流體力學(xué)習(xí)題及答案-第一章

1、第一章 緒論1-1 連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的條件是什么？答：所研究問題中物體的特征尺度L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于流體分子的平均自由行程l，即l/L<<1。1-2 設(shè)稀薄氣體的分子自由行程是幾米的數(shù)量級(jí)，問下列二種情況連續(xù)介質(zhì)假設(shè)是否成立？（1）人造衛(wèi)星在飛離大氣層進(jìn)入稀薄氣體層時(shí)；（2）假象地球在這樣的稀薄氣體中運(yùn)動(dòng)時(shí)。答：（1）不成立。（2）成立。1-3 粘性流體在靜止時(shí)有沒有切應(yīng)力？理想流體在運(yùn)動(dòng)時(shí)有沒有切應(yīng)力？靜止流體沒有粘性嗎？答：（1）由于，因此，沒有剪切應(yīng)力。（2）對(duì)于理想流體，由于粘性系數(shù)，因此，沒有剪切應(yīng)力。（3）粘性是流體的根本屬性。只是在靜止流體中，由于流場(chǎng)的速度為0，流體的粘性沒有表

2、現(xiàn)出來。1-4 在水池和風(fēng)洞中進(jìn)行船模試驗(yàn)時(shí)，需要測(cè)定由下式定義的無因次數(shù)（雷諾數(shù)），其中為試驗(yàn)速度，為船模長(zhǎng)度，為流體的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)。如果，溫度由增到時(shí)，分別計(jì)算在水池和風(fēng)洞中試驗(yàn)時(shí)的數(shù)。（時(shí)水和空氣的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)為和，時(shí)水和空氣的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)為和）。答：時(shí)水的為：。時(shí)空氣的為：。時(shí)水的為：。時(shí)空氣的為：。1-5 底面積為的薄板在靜水的表面以速度做水平運(yùn)動(dòng)（如圖所示），已知流體層厚度，設(shè)流體的速度為線性分布，求移動(dòng)平板需要多大的力（其中水溫為）。答：平板表面受到剪切應(yīng)力作用，根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律，剪切應(yīng)力為：。由于，得到，因此。作用于平板上的粘性切向力為：；其中水的密度為：；時(shí)水的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)為：；代入上式得到：1-6 設(shè)物面附近流體的流動(dòng)如圖所示，如果邊界層內(nèi)流速按拋物線分布：，當(dāng)，溫度為，試問流體分別為水和空氣時(shí)，作用于壁面OAB上的剪切應(yīng)力。答：物體表面的剪切應(yīng)力為：。由于：，當(dāng)時(shí)， 。因此：。（1）當(dāng)流體為水時(shí)：時(shí)水的密度和運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)分別為：，。（2）當(dāng)流體為空氣時(shí)：時(shí)空氣的密度和運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)分別為：，。1-7 有一旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)如圖所示。同心軸和筒中間注入牛頓流體，筒與軸的間隙很小，筒以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)間隙中的流體速度沿矢徑方向且為線性分布，很長(zhǎng)，底部影響不計(jì)。如測(cè)得軸的扭矩為，求流體的粘性系數(shù)。答：