工程流体力学课后习题(第二版)答案.doc
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------------- 精选文档 ----------------- 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 1V1 2V2
又 20 ℃时，水的密度 80 ℃时，水的密度 1 998.23kg / m3
2 971.83kg / m3 V2
1V1 2.5679m3
2
则增加的体积为 V V2 V1 0.0679 m
3
1-2 ．当空气温度从 0 ℃增加至 20 ℃时，运动粘度 增加 15% ，重度 减少 10% ，问此时动力粘度 增 加多少（百分数）？ [ 解 ] (1 0.15) 原 (1 0.1) 原
1.035 原 原 1.035 原
原 1.035 原 原 0.035
原 原
此时动力粘度 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u 0.002 g (hy 0.5 y2 ) / ，式中 、 分别为水的
密度和动力粘度， h 为水深。试求 h 0.5m 时渠底（ y =0 ）处的切应力。
[ 解 ] du g (h y) / 0.002
dy
du 0.002 g(h y)
dy
当 h =0.5m ，y =0 时 可编辑 ------------- 精选文档 ----------------- 0.002 1000 9.807(0.5 0)
9.807Pa 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 22.62 0 （见图示），求油的粘度。
u
[ 解 ] 木块重量沿斜坡分力 F 与切力 T 平衡时，等速下滑 mg sin T A du
dy
mg sin 5 9.8 sin 22.62 A u
0. 4 0.45 1
0.001
0.1047 Pa s
1-5 ．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 du ，定性绘出切应力 dy
沿 y 方向的分布图。 y y y
u u u u u u
[ 解 ] y y
y
0
=0 = 0
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 ， 可编辑 ------------- 精选文档 ----------------- 涂料的粘度 =0.02Pa ． s。若导线以速率 50m/s 拉过模具，试求所需牵拉力。 （1.O1N ）
[ 解 ] A dl 3.14 0.8 103 20 10 3 5.024 10 5 m2 FR
u A 0.02 50 5.024 10 5 1.01N
h 0.05 10 3
1-7 ．两平行平板相距 0.5mm ，其间充满流体，下板固定，上板在 2Pa 的压强作用下以 0.25m/s 匀速移
动，求该流体的动力粘度。 [ 解 ] 根据牛顿内摩擦定律，得
/ du
dy
2 / 0.25 4 10 3 Pa s
0.5 10 3
1-8 ．一圆锥体绕其中心轴作等角速度 16 rad
旋转。锥体与固定壁面间的距离 =1mm ，用
s
0.1Pa s 的润滑油充满间隙。 锥体半径 R=0.3m ，高 H=0.5m 。求作用于圆锥体的阻力矩。 （ 39.6N ·m ）
[ 解 ] 取微元体如图所示 微元面积： dA 2 r dl
dh 2 r
cos du r 0 切应力： dy
阻力： dT dA 可编辑 ------------- 精选文档 ----------------- 阻力矩： dM dT r
MdM rdT r dA H 1 r 2 r dh
0 cos
1 H 2 r 3dh(r tg h) cos 0
1 H 2 tg 3 h3 dh
cos 0
2 tg 3H 4 0.1 16 0.5 4 0.6
3
4 cos 10 3 0.857 2 39.6Nm
1-9 ．一封闭容器盛有水或油，在地球上静止时，其单位质量力为若干？当封闭容器从空中自由下落时， 其单位质量力又为若干？ [ 解 ] 在地球上静止时： f x f y 0； f z g
自由下落时： ； g g 0 f x f y 0 f z
第二章 流体静力学
2-1 ．一密闭盛水容器如图所示， U 形测压计液面高于容器内液面 h=1.5m ，求容器液面的相对压强。
[ 解 ]p0 p
a gh
pe p0 pagh 1000 9.807 1.5 14.7kPa
2-2 ．密闭水箱，压力表测得压强为 4900Pa 。压力表中心比 A 点高 0.5m ， A 点在液面下 1.5m 。求液面 可编辑 ------------- 精选文档 ----------------- 的绝对压强和相对压强。
[ 解 ] pA p表 0.5 g p0 pA 1.5 g p表 g 4900 1000 9.8 4900 Pa
p0 p0 pa 4900 98000 93100Pa
2-3 ．多管水银测压计用来测水箱中的表面压强。图中高程的单位为 m 。试求水面的绝对压强 p abs 。
[ 解 ] p0 水 g(3.0 1.4) 汞 g( 2.5 1.4) 水 g(2.5 1.2) pa 汞
g(2.3 1.2)
p0 1.6
水 g 1.1 汞 g 1.3 水 g p
a 1.1
汞
g
p0 pa 2.2 汞 g 2. 9 水 g 98000 2.2 13.6 103 9.8 2.9 103 9.8 362.8kPa
2-4 ． 水管 A 、B 两点高差 h 1 =0.2m ，U 形压差计中水银液面高差 h 2 =0.2m 。试求 A 、 B 两点的压强差。 （ 22.736N ／ m 2）
[ 解 ] pA 水 g( h1 h2 ) pB 水银
gh
2
可编辑 ------------- 精选文档 ----------------- pA pB 水银 gh2 水 g( h1 h2 ) 13.6 103 9.8 0.2 103 9.8 (0.2 0.2) 22736 Pa
2-5 ．水车的水箱长 3m, 高 1.8m ，盛水深 1.2m ，以等加速度向前平驶，为使水不溢出，加速度 a 的允许 值是多少？
[ 解 ] 坐标原点取在液面中心，则自由液面方程为： z0
a x
g
当 x
l m 时， z0 1.8 1.2 0.6m
，此时水不溢出
2 1.5
a gz0 9.8 0.6
3.92m / s
2
x 1.5
2-6 ．矩形平板闸门 AB 一侧挡水。已知长 l=2m ，宽 b =1m ，形心点水深 hc=2m ，倾角 =45 o，闸
门上缘 A 处设有转轴，忽略闸门自重及门轴摩擦力。试求开启闸门所需拉力。
[ 解 ] 作用在闸门上的总压力： P pc A ghc A 1000 9.822 1 39200 N
Jc 2
1 1 23
作用点位置： yD yc
12 2.946m
yc A sin 45 2
2 1
sin 45
hc l 2 2
yA
2 sin 45 1.828m sin 2
可编辑
