工程流体力学习题课2重点

工程流体力学练习题

第一章

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：

0d，0c

30/830100083.0mkgd

30/81348.9100083.0mNc

1-2解：336/1260101026.1mkg

3/123488.91260mNg

1-3解：269/106.191096.101.0mNEVVVVppVVppp

1-4解：NmpVVp/105.21041010002956

299/104.0105.211mNEpp

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：

lTVVTT4.2202000006.00

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：

26400/1027.16108.9140004.22004.2mNEVVVVVVppTTpTT

2）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：

TVVTT

体积压缩量为：

TVEpVVEpVTpTpp1

因此，温度升高和压强升高联合作用的结果，应满足：

pTpTEpTVVTVV1110

)(63.197108.9140001018.01200006.0120011450lEpTVVpT

kgVm34.1381063.19710007.03

1-6解：石油的动力粘度：spa.028.01.010028

第一章 绪论

1-1．20℃的水2.5m3，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2211VV

又20℃时，水的密度31/23.998mkg

80℃时，水的密度32/83.971mkg

321125679.2mVV

那么增加的体积为3120679.0mVVV

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] 原原)1.01()15.01(

原原原035.1035.1

035.0035.1原原原原原

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/)5.0(002.02yhygu，式中、分别为水的密度和动力粘度，h为水深。试求mh5.0时渠底〔y=0〕处的切应力。

[解] /)(002.0yhgdydu

)(002.0yhgdydu

当h=0.5m，y=0时

)05.0(807.91000002.0

Pa807.9

1-4．一底面积为45×50cm2，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 uyuATmgddsin

001.0145.04.062.22sin8.95sinuAmg

sPa1047.0

1-5．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yudd，定性绘出切应力沿y方向的分布图。

[解]

1-6．为导线外表红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。导线直径0.9mm，长度20mm，涂料的粘度=0.02Pa．s。假设导线以速率50m/s拉过模具，试求所需牵拉力。〔1.O1N〕

流体力学课程自学辅导资料

二○○八年十月 流体力学课程自学进度表

教材：工程流体力学 教材编者：孔珑 出版社：中国电力出版社 出版时间：2007年

周次 学习内容 习题作业 测验作业 学时 自学重点、难点、基本要求

1 绪论、流体及其物理性质 教材后作业 2、4、12 8 重点1、流体的特征及流体连续性假设，流体的粘性和牛顿内摩擦定律，压缩性。

2、 静止流体和相对静止流体中压力分布规律及其计算以及静止液体作用在平面和曲面上压力。

3、 一维流动的三个基本方程物理意义及其应用。

4、 总流伯努里方程意义、应用、层流、紊流、能量损失和管道水力计算。

5、 理想流体的有旋流动与无旋流动判别、势流概念及叠加。

6、 边界层的概念及其持征，曲面边界层分离。

7、音速、喷管的流动分析，激波。

基本要求如下：

1、深刻理解、熟练掌握．并能综合应用工程流体力学的知识和方法分析解决一些流体运动问题，进行一般推理和进行较复杂的计算；

2、理解掌握基本理论和基本概念，要求能懂得有关知识的含义，道理及各类流体力学问题处理和分析的方法，并能正确而有效地运用本课程的各种关系式去分析和计算已经从工程实际问题中简化出来一般问题。 2 静力学基本方程 教材后作业 2、5、9、13、16 10

3 静止液体在平面和曲面上力 教材后作业 17、20、21、25、26 10

4 流体流动相关概念 教材后作业 4 10

5 系统、控制体及连续方程 教材后作业 12 10

6 动量和动量矩方程 教材后作业 24、26、29 10

7 伯努利方程及其应用 教材后作业 13、14、16、22 8

8 相似原理和量纲分析 教材后作业 1、3、6、12 8

9 流动能量损失 教材后作业 2、8、9、 6

10 层流及紊流流动 教材后作业 10、13、16、20 8

11 管道水力计算 教材后作业 26、28

8

12 理想流体有旋、无旋流动 教材后作业 3、8、9 6

工程流体力学

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] ghppa0

kPaghpppae7.145.1807.910000

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。求液面的绝对压强和相对压强。

[解] gppA5.0表

PagpgppA49008.9100049005.10表

Papppa9310098000490000

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pabs。

[解] )2.13.2()2.15.2()4.15.2()4.10.3(0gpgggpa汞水汞水

gpgggpa汞水汞水1.13.11.16.10

kPaggppa8.3628.9109.28.9106.132.2980009.22.2330水汞 2-4． 水管A、B两点高差h1=0.2m，U形压差计中水银液面高差h2=0.2m。试求A、B两点的压强差。（22.736N／m2）

[解] 221)(ghphhgpBA水银水

PahhgghppBA22736)2.02.0(8.9102.08.9106.13)(33212水水银

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：

xgaz0

当mlx5.12时，mz6.02.18.10，此时水不溢出

20/92.35.16.08.9smxgza

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，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。