料的密度是多少？

WmG/g44109.807ccc”c3、

解：899.358(kg/m)

VV0.5

3

答：该油料的密度是899.358kg/m。

3

1.11某液体的动力黏度为0.005Pas,其密度为850kg/m,试求其运动黏度。

5.882106(mVs)

62

答：其运动黏度为5.88210m/so

1.12有一底面积为60cmX40cm的平板，质量为5Kg,沿一与水平面成20°角的斜面下滑,

平面与斜面之间的油层厚度为0.6mm若下滑速度0.84m/s,求油的动力黏度

解：平板受力如图。

沿s轴投影，有:

sin20°T0

1AGsin20°

Gsin20。59.807sin20。

0.6105.01。气kg/s)

0.60.40.84

答：油的动力黏度50'⑵'ms。

1.13为了进行绝缘处理，将导线从充满绝缘涂料的模具中间拉过。己知导线直径为0.8mm;

涂料的黏度=0.02PaS,模具的直径为0.9mm,长度为20mm导线的牵拉速度为50m/S,

试求所需牵拉力。

20mm

m

AmT

OU

T

ITininnn.2.

n09-----------9n(

0,90.82

33

Td10.8102010201.01(N)

答：所需牵拉力为LOIN。

1.14一圆锥体绕其中心轴作等角速度旋转=16rad/s,锥体与固定壁面间的距离

=lmm用=0.1PaS的润滑油充满间隙,锥底半径R=0.3m,高H=0.5mo求作用

于圆锥体的阻力矩。

解：选择坐标如图，在z处半径为r的微元力矩为dMo

0

Ty

rdz

dMdAr

cosr

其中FRZH

昱z3dz

H3

R3-H2R2

2

22

一°，116__0.33_05O.3

21103

39.568(Nm)

答：作用于圆锥体的阻力矩为39.568Nmo

3

1.15活塞加压，缸体内液体的压强为0.IMpa时，体积为1000cm,压强为lOMpa时,

体积为995cm3,试求液体的体积弹性模量。

6

解：p100.1109.9（Mpa

V9951000106510‘（斥）

—9.9_106

5-1061000-

10

1.98109(pa)

9

答：液体的体积弹性模量v,no1A

1.16图示为压力表校正器，器内充满压缩系数为k=4.75X10"'m2/N的液压油，由手轮

丝杠推进活塞加压，已知活塞直径为1cm,丝杠螺距为2mm加压前油的体积为200mL,

为使油压达到20Mpa手轮要摇多少转？

VKVp49106(m*)

设手轮摇动圈数为n，则有n—d2lV

4

1.910

12.10圈

22

1102103

即要摇动12圈以上。

答：手轮要摇12转以上。

1.17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8nA加温前后温差为50C,在其温度范围内水的

膨胀系数、，=0.00051/C。求膨胀水箱的最小容积。

解：

VvvT0.000518500.204(矗

答：膨胀水箱的最小容积0204m3,,

1.18钢贮罐内装满10C的水，密封加热到75C,在加热增压的温度和压强范围内，水的

热膨胀系数v=4.1X10-/C.体积弹性模量不^农犯

变，试估算加热后罐壁承受的压强。

解：VJY

T

•••自由膨胀下有：

又•♦•K

4Q

T4.11021075°10°53.3(Mpa

加热后，钢罐内的压强为PPop53.3Mpa设Po0（表压强）。

答：加热后罐壁承受的压强是53.3Mpao

1.19汽车上路时，轮胎内空气的温度为20C,绝对压强为395kPa,行驶后轮胎内空气的

的温度上升到50C,试求这时的压强。

pv395V*

解:设满足理想气体方程，则有：-R1

T2732027350

323395

假设VlV2,可解得PP2435.4(kPa)

293

答：这时的压强为435.4kPa。

第二章习题答案

选择题(单选题)

2.1静止流体中存在：(a)

(a)压应力；(b)压应力和拉应力；(c)压应力和剪应力；(d)压应力、拉应力和剪应

力。

2.2相对压强的起算基准是：(c)

(a)绝对真空；(b)1个标准大气压；(c)当地大气压；(d)液面压强。

2.3金属压力表的读值是：(b)

(a)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。

2.4某点的真空度为65000Pa,当地大气压为0.IMPa,该点的绝对压强为：S)

(a)65000Pa；(b)55000Pa；(c)35000Pa；(d)165000Pa.

2.5绝对压强Pabs与相对压强P、真空度Pv、当地大气压P.之间的关系是：6c)

Pabs=P+Pv;(b)P=Pabs+Pa;(C)Pv=Pa-Pabs；

(d)P=Pv+PVo

2.6在密闭容器上装有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：(c)

(a)Pi>P2>P3；(b)Pi=P2=P3；(c)Pi<P2<P3；(d)P2<Pi<P3«

2.7用U形水银压差计测量水管内A、B两点的压强差，水银面高差h^lOcm,PA-PB为:

(b)

(a)13.33kPa；(b)12.35kPa(c)9.8kPa；(d)6.4kPa.

2.8露天水池，水深5m处的相对压强为：(b)

(a)5kPa;(b)49kPa;(c)147kPa;(d)205kPa。

2.9垂直放置的矩形平板挡水，水深3m静水总压力P的作用点到水面的距离yD为：(c)

1=1

yn1

m

(a)1.25m；(b)1.5m；(c)2m;(d)2.5m。

2.10圆形水桶，顶部及底部用环箍紧，桶内盛满液体，顶箍与底箍所受张力之比为：(a)

(a)1/2；(b)1.0；(c)2；(d)3。

2.11在液体中潜体所受浮力的大小：(b)

(a)与潜体的密度成正比；(b)与液体的密度成正比；(c)与潜体淹没的深度成正比；

(d)与液体表面的压强成反比。

2.12正常成人的血压是收缩压100、120mlnllg舒张压60、90mmHg用国际单位制表示是多

少Pa?

3

解：a101.32510—cc

T1mm133.3Pa

760

-••收缩压：100：120mmHg13.33kPa：16.OOkPa舒张压：60：90mmIIg8.OOkPa:

19

答：用国际单位制表示收缩压：100：120mmHg13.33kPa：16.00kPa；舒张压：

60：90mmHg8.OOkPa：12.00kPao

3

2.13密闭容器，测压管液面高于容器内液面h=1.8m,液体的密度为850kg/m,求液面压

强。

解：PoPaghPa8509.8071.8

相对压强为：15.OOkPa。

绝对压强为：116.33kPa.

答：液面相对压强为15.OOkPa,绝对压强为116.33kPa。

2.14密闭容器，压力表的示值为4900N/m2,压力表中心比A点高0.4m，人点在水下1.5m,,

求水面压强。

Po

1.5m

0.4m

解：PoPaP1.1g

Pa49001.110009.807

Pa5.888(kPa)

相对压强为：5.888kPa。

绝对压强为：95.437kPa。

答：水面相对压强为5.888kPa,绝对压强为95.437kPa。

2.15水箱形状如图所示，底部有4个支座，试求水箱底面上总压力和4个支座的支座反力，并讨论

总压力和支座反力不相等的原因。

3m

解：(1)总压力:Ap4g33353.052(kN)

(2)支反力：RW总WKTV箱W箱g111333

心、

%980728274.596kNW箱

不同之原因：总压力位底面水压力与面积的乘积，为压力体go而支座反力与水体

重量及箱体重力相平衡，而水体重量为水的实际体积g。

答：水箱底面上总压力是353.052kN,4个支座的支座反力是274.596kN.

2.16盛满水的容器，顶口装有活塞A,直径d=0.4m,容器底的直径D=L0m,高h=L8m,

如活塞上加力2520N(包括活塞自重)，求容器底的压强和总压力。

G

A

解：(1)容器底的压强：

PDPA37.706(kPa)(相对压强

(2)容器底的总压力:

223

DAPD-Dp,>—1~37.7061029.614(kN)

44

答:容器底的压强为37.706kPa,总压力为29.614kN。

2.17用多管水银测压计测压，图中标高的单位为m试求水面的压强Po«

Po△3.0水

汞

解：pP"

o3.01.4g

P52.51.4Hgg3.01.4g

陶,

Pa2.31.22.51.2g2.51.43.01.4g

Pa2.32.51.21.4*2.53.01.21.4g

3.1.

Pa2.32.51.21.413.62.5n91.4gg

265.00(kPa)

答：水面的压强Po265.OOkPao

2.18盛有水的密闭容器，水面压强为Po,当容器自由下落时，求水中压强分部规律。

解：选择坐标系，z轴铅垂朝上。

由欧拉运动方程：fz±±0

Z

其中fzgg0

…上0,p0

z

即水中压强分布ppo

答：水中压强分部规律为PPoo

2.19圆柱形容器的半径R=15cm,高H=50cm,盛水深h=30cm,若容器以等角速度绕z

轴旋转，试求最大为多少时不致使水从容器中溢出。

解：建立随圆柱容器一起转动的坐标系…oxyz,。点在水面最低点。

PPogzxy

2

2

2

PPogz-r

9

2

当在自由面时，ppo，•自由面满足Zo2r