流體力學(xué)第二版課后習(xí)題答案.doc

. . . . .第一章習(xí)題答案選擇題（單選題）1.1 按連續(xù)介質(zhì)的概念，流體質(zhì)點(diǎn)是指：（d）（a）流體的分子；（b）流體內(nèi)的固體顆粒；（c）幾何的點(diǎn)；（d）幾何尺寸同流動(dòng)空間相比是極小量，又含有大量分子的微元體。1.2 作用于流體的質(zhì)量力包括：（c）（a）壓力；（b）摩擦阻力；（c）重力；（d）表面張力。1.3 單位質(zhì)量力的國(guó)際單位是：（d）（a）N；（b）Pa；（c）；（d）。1.4 與牛頓內(nèi)摩擦定律直接有關(guān)的因素是：（b）（a）剪應(yīng)力和壓強(qiáng)；（b）剪應(yīng)力和剪應(yīng)變率；（c）剪應(yīng)力和剪應(yīng)變；（d）剪應(yīng)力和流速。1.5 水的動(dòng)力黏度隨溫度的升高：（b）（a）增大；（b）減小；（c）不變；（d）不定。1.6 流體運(yùn)動(dòng)黏度的國(guó)際單位是：（a）（a）；（b）；（c）；（d）。1.7 無黏性流體的特征是：（c）（a）黏度是常數(shù)；（b）不可壓縮；（c）無黏性；（d）符合。1.8 當(dāng)水的壓強(qiáng)增加1個(gè)大氣壓時(shí)，水的密度增大約為：（a）（a）1/20000；（b）1/10000；（c）1/4000；（d）1/2000。1.9 水的密度為1000，2L水的質(zhì)量和重量是多少？解：（kg）（N）答：2L水的質(zhì)量是2kg，重量是19.614N。1.10 體積為0.5的油料，重量為4410N，試求該油料的密度是多少？解：（kg/m3）答：該油料的密度是899.358kg/m3。1.11 某液體的動(dòng)力黏度為0.005，其密度為850，試求其運(yùn)動(dòng)黏度。解：（m2/s）答：其運(yùn)動(dòng)黏度為m2/s。1.12 有一底面積為60cm40cm的平板，質(zhì)量為5Kg，沿一與水平面成20角的斜面下滑，平面與斜面之間的油層厚度為0.6mm，若下滑速度0.84，求油的動(dòng)力黏度。解：平板受力如圖。沿軸投影，有：（）答：油的動(dòng)力黏度。1.13 為了進(jìn)行絕緣處理，將導(dǎo)線從充滿絕緣涂料的模具中間拉過。已知導(dǎo)線直徑為0.8mm；涂料的黏度=0.02，模具的直徑為0.9mm，長(zhǎng)度為20mm，導(dǎo)線的牽拉速度為50，試求所需牽拉力。解：（kN/m2）（N）答：所需牽拉力為N。1.14 一圓錐體繞其中心軸作等角速度旋轉(zhuǎn)=16，錐體與固定壁面間的距離=1mm，用=0.1的潤(rùn)滑油充滿間隙，錐底半徑R=0.3m，高H=0.5m。求作用于圓錐體的阻力矩。解：選擇坐標(biāo)如圖，在處半徑為的微元力矩為。其中（）答：作用于圓錐體的阻力矩為。1.15 活塞加壓，缸體內(nèi)液體的壓強(qiáng)為0.1Mpa時(shí)，體積為1000，壓強(qiáng)為10Mpa時(shí)，體積為995，試求液體的體積彈性模量。解：（Mpa）（m3）（pa）答：液體的體積彈性模量pa。1.16 圖示為壓力表校正器，器內(nèi)充滿壓縮系數(shù)為=4.7510-10的液壓油，由手輪絲杠推進(jìn)活塞加壓，已知活塞直徑為1cm，絲杠螺距為2mm，加壓前油的體積為200mL，為使油壓達(dá)到20Mpa，手輪要搖多少轉(zhuǎn)？解： （m3）設(shè)手輪搖動(dòng)圈數(shù)為，則有圈即要搖動(dòng)12圈以上。答：手輪要搖12轉(zhuǎn)以上。1.17 圖示為一水暖系統(tǒng)，為了防止水溫升高時(shí)，體積膨脹將水管脹裂，在系統(tǒng)頂部設(shè)一膨脹水箱。若系統(tǒng)內(nèi)水的總體積為8，加溫前后溫差為50，在其溫度范圍內(nèi)水的膨脹系數(shù)=0.00051/。求膨脹水箱的最小容積。解：（m3）答：膨脹水箱的最小容積m3。1.18 鋼貯罐內(nèi)裝滿10的水，密封加熱到75，在加熱增壓的溫度和壓強(qiáng)范圍內(nèi)，水的熱膨脹系數(shù)=4.110-4/，體積彈性模量=2109，罐體堅(jiān)固，假設(shè)容積不變，試估算加熱后罐壁承受的壓強(qiáng)。解：自由膨脹下有：又（Mpa）加熱后，鋼罐內(nèi)的壓強(qiáng)為Mpa。設(shè)（表壓強(qiáng)）。答：加熱后罐壁承受的壓強(qiáng)是Mpa。1.19 汽車上路時(shí)，輪胎內(nèi)空氣的溫度為20，絕對(duì)壓強(qiáng)為395kPa，行駛后輪胎內(nèi)空氣的的溫度上升到50，試求這時(shí)的壓強(qiáng)。解：設(shè)滿足理想氣體方程，則有：假設(shè)，可解得（kPa）答：這時(shí)的壓強(qiáng)為kPa。第二章習(xí)題答案選擇題（單選題）2.1 靜止流體中存在：（a）（a）壓應(yīng)力；（b）壓應(yīng)力和拉應(yīng)力；（c）壓應(yīng)力和剪應(yīng)力；（d）壓應(yīng)力、拉應(yīng)力和剪應(yīng)力。2.2 相對(duì)壓強(qiáng)的起算基準(zhǔn)是：（c）（a）絕對(duì)真空；（b）1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；（c）當(dāng)?shù)卮髿鈮海唬╠）液面壓強(qiáng)。2.3 金屬壓力表的讀值是：（b）（a）絕對(duì)壓強(qiáng)；（b）相對(duì)壓強(qiáng)；（c）絕對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮?；（d）相對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮骸?.4 某點(diǎn)的真空度為65000Pa，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?.1MPa,該點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為：（d）（a）65000Pa；（b）55000Pa；（c）35000Pa；（d）165000Pa。2.5 絕對(duì)壓強(qiáng)與相對(duì)壓強(qiáng)、真空度、當(dāng)?shù)卮髿鈮褐g的關(guān)系是：（c）（a）=+；（b）=+；（c）=-；（d）=+。2.6 在密閉容器上裝有U形水銀測(cè)壓計(jì)，其中1、2、3點(diǎn)位于同一水平面上，其壓強(qiáng)關(guān)系為：（c）（a）；（b）=；（c）；（d）0）的流線。解： 或 為線性方程答：流線方程為。3.11已知平面流動(dòng)的速度場(chǎng)為=，=，其中為常數(shù)。試求流線方程并畫出若干條流線。解： 為圓心在的圓族。答：流線方程為，為圓心在的圓族。3.12已知平面流動(dòng)的速度場(chǎng)為=。求=1時(shí)的流線方程，并畫出14區(qū)間穿過軸的4條流線圖形。解：當(dāng)秒時(shí)，過的流線為：過的流線為：過的流線為：過的流線為：答：=1時(shí)的流線方程為。3.13不可壓縮流體，下面的運(yùn)動(dòng)能否出現(xiàn)（是否滿足連續(xù)性條件）？（1）=2；=（2）=；=（3）=；=；=解：（1）不能出現(xiàn)。（2）能出現(xiàn)。（3）不能出現(xiàn)。3.14已知不可壓縮流體平面流動(dòng)，在方向的速度分量為=-2+2。試求速度在方向的分量。解：答：速度在方向的分量。3.15在送風(fēng)道的壁上有一面積為0.4的風(fēng)口，試求風(fēng)口出流的平均速度。解： 其中：m3/s，m3/s（m3/s）（m/s）答：風(fēng)口出流的平均速度m/s。3.16求兩平行平板間，流體的單寬流量，已知速度分布為=。式中=0為中心線，=為平板所在位置，為常數(shù)。解：?jiǎn)螌捔髁繛椋捍穑簝善叫衅桨彘g，流體的單寬流量為。3.17下列兩個(gè)流動(dòng)，哪個(gè)有旋？哪個(gè)無旋？哪個(gè)有角變形？哪個(gè)無角變形？（1）=，=；=0（2）=，=，=0式中、是常數(shù)。解：（1）有旋。無角變形。（2）無旋（不包括奇點(diǎn)）。存在角變形運(yùn)動(dòng)。3.18已知有旋流動(dòng)的速度場(chǎng)=2+3，=2+3，=2+3。試求旋轉(zhuǎn)角速度和角變形速度。解：答：旋轉(zhuǎn)角速度，角變形速度。第四章習(xí)題答案選擇題（單選題）4.1等直徑水管，A-A為過流斷面，B-B為水平面，1、2、3、4為面上各點(diǎn)，各點(diǎn)的流動(dòng)參數(shù)有以下關(guān)系：（c）（a）=；（b）=；（c）+=+；（d）+=+。4.2伯努利方程中+表示：（a）（a）單位重量流體具有的機(jī)械能；（b）單位質(zhì)量流體具有的機(jī)械能；（c）單位體積流體具有的機(jī)械能；（d）通過過流斷面流體的總機(jī)械能。4.3水平放置的漸擴(kuò)管，如忽略水頭損失，斷面形心點(diǎn)的壓強(qiáng)，有以下關(guān)系：（c）（a）；（b）=；（c）；（d）不定。4.4黏性流體總水頭線沿程的變化是：（a）（a）沿程下降；（b）沿程上升；（c）保持水平；（d）前三種情況都有可能。4.5黏性流體測(cè)壓管水頭線的沿程變化是：（d）（a）沿程下降；（b）沿程上升；（c）保持水平；（d）前三種情況都有可能。4.6平面流動(dòng)具有流函數(shù)的條件是：（d）無黏性流體；（b）無旋流動(dòng)；（c）具有速度勢(shì)；（d）滿足連續(xù)性。4.7一變直徑的管段，直徑=0.2m，=0.4m，高差=1.5m，今測(cè)得=30，=40，處斷面平均流速=1.5.。試判斷水在管中的流動(dòng)方向。解：以過A的水平面為基準(zhǔn)面，則A、B點(diǎn)單位重量斷面平均總機(jī)械能為：（m）（m）水流從B點(diǎn)向A點(diǎn)流動(dòng)。答：水流從B點(diǎn)向A點(diǎn)流動(dòng)。4.8利用皮托管原理，測(cè)量水管中的點(diǎn)速度。如讀值=60mm，求該點(diǎn)流速。解：（m/s）答：該點(diǎn)流速m/s。4.9水管直徑50mm，末端閥門關(guān)閉時(shí)，壓力表讀值為21。閥門打開后讀值降至5.5，如不計(jì)水頭損失，求通過的流量。解：（1）水箱水位（m）（2）閥門開啟后，從水箱液面到儀表處列伯努利方程，可得：（m/s）（m3/s）答：通過的流量m3/s。4.10水在變直徑豎管中流動(dòng)，已知粗管直徑=300mm，流速=6。為使兩斷面的壓力表讀值相同，試求細(xì)管直徑（水頭損失不計(jì)）。解：以過下壓力表處的水平面為基準(zhǔn)面，列伯努利方程如下：，m，取，當(dāng)時(shí)，有：（m/s）由連續(xù)性方程（mm）答：細(xì)管直徑為mm。4.11為了測(cè)量石油管道的流量，安裝文丘里流量計(jì)，管道直徑=200mm，流量計(jì)喉管直徑=100mm，石油密度=850，流量計(jì)流量系數(shù)=0.95。現(xiàn)測(cè)得水銀壓差計(jì)讀書=150mm，問此時(shí)管中流量是多少。解：其中：；（m）（m3/s）（l/s）答：此時(shí)管中流量l/s。4.12水箱中的水從一擴(kuò)散短管流到大氣中，直徑=100mm，該處絕對(duì)壓強(qiáng)=0.5大氣壓，直徑=150mm，試求水頭，水頭損失忽略不計(jì)。解：（1）以出水管軸線為基準(zhǔn)面，列管徑與處的伯努利方程，可得：取，kPa（m/s）（2）從液面到短管出口列能量（伯努利）方程。（m）答：水頭m。4.13離心式通風(fēng)機(jī)用集流器從大氣中吸入空氣，直徑=200mm處接一根細(xì)玻璃管，已知管中的水上升=150mm，求進(jìn)氣流量（空氣的密度=1.29）。解：以集流器軸線的水平面為基準(zhǔn)面，從距進(jìn)口一定距離的水平處列到測(cè)管處的伯努利方程，可得：不計(jì)損失，取其中，則（m/s）（m3/s）答：進(jìn)氣流量m3/s。4.14一吹風(fēng)裝置，進(jìn)排風(fēng)口都直通大氣，風(fēng)扇前、后斷面直徑=1m，排風(fēng)口直徑=0.5m，已知排風(fēng)口風(fēng)速=40，空氣的密度=1.29，不計(jì)壓強(qiáng)損失，試求風(fēng)扇前、后斷面的壓強(qiáng)和。解：以過軸線的水平面為基準(zhǔn)面，以及截面列伯努利方程：其中，（m/s），（Pa）從大氣到斷面，列伯努利方程：其中，（相對(duì)壓強(qiáng)），（Pa）答：風(fēng)扇前、后斷面的壓強(qiáng)Pa，Pa。4.15兩端開口的等直徑形管，管內(nèi)液柱長(zhǎng)度為，使液面離開平衡位置而造成液柱振蕩，水頭損失忽略不計(jì)，求液柱的振蕩方程=。解：取0-0斷面為基準(zhǔn)面，由非恒定流的伯努利方程：，令，則答：液柱的振蕩方程。4.16水力采煤用水槍在高壓下噴射強(qiáng)力水柱沖擊煤層，噴嘴出口直徑=30mm，出口水流速度=54，求水流對(duì)煤層的沖擊力。解：取控制體如圖，受力如圖。（kN）水流對(duì)煤層的作用力與構(gòu)成作用力與反作用力，大小為kN，方向向右。答：水流對(duì)煤層的沖擊力kN，方向向右。4.17水由噴嘴射出，已知流量=0.4，主管直徑=0.4，噴口直徑=0.1m，水頭損失不計(jì)，求水流作用在噴嘴上的力。解：（1）取過軸線的水平面為基準(zhǔn)面，列螺栓斷面與出口斷面的伯努利方程：（kPa）（m/s）（m/s）（2）取控制體如圖所示，列動(dòng)量方程。（kN）答：水流作用在噴嘴上的力為kN。4.18閘下出流，平板閘門寬=2m，閘前水深=4m，閘后水深=0.5m，出流量=8，不計(jì)摩擦阻力，試求水流對(duì)閘門的作用力，并與按靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律計(jì)算的結(jié)果相比較。解：（1）由連續(xù)方程（m/s）（m/s）（2）由動(dòng)量方程，取控制體如圖。（kN）（kN）答：水流對(duì)閘門的作用力kN，按靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律計(jì)算的結(jié)果kN。4.19矩形斷面的平底渠道，其寬度為2.7m，渠底在某斷面處抬高0.5m，該斷面上游的水深為2m，下游水面降低0.15m，如忽略邊壁和渠底阻力，試求：（1）渠道的流量；（2）水流對(duì)底坎的沖力。解：（1）以上游渠底為基準(zhǔn)面，列上、下游過水?dāng)嗝娴哪芰Ψ匠蹋浩渲校?，m，m，m，m（m3/s）（m/s）（m/s）（2）取控制體如圖，列動(dòng)量方程.（kN）答：（1）渠道的流量m3/s；（2）水流對(duì)底坎的沖力kN。4.20下列不可壓縮流體、平面流動(dòng)的速度場(chǎng)分別為：（1）=；=（2）=；=（3）=；=試判斷是否滿足流函數(shù)和流速勢(shì)的存在條件，并求、。解：（1），滿足連續(xù)方程，流速數(shù)存在。又，有旋，故不存在。，流速數(shù)（2），流動(dòng)不存在。（3），故流速數(shù)存在。又，有旋，故存在勢(shì)函數(shù)。流函數(shù)與勢(shì)函數(shù)滿足：解得：又可解得：，4.21 已知平面流動(dòng)的速度為直線分布，若=4m，=80，試求：（1）流函數(shù)；（2）流動(dòng)是否為有勢(shì)流動(dòng)。解：已知，當(dāng)m，m/s。（s-1），由連續(xù)性條件：，當(dāng)時(shí)，。（s-1）流動(dòng)有旋。答：（1）流函數(shù)；（2）流動(dòng)有旋。4.22 已知平面無旋流