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(完整版)工程流体力学习题集及答案（一）选择题1. 下列哪项不是流体的基本特性？（）A. 连续性B. 压缩性C. 粘性D. 不可压缩性答案：D2. 在流体的伯努利方程中，下列哪个物理量保持不变？（）A. 动能B. 势能C. 总能量D. 静压能答案：C3. 下列哪种流动状态是稳定的？（）A. 层流B. 紊流C. 涡流D. 粘性流动答案：A（二）填空题1. 流体的连续性方程是______。
答案：质量守恒方程2. 在流体的伯努利方程中，流速和压强的关系是______。
答案：流速越大，压强越小3. 流体力学中的雷诺数用于判断______。
答案：流动状态（三）计算题1. 已知一水平管道，直径为0.2m，流速为1.5m/s，流体密度为1000kg/m³，求管道中的流量。
答案：流量Q = π * d² * v = π * (0.2m)² * 1.5m/s = 0.0942m³/s2. 一管道中的流体在某一截面处的流速为2m/s，压强为1.5×10⁵Pa，流体密度为1000kg/m³，求该截面处的动能。
答案：动能 = 0.5 * ρ * v² = 0.5 *1000kg/m³ * (2m/s)² = 2000J/m³3. 已知一圆柱形油桶，直径为1m，高为2m，油桶内装有密度为800kg/m³的油，求油桶内油的体积。
答案：油桶内油的体积V = π * d² * h / 4 =π * (1m)² * 2m / 4 = 1.5708m³（四）论述题1. 请简述层流和紊流的区别。
答案：层流是指流体流动时各层流体之间没有交换，流动稳定，速度分布呈抛物线状。
紊流是指流体流动时各层流体之间发生交换，流动不稳定，速度分布呈锯齿状。
2. 请解释伯努利方程的物理意义。
答案：伯努利方程描述了理想流体在流动过程中，流速、压强和高度之间的关系。
3.1一直流场的速度分布为：U=(4x 2+2y+xy)i+(3x-y 3+z)j(1) 求点（2,2,3）的加速度。
(2) 是几维流动？(3) 是稳定流动还是非稳定流动？ 解：依题意可知，V x =4x 2+2y+xy ,V y =3x-y 3+z ,V z =0∴a x =t V x∂∂+ v x X V x ∂∂+v y Y V x ∂∂+v z ZV x ∂∂ =0+(4x 2+2y+xy)(8x+y)+(3x-y 3+z)(2+x)=32x 3+16xy+8x 2y+4x 2y+2y 2+x y 2+6x-2 y 3+2z+3 x 2-x y 3+xz 同理可求得，a y =12 x 2+6y+3xy-9x y 2+3 y 5-3 y 2z a z =0代入数据得， a x = 436,a y =60, a z =0∴a=436i+60j(2)z 轴方向无分量，所以该速度为二维流动(3)速度，加速度都与时间变化无关，所以是稳定流动。
3.2 已知流场的速度分布为：k z yj yi x 2223+-=μ（1）求点（3，1，2）的加速度。
（2）是几维流动？解：（1）由z u z yu y xu x tu x x x x xuuua ∂∂∂∂∂∂∂∂+++=z u zyu yxu xtu y y y y y u u u a ∂∂∂∂∂∂∂∂+++=z u z y u y x u x tu z z z z z uuua ∂∂∂∂∂∂∂∂+++=得：020222+⋅+⋅+=x y x xy y x a x0)3(300+-⋅-+=y a yz z a z 420002⋅+++=把点（3,1,2）带入得加速度a （27,9,64）（2）该流动为三维流动。
3-3 已知平面流动的速度分布规律为()()j y x xi y x y u 222222+Γ++Γ=ππ解：()()22222,2yx xu yx y u y x +Γ=+Γ=ππ 流线微分方程：yx u dy u dx = 代入得：()()222222y x x dyy x y dx +Γ=+ΓππC y x ydy xdx xdy y dx =-⇒=-⇒=2203.4 截面为300mm ×400mm 的矩形风道，风量为2700m 3／h ，求平均流速。
工程流体力学练习题1・1解：设：柴汕的密度为P,重度为Y ： 40C 水的密度为Pib 重度为Yx 则在同一地点的 相对密度和比重为：A ZoP = d X pQ = 0,83 X 1000 = 830kg/ nP / = CX= 0,83 X1000 X 9.8 = 8134 A^/ni1・2 解：p = 1.26xlO^x 10" = 1260kg/wF厂您=1260 x 9・8 = 12348N/川△VAV]・3 解：0 =一-= -- =- —=0-01x1.96x10** =I9.6X 10^/V/ZM -3卩pVAV 1000x10"皿0厂手1・5解：1）求体积膨涨量和桶内压强 受温度增加的影响，200升汽油的体枳膨涨量为:△吟=07匕△r = 0.0006 X 200 X 20 = 2.4（/）由于容器封闭，体积不变，从而因体积膨涨量使容器内压强升高，体积压缩量等于体枳膨涨 量。
故：△吟N E 厂疵毎 x]4（X ）0x9Z0J6・27xK ）仙川体积压缩量为:2）在保证液而压强增量0J8个大气压下, V,那么：体积膨涨量为：求桶内最大能装的汽汕质量。
设装的汽汕体积为△匕=譽e +△吟r 譽4+角切 C P Q P因此，温度升高和压强升高联合作用的结果，应满足:% =%1 +角 M)-△匕=%1 + 恥4 1_ 尹2^。
.服计「97.63 ⑴14000 X 9.8x104 ) m = pV = 0,7 xlOOO X197.63 x lO" = \33.34(kg)1・6解：石油的动力粘度:28"而心=0.02沁¥ =巴=°血8=3・llxl(r'"?2/fp 1000 x0・9// = pv = 0,89 X1000 X 4 X10” = 0.0356 pu.s// I1・8 解：r = //_ = L147x —— = 11477V/nrJ 0.0011 -9 解：r = “ 一= “ 一-——=0.065 X -------------- = 162.5N / m - / -(D-d) 1(0.12-0.1196)F = ;rx 〃xExr = 3・14x0・1196x0・14xl625 = 8・54N1・7解：石汕的运动粘度:(1 + 0-0006 x 20)x 1-石油的运动粘度:石汕的动力粘度:0.52・4解：设：测压笛中空气的压强为P2,水银的密度为水的密度为在水银面建立等压而1・4在测压管与容器连接处建立等压而2・2。
第一章 绪论1-1．20℃的水2.5m 3，当温度升至80℃时，其体积增加多少？ [解] 温度变化前后质量守恒，即2211V V ρρ= 又20℃时，水的密度31/23.998m kg =ρ 80℃时，水的密度32/83.971m kg =ρ 321125679.2m V V ==∴ρρ 则增加的体积为3120679.0m V V V =-=∆1-2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度ν增加15%，重度γ减少10%，问此时动力粘度μ增加多少（百分数）？ [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+==Θ原原原μρν035.1035.1==035.0035.1=-=-原原原原原μμμμμμΘ此时动力粘度μ增加了3.5%1-3．有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02y hy g u -=，式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度，h 为水深。
试求m h 5.0=时渠底（y =0）处的切应力。
[解] μρ/)(002.0y h g dydu-=Θ)(002.0y h g dydu-==∴ρμτ 当h =0.5m ，y =0时)05.0(807.91000002.0-⨯⨯=τPa 807.9=1-4．一底面积为45×50cm 2，高为1cm 的木块，质量为5kg ，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s ，油层厚1cm ，斜坡角22.620 （见图示），求油的粘度。
[解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时，等速下滑yuATmgddsinμθ==001.0145.04.062.22sin8.95sin⨯⨯⨯⨯==δθμuAmgsPa1047.0⋅=μ1-5．已知液体中流速沿y方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律yuddμτ=，定性绘出切应力沿y方向的分布图。
[解]1-6．为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。
已知导线直径0.9mm，长度20mm，涂料的粘度μ=0.02Pa．s。
流体力学第一章作业1.1 求绝对压力为105N/m 2，温度为30度的空气的密度和比容。
解：()32733028710/15.15m kg RTP ===+⨯ρkg m v /87.031==∴ρ1.2 油的体积为0.4m 3，重量为350KN ，求密度。
解：34.0807.9/10350/892223mkg vm ===⨯ρ1.3 氢气球在30Km 高空（绝对压力为1100N/m 2，温度为-40度）膨胀到直径为20m ，如果不计气球的材料应力，求在地面上绝对压力为101.3KN/m 2，温度为15度时充入的氢气的质量。
解：常数==mR TPV 315273103.101402731011002.563334m V =÷=∴+⨯-⨯⨯π又因为地面上压力为101.3 N/m 2、温度为15度时，()315273103.101/0846.083123mkg RTP ===+⨯⨯ρkg V m 75.42.560846.0=⨯==∴ρ1.4 空气从绝对压力为105/m 2和温度为20度压缩到绝对压力为5105⨯N/m 2和温度为60度，求其体积变化了多少？解：由气体状态方程PV=RT 得()227.027320105273601055122112+⨯⨯+⨯==T P T P V V773.0111121227.0==∴--V V V V V V1773.0V V =∆∴1.5 求10m 3水在以下条件下的体积变化：（a ）恒定大气压力下温度由60度升高到70度；（b ）温度恒定为60度，压力从0升高到10MN/m 2；（c ）温度从60升高到70度，压力从0升高到10MN/m 2。
解：（a ）3610556.010*******mT V V =⨯⨯⨯=∆=∆-α（b ）31028.210102044.01096m V V VE P-=⨯-=-=∆∴⨯⨯∆1.6 1m 3的液体重量为9.71KN ，绝对粘度为()23/106.0m s N ⋅⨯-，求其运动粘度系数。
(精编)工程流体力学(袁恩熙著) 石油工业出版社课后答案流体及其主要物理性质1-1.轻柴油在温度15ºC时相对密度为0.83，求它的密度和重度。
解：4ºC时相对密度：所以，1-2.甘油在温度0ºC时密度为1.26g/cm3，求以国际单位表示的密度和重度。
解：1-3.水的体积弹性系数为1.96×109N/m2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？解：1-4.容积4m3的水，温度不变，当压强增加105N/m2时容积减少1000cm3，求该水的体积压缩系数βp和体积弹性系数E。
解：1-5.用200L汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液面上压强为1个大气压，封闭后由于温度变化升高了20ºC，此时汽油的蒸气压为0.18大气压。
若汽油的膨胀系数为0.0006ºC－1，弹性系数为14000kg/cm2。
试计算由于压力及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？解：E＝E’·g＝14000×9.8×104PaΔp＝0.18at所以，从初始状态积分到最终状态得：另解：设灌桶时每桶最多不超过V升，则（1大气压＝1Kg/cm2）V＝197.6升dV t＝2.41升dV p＝2.52×10-3升G＝0.1976×700＝138Kg＝1352.4N1-6.石油相对密度0.9，粘度28cP，求运动粘度为多少m2/s?解：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？解：ν＝40cSt＝0.4St＝0.4×10-4m2/sμ＝νρ＝0.4×10-4×890＝3.56×10-2Pa·s1-8.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：1-9.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＝0.065Pa·s,Δu＝0.5m/s,Δy=(D-d)/2第一章流体静力学2-1.如图所示的U形管中装有水银与水，试求：（1）A、C两点的绝对压力及表压各为多少？（2）A、B两点的高度差为多少？解：①p A表＝γh水＝0.3mH2O＝0.03at＝0.3×9800Pa＝2940Pap A绝＝p a+p A表＝（10+0.3）mH2O＝1.03at＝10.3×9800Pa＝100940Pap C表＝γhg h hg+p A表＝0.1×13.6mH2O+0.3mH2O＝1.66mH2O＝0.166at＝1.66×9800Pa＝16268Pa p C绝＝p a+p C表＝（10+1.66）mH2O＝11.66mH2O＝1.166at＝11.66×9800Pa＝114268Pa②30cmH2O＝13.6hcmH2Oh＝30/13.6cm=2.2cm题2-2题2-32-2.水银压力计装置如图。
第一章 流体及其主要物理性质1-1. 轻柴油在温度 15oC 时相对密度为 0.83，求它的密度和重度。
水1000kg / m 3 相对密度： d解： 4oC 时9800 N / m3水水水0.83 所以，0.83水水0.83 1000 830kg / m 3 0.83 9800 8134 N / m 31-2.甘油在温度 0oC 时密度为 1.26g/cm 3 ，求以国际单位表示的密度和重度。
解： 1g / cm 3 1000kg / m 3g1.26g / cm 3 1260kg / m 3g 1260 9.8 12348N / m 31-3.水的体积弹性系数为 1.96×109N/m 2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩 1％？解： E1(Pa)pdV VpdppV VV E 0.01E 1.96 10 7 Pa 19.6MPapV1-4.35 2时容积减少3容积 4m 的水，温度不变，当压强增加 10 N/m 1000cm ，求该水的体积压缩系数β p 和体积弹性系数 E 。
V V 1000 10 6解：4 91pp1052.5 10 PaE12.5 1 4 10 8 Pap10 91-5. 用 200L 汽油桶装相对密度为 0.70 的汽油，罐装时液面上压强为 1 个大气压，封闭后由于温度变化升高了 20oC ，此时汽油的蒸气压为 0.18 大气压。
若汽油的膨胀系数为 0.0006oC －1，弹性系数为 2。
试计算由于14000kg/cm 压力及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？4解： E ＝E ’· g ＝14000×9.8×10 PadVVdTVdpT pV V 0 VTVV V 0 V TTTppp Vp所以， dVVdTVdpT V 0dTp V 0dpTp从初始状态积分到最终状态得：V T pdVT V 0 dTp V 0 dpV 0T 0p 0即V V 0T (T T 0 )V 01( p p 0 )V 0E 1040.000620 0.18 9.8 2002009.8 104140002.4L2.57 10 3 L 2.4LMVV 0.7 1000200 2.4138.32kg 1000另解：设灌桶时每桶最多不超过 V 升，则V dV t dV p 200dV t tVdt 0.00061 20VdV ppV dp1 0.18V （1 大气压＝ 1Kg/cm 2）14000V ＝197.6 升dV t ＝2.41 升-3G ＝0.1976×700＝ 138Kg ＝ 1352.4N1-6.石油相对密度 0.9，粘度 28cP ，求运动粘度为多少 m 2/s?解： 1cP 10 2 P1mPa s 10 3 Pa s1P 0.1Pa s28 10 3 3.1 10 5 m 2 / s 0.31St 31cSt0.9 10001-7.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： d-420.89ν＝ 40cSt ＝0.4St ＝ 0.4 ×10 m/s水μ＝νρ＝ 0.4 ×10-4 ×890＝ 3.56 × 10-2 Pa ·s1-8. 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：du 1.147 1 1.147 103 N / m 2dy 1 10 31-9. 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＝π dL , μ＝ 0.65P＝0.065 Pa · s , u＝0.5m/s , y=(D-d)/2FA du0.065 3.14 11.96 10 2 14 10 2 0.510 28.55N dy 12 11.96 2第二章 流体静力学2-1. 如图所示的 U 形管中装有水银与水，试求：（ 1） A 、 C 两点的绝对压力及表压各为多少？（ 2） A 、 B 两点的高度差为多少？解：① p A 表 ＝γ h 水＝ 0.3mH 2O ＝0.03at ＝ 0.3× 9800Pa ＝2940Pap A 绝＝ p a + p A 表 ＝（10+0.3）mH 2 O ＝1.03at ＝ 10.3×9800Pa＝ 100940Pap C 表＝γ hg h hg + p A 表＝ 0.1× 13.6mH 2O+0.3mH 2O ＝1.66mH 2O ＝0.166at＝1.66×9800Pa ＝16268Pap C 绝＝ p a + p C 表 ＝（10+1.66）mH 2O ＝ 11.66 mH 2O ＝1.166at ＝ 11.66×9800Pa ＝114268Pa ② 30c mH 2 ＝ 2h ＝ 30/13.6cm=2.2cmO 13.6h cmH O题 2-2题 2-32-2. 水银压力计装置如图。
工程流体力学练习题第1章1-1解：设：柴油的密度为ρ，重度为γ；40C 水的密度为ρ0，重度为γ0。
则在同一地点的相对密度和比重为：0ρρ=d ，0γγ=c 30/830100083.0m kg d =⨯=⨯=ρρ30/81348.9100083.0m N c =⨯⨯=⨯=γγ1-2解：336/1260101026.1m kg =⨯⨯=-ρ3/123488.91260m N g =⨯==ργ1-3解：269/106.191096.101.0m N E VVV Vp p V V p p p ⨯=⨯⨯=∆-=∆-=∆⇒∆∆-=ββ 1-4解：N m p V V p /105.21041010002956--⨯=⨯=∆∆-=β 299/104.0105.211m N E pp ⨯=⨯==-β 1-5解：1）求体积膨涨量和桶内压强受温度增加的影响，200升汽油的体积膨涨量为：()l T V V T T 4.2202000006.00=⨯⨯=∆=∆β由于容器封闭，体积不变，从而因体积膨涨量使容器内压强升高，体积压缩量等于体积膨涨量。
故：26400/1027.16108.9140004.22004.2m N E V V V V V V p p T T pTT ⨯=⨯⨯⨯+=∆+∆-=∆+∆-=∆β2）在保证液面压强增量0.18个大气压下，求桶内最大能装的汽油质量。
设装的汽油体积为V ，那么：体积膨涨量为：T V V T T ∆=∆β体积压缩量为：()()T V E p V V E pV T pT p p ∆+∆=∆+∆=∆β1 因此，温度升高和压强升高联合作用的结果，应满足：()()⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-∆+=∆-∆+=p T p T E p T V V T V V 1110ββ ()())(63.197108.9140001018.01200006.0120011450l E p T V V p T =⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯-⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-∆+=β()kg V m 34.1381063.19710007.03=⨯⨯⨯==-ρ1-6解：石油的动力粘度：s pa .028.01.010028=⨯=μ 石油的运动粘度：s m /1011.39.01000028.025-⨯=⨯==ρμν 1-7解：石油的运动粘度：s m St /1044.01004025-⨯===ν 石油的动力粘度：s pa .0356.0104100089.05=⨯⨯⨯==-ρνμ1-8解：2/1147001.01147.1m N u=⨯==δμτ 1-9解：()()2/5.1621196.012.0215.0065.021m N d D uu=-⨯=-==μδμτN L d F 54.85.16214.01196.014.3=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=τπ第2章2-4解：设：测压管中空气的压强为p 2，水银的密度为1ρ，水的密度为2ρ。
在水银面建立等压面1-1，在测压管与容器连接处建立等压面2-2。
根据等压面理论，有21p gh p a +=ρ （1）gz p z H g p 2221)(ρρ+=++（2）由式（1）解出p 2后代入（2），整理得：gz gh p z H g p a 2121)(ρρρ+-=++)(559.08.91360018.91000105.1745.08.9136004121水银柱mm ggHp p h a =⨯⨯⨯-⨯-⨯⨯=--=ρρ 2-5解：设：水银的密度为1ρ，水的密度为2ρ，油的密度为3ρ；4.0=h ，6.11=h ，3.02=h ，5.03=h 。
根据等压面理论，在等压面1-1上有：()Pah h h g p gh p p gh h h h g p a a 55321231031321201039.15.03.06.18.91000100013.15.08.913600)()(⨯=++⨯⨯-⨯+⨯⨯=++-+=+=+++ρρρρ在等压面2-2上有：()mhh H p gH gh gh p 5.18004.06.110003212032120=-⨯=-=++=+ρρρρρρ2-6解：设：甘油的密度为1ρ，油的密度为2ρ，4.0=h 。
根据等压面理论，在等压面1-1上有：m h h H p h g h H g p 26.17007.012604.0)(210120=⨯+=∆+=+∆=-+ρρρρ 2-7解：设：水银的密度为1ρ，油的密度为2ρ。
根据等压面理论，当进气关1通气时，在等压面1-1上有：011120p h g gH p +∆=+ρρ（1）当进气关2通气时，在等压面1-1上有：021220p h g gH p '+∆=+'ρρ（2） 式（1）-式（2），得：()()()()ah h g H H h h g g h h g H H g 2112121122211212∆-∆=-∆-∆==∆-∆=-ρρργρρ2122212212h h ah h g g h g H ∆-∆∆=∆=∆=γρρρ2-8解：设：水银的密度为1ρ，热水的密度为2ρ，锅炉内蒸汽压强为1p ，大气压强为0p 。
根据等压面理论，在等压面1-1上有：0211p gh p +=ρ（1）在等压面2-2上有：012221p gz gz p +=+ρρ（2）将式（1）代入（2），得：01222210p gz gz gh p +=++ρρρ221211ρρh z z h =-= 2-9解：设：水银的密度为1ρ，水的密度为2ρ。
根据等压面理论，在等压面1-1上有：()1212-++=++h Z g p gh gZ p A B A A ρρρ()()()Pagh h g ghgZ h Z g p p A A B A 512122107154.05.08.91360015.08.9100011⨯-=⨯⨯--⨯⨯=--=---+=-ρρρρρ2-10解：设：水银的密度为1ρ，油的密度为2ρ。
根据题意，有：22p gZ p A A +=ρ（1） ()32p h Z g p A B +∆+=ρ（2）根据等压面理论，在等压面1-1上有：312p h g p +∆=ρ（3）将式（3）代入（1），得：312p h g gZ p A A +∆+=ρρ（4）将（4）-（2），得：()()Pahg p p B A 98125.08.9920100021=⨯⨯-=∆-=-ρρ2-11解：设：水的密度为1ρ，油的密度为2ρ。
根据题意，有：()21p h Z g p B A +∆+=ρ 221p h g gZ p B B +∆+=ρρ()()Pahg p p B A 98125.08.9920100021=⨯⨯-=∆-=-ρρ 2-12解：设：手轮的转数为n ，则油被压缩的体积为：nt d V 24π-=∆根据压缩性，有：68.222.0141075.43001025044210522=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∆=⇒∆=∆∆-=-ππβπβt d pV n pVntd p V V P P 2-13解：设：水银的密度为1ρ，水的密度为2ρ。
根据等压面理论，在等压面1-1上有：gz p gh p p gh gz p 201012ρρρρ-+=⇒+=+当测压管下移z ∆时，根据压缩性，在等压面1-1上有：()()()zh g z g gh gp z z g gz p gh gp z z g p h p h g z z g p ∆+=∆+=-∆++-+=-∆++='+'=∆++12121102201102012ρρρρρρρρρρρρρ2-14解：建立坐标如图所示，根据匀加速直线运动容器中相对静止液体的等压面方程，有：c ax gz =--ρ 设x=0时，自由界面的Z 坐标为Z 1，则自由界面方程为：x ga z z -=1 设x=L 时，自由界面的Z 坐标为Z 2，即：()2212112/633.13.005.08.9s m L gh L z z g a L g az z L g a z z =⨯==-=⇒=-⇒-= 2-15解：根据题意，容器在Z 方向作匀加速运动。
建立坐标如图所示，根据匀加速直线运动容器中相对静止液体的压强方程，有：c Z a p dz a dp z z +=⇒=ρρ当Z=0时，p=p 0。
则0p Z a p z +=ρ1）容器以6m/s 2匀加速向上运动时，8.1568.9=+=z a ，则：Pa p 11580010118.1510005=⨯+⨯⨯=2）容器以6m/s 2匀加速向下运动时，8.368.9=-=z a ，则：Pa p 10380010118.310005=⨯+⨯⨯=3）容器匀加速自由下落时，0.08.98.9=-=z a ，则：Pa p 10000010110.010005=⨯+⨯⨯=4）容器以15m/s 2匀加速向下运动时，2.5158.9-=-=z a ，则：Pa p 9480010112.510005=⨯+⨯⨯-=2-16解：建立坐标如图所示，根据匀速旋转容器中相对静止液体的液面等压面方程，有：22021r gz z ω+=式中r=0时，自由界面的Z 坐标为Z 0。
1)求转速n 1由于没有液体甩出，旋转前后液体体积相等，则：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+=⨯⨯⨯⨯=⎰42202/012168181224D g D Z dr z r h D D ωπππ2201161D gZ h ω+=2210161D gh Z ω-= （1）当式中r=R 时，自由界面的Z 坐标为H ，则：22081D gz H ω+= （2）将式（1）代入（2），得：()()s rad D g h H DgD g h H /667.183.08.93.05.016168116122122221=⨯-⨯=-=+-=ωωωmin /25.1782667.18602601r n =⨯==ππω 2)求转速n 2当转速为n 2时，自由界面的最下端与容器底部接触，z 0=0。
因此，自由界面方程为：22221r gz ω=当式中r=R 时，自由界面的Z 坐标为H ，则：s rad gH R R g H /87.205.08.9215.0121212222=⨯⨯==⇒=ωωmin /29.199287.206026022r n =⨯==ππω m D g h 25.03.08.987.20161161222222===ω2-17解：建立坐标如图所示，根据题意，闸门受到的液体总压力为：N B H gP 5.165375.15.1218.910002122=⨯⨯⨯⨯==ρ 在不考虑闸门自重的情况下，提起闸门的力F 为：N P F 25.115765.165377.0=⨯==μ2-18解：建立坐标如图所示。
