流体力学第1234章课后习题答案.docx

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流体力学第1234章课后习题答案

第一章习题答案

选择题（单选题）

1.1按连续介质得概念,流体质点就是指:

（d）

（a）流体得分子;（b）流体内得固体颗粒;（c）几何得点;（d）几何尺寸同流动空间相比就是极小量,又含有大量分子得微元体。

1.2作用于流体得质量力包括:

（c）

（a）压力;（b）摩擦阻力;（c）重力;（d）表面张力。

1.3单位质量力得国际单位就是:

（d）

（a）N;（b）Pa;（c）;（d）。

1.4与牛顿内摩擦定律直接有关得因素就是:

（b）

（a）剪应力与压强;（b）剪应力与剪应变率;（c）剪应力与剪应变;（d）剪应力与流速。

1.5水得动力黏度μ随温度得升高:

（b）

（a）增大;（b）减小;（c）不变;（d）不定。

1.6流体运动黏度得国际单位就是:

（a）

（a）;（b）;（c）;（d）。

1.7无黏性流体得特征就是:

（c）

（a）黏度就是常数;（b）不可压缩;（c）无黏性;（d）符合。

1.8当水得压强增加1个大气压时,水得密度增大约为:

（a）

（a）1/20000;（b）1/10000;（c）1/4000;（d）1/2000。

1.9水得密度为1000,2L水得质量与重量就是多少？

解:

（kg）

（N）

答:

2L水得质量就是2kg,重量就是19、614N。

1、10体积为0、5得油料,重量为4410N,试求该油料得密度就是多少？

解:

（kg/m3）

答:

该油料得密度就是899、358kg/m3。

1.11某液体得动力黏度为0、005,其密度为850,试求其运动黏度。

解:

（m2/s）

答:

其运动黏度为m2/s。

1.12有一底面积为60cm×40cm得平板,质量为5Kg,沿一与水平面成20°角得斜面下滑,平面与斜面之间得油层厚度为0、6mm,若下滑速度0、84,求油得动力黏度。

解:

平板受力如图。

沿轴投影,有:

∴（）

答:

油得动力黏度。

1.13为了进行绝缘处理,将导线从充满绝缘涂料得模具中间拉过。

已知导线直径为0、8mm;涂料得黏度=0、02,模具得直径为0、9mm,长度为20mm,导线得牵拉速度为50,试求所需牵拉力。

解:

（kN/m2）

（N）

答:

所需牵拉力为N。

1.14一圆锥体绕其中心轴作等角速度旋转=16,锥体与固定壁面间得距离=1mm,用=0、1得润滑油充满间隙,锥底半径R=0、3m,高H=0、5m。

求作用于圆锥体得阻力矩。

解:

选择坐标如图,在处半径为得微元力矩为。

其中

∴

（）

答:

作用于圆锥体得阻力矩为。

1.15活塞加压,缸体内液体得压强为0、1Mpa时,体积为1000,压强为10Mpa时,体积为995,试求液体得体积弹性模量。

解:

（Mpa）

（m3）

（pa）

答:

液体得体积弹性模量pa。

1.16图示为压力表校正器,器内充满压缩系数为=4、75×10-10得液压油,由手轮丝杠推进活塞加压,已知活塞直径为1cm,丝杠螺距为2mm,加压前油得体积为200mL,为使油压达到20Mpa,手轮要摇多少转？

解:

∵

∴（m3）

设手轮摇动圈数为,则有

圈

即要摇动12圈以上。

答:

手轮要摇12转以上。

1.17图示为一水暖系统,为了防止水温升高时,体积膨胀将水管胀裂,在系统顶部设一膨胀水箱。

若系统内水得总体积为8,加温前后温差为50℃,在其温度范围内水得膨胀系数=0、00051/℃。

求膨胀水箱得最小容积。

解:

∵

∴（m3）

答:

膨胀水箱得最小容积m3。

1.18钢贮罐内装满10℃得水,密封加热到75℃,在加热增压得温度与压强范围内,水得热膨胀系数=4、1×10-4/℃,体积弹性模量=2×109,罐体坚固,假设容积不变,试估算加热后罐壁承受得压强。

解:

∵

∴自由膨胀下有:

又∵

∴（Mpa）

加热后,钢罐内得压强为Mpa。

设（表压强）。

答:

加热后罐壁承受得压强就是Mpa。

1.19汽车上路时,轮胎内空气得温度为20℃,绝对压强为395kPa,行驶后轮胎内空气得得温度上升到50℃,试求这时得压强。

解:

设满足理想气体方程,则有:

假设,可解得（kPa）

答:

这时得压强为kPa。

第二章习题答案

选择题（单选题）

2.1静止流体中存在:

（a）

（a）压应力;（b）压应力与拉应力;（c）压应力与剪应力;（d）压应力、拉应力与剪应力。

2.2相对压强得起算基准就是:

（c）

（a）绝对真空;（b）1个标准大气压;（c）当地大气压;（d）液面压强。

2.3金属压力表得读值就是:

（b）

（a）绝对压强;（b）相对压强;（c）绝对压强加当地大气压;（d）相对压强加当地大气压。

2.4某点得真空度为65000Pa,当地大气压为0、1MPa,该点得绝对压强为:

（d）

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

2.5绝对压强与相对压强、真空度、当地大气压之间得关系就是:

（c）

（a）=+;（b）=+;（c）=-;（d）=+。

2.6在密闭容器上装有U形水银测压计,其中1、2、3点位于同一水平面上,其压强关系为:

（c）

（a）>>;（b）==;（c）<<;（d）<<。

2.7用U形水银压差计测量水管内A、B两点得压强差,水银面高差hp=10cm,-为:

（b）

（a）13、33kPa;（b）12、35kPa;（c）9、8kPa;（d）6、4kPa。

2.8露天水池,水深5m处得相对压强为:

（b）

（a）5kPa;（b）49kPa;（c）147kPa;（d）205kPa。

2.9垂直放置得矩形平板挡水,水深3m,静水总压力P得作用点到水面得距离为:

（c）

（a）1、25m;（b）1、5m;（c）2m;（d）2、5m。

2.10圆形水桶,顶部及底部用环箍紧,桶内盛满液体,顶箍与底箍所受张力之比为:

（a）

（a）1/2;（b）1、0;（c）2;（d）3。

2.11在液体中潜体所受浮力得大小:

（b）

（a）与潜体得密度成正比;（b）与液体得密度成正比;（c）与潜体淹没得深度成正比;（d）与液体表面得压强成反比。

2.12正常成人得血压就是收缩压100~120mmHg,舒张压60~90mmHg,用国际单位制表示就是多少Pa?

解:

∵mmPa

∴收缩压:

mmHgkPakPa

舒张压:

mmHgkPakPa

答:

用国际单位制表示收缩压:

mmHgkPakPa;舒张压:

mmHgkPakPa。

2.13密闭容器,测压管液面高于容器内液面=1、8m,液体得密度为850kg/m3,求液面压强。

解:

相对压强为:

kPa。

绝对压强为:

kPa。

答:

液面相对压强为kPa,绝对压强为kPa。

2.14密闭容器,压力表得示值为4900N/m2,压力表中心比A点高0、4m,A点在水下1、5m,,求水面压强。

解:

（kPa）

相对压强为:

kPa。

绝对压强为:

kPa。

答:

水面相对压强为kPa,绝对压强为kPa。

2.15水箱形状如图所示,底部有4个支座,试求水箱底面上总压力与4个支座得支座反力,并讨论总压力与支座反力不相等得原因。

解:

（1）总压力:

（kN）

（2）支反力:

kN

不同之原因:

总压力位底面水压力与面积得乘积,为压力体。

而支座反力与水体重量及箱体重力相平衡,而水体重量为水得实际体积。

答:

水箱底面上总压力就是kN,4个支座得支座反力就是kN。

2.16盛满水得容器,顶口装有活塞,直径=0、4m,容器底得直径=1、0m,高=1、8m,如活塞上加力2520N（包括活塞自重）,求容器底得压强与总压力。

解:

（1）容器底得压强:

（kPa）（相对压强）

（2）容器底得总压力:

（kN）

答:

容器底得压强为kPa,总压力为kN。

2.17用多管水银测压计测压,图中标高得单位为m,试求水面得压强。

解:

（kPa）

答:

水面得压强kPa。

2.18盛有水得密闭容器,水面压强为,当容器自由下落时,求水中压强分部规律。

解:

选择坐标系,轴铅垂朝上。

由欧拉运动方程:

其中

∴,

即水中压强分布

答:

水中压强分部规律为。

2.19圆柱形容器得半径=15cm,高=50cm,盛水深=30cm,若容器以等角速度绕轴旋转,试求最大为多少时不致使水从容器中溢出。

解:

建立随圆柱容器一起转动得坐标系,点在水面最低点。

则有:

即有:

其中:

;;

故有:

当在自由面时,,∴自由面满足

∴

上式说明,对任意点得压强,依然等于自由面压强。

∴等压面为旋转、相互平行得抛物面。

答:

最大为18、67rad/s时不致使水从容器中溢出。

2.20装满油得圆柱形容器,直径=80cm,油得密度=801,顶盖中心点装有真空表,表得读值为4900Pa,试求:

（1）容器静止时,作用于顶盖上总压力得大小与方向;

（2）容器以角速度=20旋转时,真空表得读值不变,作用于顶盖上总压力得大小与方向。

解:

（1）∵kPa

∴相对压强kPa

（kN）

负号说明顶盖所受作用力指向下。

（2）当r/s时,压强分布满足

坐顶中心为坐标原点,∴时,kPa

（kN）

总压力指向上方。

答:

（1）容器静止时,作用于顶盖上总压力得大小为kN,方向向下;

（2）容器以角速度=20旋转时,真空表得读值不变,作用于顶盖上总压力为kN,方向指向上方。

2.21绘制题图中面上得压强分布图。

解:

2.22河水深=12m,沉箱高=1、8m,试求:

（1）使河床处不漏水,向工作室送压缩空气得压强就是多少？

（2）画出垂直壁上得压强分布图。

解:

（1）当A室内C处得压强大于等于水压时,不会发生漏水现象。

∴kPa

（2）BC压强分布图为:

答:

使河床处不漏水,向工作室送压缩空气得压强就是kPa。

2.23输水管道试压时,压力表得读值为8、5at,管道直径=1m,试求作用在管端法兰堵头上得静水总压力。

解:

（kN）

答:

作用在管端法兰堵头上得静水总压力为kN。

2.24矩形平板闸门,一侧挡水,已知长=2m,宽=1m,形心点水深=2m,倾角=,闸门上缘处设有转轴,忽略闸门自重及门轴摩擦力,试求开启闸门所需拉力。

解:

（1）解析法。

（kN）

（m）

对A点取矩,当开启闸门时,拉力满足:

（kN）

当kN时,可以开启闸门。

（2）图解法。

压强分布如图所示:

（kPa）

（kPa）

（kN）

对A点取矩,有

∴

（kN）

答:

开启闸门所需拉力kN。

2.25矩形闸门高=3m,宽=2m,上游水深=6m,下游水深=4、5m,试求:

（1）作用在闸门上得静水总压力;

（2）压力中心得位置。

解:

（1）图解法。

压强分布如图所示:

∵

（kPa）

（kN）

合力作用位置:

在闸门得几何中心,即距地面处。

（2）解析法。

（kN）

（m）

（kN）

（m）

合力:

（kN）

合力作用位置（对闸门与渠底接触点取矩）:

（m）

答:

（1）作用在闸门上得静水总压力kN;

（2）压力中心得位置在闸门得几何中心,即距地面处。

2.26矩形平板闸门一侧挡水,门高=1m,宽=0、8m,要求挡水深超过2m时,闸门即可自动开启,试求转轴应设得位置。

解:

当挡水深达到时,水压力作用位置应作用在转轴上,当水深大于时,水压力作用位置应作用于转轴上,使闸门开启。

（kPa）

（m）

∴转轴位置距渠底得距离为:

（m）

可行性判定:

当增大时增大,则减小,即压力作用位置距闸门形越近,即作用力距渠底得距离将大于米。

答:

转轴应设得位置m。