流體力學(xué)-課后習(xí)題答案

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；a)摩擦阻力；6c)重力；rd)表面張力。

1.3單位質(zhì)量力的國(guó)際單位是：rd)

(a)N;(b)Pa;(c)N/kg；(d)m/s2.

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)力黏度口隨溫度的升高：<b)

(a)增大；(b)減?。?c)不變；(d)不定。

1.6流體運(yùn)動(dòng)黏度的國(guó)際單位是：(a)

222

(a)m/s；(b)N/m；(c)kg/m；(d)Ns/m。

1.7無黏性流體的特征是：6c)

(a)黏度是常數(shù)；(b)不可壓縮；fc)無黏性；Cd)符合衛(wèi)RTo

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?

3

1.9水的密度為1000kg/m,2L水的質(zhì)量和重量是多少？

解：mV10000.0022(kg)

Gmg29.80719.614(N)

答：2L水的質(zhì)量是2kg,重量是19.614N。

1.10體積為0.5nf5的油料，重量為4410N,試求該油料的密度是多少？

WmG/g44109.807ccc”c3、

解：899.358(kg/m)

VV0.5

3

答：該油料的密度是899.358kg/m。

3

1.11某液體的動(dòng)力黏度為0.005Pas,其密度為850kg/m,試求其運(yùn)動(dòng)黏度。

5.882106(mVs)

62

答：其運(yùn)動(dòng)黏度為5.88210m/so

1.12有一底面積為60cmX40cm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0.84m/s,求油的動(dòng)力黏度

解：平板受力如圖。

沿s軸投影，有:

sin20°T0

1AGsin20°

Gsin20。59.807sin20。

0.6105.01。氣kg/s)

0.60.40.84

答：油的動(dòng)力黏度50'⑵'ms。

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。己知導(dǎo)線直徑為0.8mm;

涂料的黏度=0.02PaS,模具的直徑為0.9mm,長(zhǎng)度為20mm導(dǎo)線的牽拉速度為50m/S,

試求所需牽拉力。

20mm

m

AmT

OU

T

ITininnn.2.

n09-----------9n(

0,90.82

33

Td10.8102010201.01(N)

答：所需牽拉力為L(zhǎng)OIN。

1.14一圓錐體繞其中心軸作等角速度旋轉(zhuǎn)=16rad/s,錐體與固定壁面間的距離

=lmm用=0.1PaS的潤(rùn)滑油充滿間隙,錐底半徑R=0.3m,高H=0.5mo求作用

于圓錐體的阻力矩。

解：選擇坐標(biāo)如圖，在z處半徑為r的微元力矩為dMo

0

Ty

rdz

dMdAr

cosr

其中FRZH

昱z3dz

H3

R3-H2R2

2

22

一°，116__0.33_05O.3

21103

39.568(Nm)

答：作用于圓錐體的阻力矩為39.568Nmo

3

1.15活塞加壓，缸體內(nèi)液體的壓強(qiáng)為0.IMpa時(shí)，體積為1000cm,壓強(qiáng)為lOMpa時(shí),

體積為995cm3,試求液體的體積彈性模量。

6

解：p100.1109.9（Mpa

V9951000106510‘（斥）

—9.9_106

5-1061000-

10

1.98109(pa)

9

答：液體的體積彈性模量v,no1A

1.16圖示為壓力表校正器，器內(nèi)充滿壓縮系數(shù)為k=4.75X10"'m2/N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)？

VKVp49106(m*)

設(shè)手輪搖動(dòng)圈數(shù)為n，則有n—d2lV

4

1.910

12.10圈

22

1102103

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8nA加溫前后溫差為50C,在其溫度范圍內(nèi)水的

膨脹系數(shù)、，=0.00051/C。求膨脹水箱的最小容積。

解：

VvvT0.000518500.204(矗

答：膨脹水箱的最小容積0204m3,,

1.18鋼貯罐內(nèi)裝滿10C的水，密封加熱到75C,在加熱增壓的溫度和壓強(qiáng)范圍內(nèi)，水的

熱膨脹系數(shù)v=4.1X10-/C.體積彈性模量不^農(nóng)犯

變，試估算加熱后罐壁承受的壓強(qiáng)。

解：VJY

T

???自由膨脹下有：

又???K

4Q

T4.11021075°10°53.3(Mpa

加熱后，鋼罐內(nèi)的壓強(qiáng)為PPop53.3Mpa設(shè)Po0（表壓強(qiáng)）。

答：加熱后罐壁承受的壓強(qiáng)是53.3Mpao

1.19汽車上路時(shí)，輪胎內(nèi)空氣的溫度為20C,絕對(duì)壓強(qiáng)為395kPa,行駛后輪胎內(nèi)空氣的

的溫度上升到50C,試求這時(shí)的壓強(qiáng)。

pv395V*

解:設(shè)滿足理想氣體方程，則有：-R1

T2732027350

323395

假設(shè)VlV2,可解得PP2435.4(kPa)

293

答：這時(shí)的壓強(qiáng)為435.4kPa。

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?d)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)卮髿鈮海?d)相對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮?/p>

氣壓。

2.4某點(diǎn)的真空度為65000Pa,當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?.IMPa,該點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為：S)

(a)65000Pa；(b)55000Pa；(c)35000Pa；(d)165000Pa.

2.5絕對(duì)壓強(qiáng)Pabs與相對(duì)壓強(qiáng)P、真空度Pv、當(dāng)?shù)卮髿鈮篜.之間的關(guān)系是：6c)

Pabs=P+Pv;(b)P=Pabs+Pa;(C)Pv=Pa-Pabs；

(d)P=Pv+PVo

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)Pi>P2>P3；(b)Pi=P2=P3；(c)Pi<P2<P3；(d)P2<Pi<P3?

2.7用U形水銀壓差計(jì)測(cè)量水管內(nèi)A、B兩點(diǎn)的壓強(qiáng)差，水銀面高差h^lOcm,PA-PB為:

(b)

(a)13.33kPa；(b)12.35kPa(c)9.8kPa；(d)6.4kPa.

2.8露天水池，水深5m處的相對(duì)壓強(qiáng)為：(b)

(a)5kPa;(b)49kPa;(c)147kPa;(d)205kPa。

2.9垂直放置的矩形平板擋水，水深3m靜水總壓力P的作用點(diǎn)到水面的距離yD為：(c)

1=1

yn1

m

(a)1.25m；(b)1.5m；(c)2m;(d)2.5m。

2.10圓形水桶，頂部及底部用環(huán)箍緊，桶內(nèi)盛滿液體，頂箍與底箍所受張力之比為：(a)

(a)1/2；(b)1.0；(c)2；(d)3。

2.11在液體中潛體所受浮力的大?。?b)

(a)與潛體的密度成正比；(b)與液體的密度成正比；(c)與潛體淹沒的深度成正比；

(d)與液體表面的壓強(qiáng)成反比。

2.12正常成人的血壓是收縮壓100、120mlnllg舒張壓60、90mmHg用國(guó)際單位制表示是多

少Pa?

3

解：a101.32510—cc

T1mm133.3Pa

760

-??收縮壓：100：120mmHg13.33kPa：16.OOkPa舒張壓：60：90mmIIg8.OOkPa:

19

答：用國(guó)際單位制表示收縮壓：100：120mmHg13.33kPa：16.00kPa；舒張壓：

60：90mmHg8.OOkPa：12.00kPao

3

2.13密閉容器，測(cè)壓管液面高于容器內(nèi)液面h=1.8m,液體的密度為850kg/m,求液面壓

強(qiáng)。

解：PoPaghPa8509.8071.8

相對(duì)壓強(qiáng)為：15.OOkPa。

絕對(duì)壓強(qiáng)為：116.33kPa.

答：液面相對(duì)壓強(qiáng)為15.OOkPa,絕對(duì)壓強(qiáng)為116.33kPa。

2.14密閉容器，壓力表的示值為4900N/m2,壓力表中心比A點(diǎn)高0.4m，人點(diǎn)在水下1.5m,,

求水面壓強(qiáng)。

Po

1.5m

0.4m

解：PoPaP1.1g

Pa49001.110009.807

Pa5.888(kPa)

相對(duì)壓強(qiáng)為：5.888kPa。

絕對(duì)壓強(qiáng)為：95.437kPa。

答：水面相對(duì)壓強(qiáng)為5.888kPa,絕對(duì)壓強(qiáng)為95.437kPa。

2.15水箱形狀如圖所示，底部有4個(gè)支座，試求水箱底面上總壓力和4個(gè)支座的支座反力，并討論

總壓力和支座反力不相等的原因。

3m

解：(1)總壓力:Ap4g33353.052(kN)

(2)支反力：RW總WKTV箱W箱g111333

心、

%980728274.596kNW箱

不同之原因：總壓力位底面水壓力與面積的乘積，為壓力體go而支座反力與水體

重量及箱體重力相平衡，而水體重量為水的實(shí)際體積g。

答：水箱底面上總壓力是353.052kN,4個(gè)支座的支座反力是274.596kN.

2.16盛滿水的容器，頂口裝有活塞A,直徑d=0.4m,容器底的直徑D=L0m,高h(yuǎn)=L8m,

如活塞上加力2520N(包括活塞自重)，求容器底的壓強(qiáng)和總壓力。

G

A

解：(1)容器底的壓強(qiáng)：

PDPA37.706(kPa)(相對(duì)壓強(qiáng)

(2)容器底的總壓力:

223

DAPD-Dp,>—1~37.7061029.614(kN)

44

答:容器底的壓強(qiáng)為37.706kPa,總壓力為29.614kN。

2.17用多管水銀測(cè)壓計(jì)測(cè)壓，圖中標(biāo)高的單位為m試求水面的壓強(qiáng)Po?

Po△3.0水

汞

解：pP"

o3.01.4g

P52.51.4Hgg3.01.4g

陶,

Pa2.31.22.51.2g2.51.43.01.4g

Pa2.32.51.21.4*2.53.01.21.4g

3.1.

Pa2.32.51.21.413.62.5n91.4gg

265.00(kPa)

答：水面的壓強(qiáng)Po265.OOkPao

2.18盛有水的密閉容器，水面壓強(qiáng)為Po,當(dāng)容器自由下落時(shí)，求水中壓強(qiáng)分部規(guī)律。

解：選擇坐標(biāo)系，z軸鉛垂朝上。

由歐拉運(yùn)動(dòng)方程：fz±±0

Z

其中fzgg0

…上0,p0

z

即水中壓強(qiáng)分布ppo

答：水中壓強(qiáng)分部規(guī)律為PPoo

2.19圓柱形容器的半徑R=15cm,高H=50cm,盛水深h=30cm,若容器以等角速度繞z

軸旋轉(zhuǎn)，試求最大為多少時(shí)不致使水從容器中溢出。

解：建立隨圓柱容器一起轉(zhuǎn)動(dòng)的坐標(biāo)系…oxyz,。點(diǎn)在水面最低點(diǎn)。

PPogzxy

2

2

2

PPogz-r

9

2

當(dāng)在自由面時(shí)，ppo，?自由面滿足Zo2r