应用流体力学课后习题答案.docx
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应用流体力学课后习题答案
应用流体力学课后习题答案
【篇一：
流体力学课后习题答案】
1-7章课后答案【最新经典版】
1.1液体传动有哪两种形式？
它们的主要区别是什么？
答：
用液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式被称之为液体传动。
按照其工作
原理的不同，液体传动又可分为液压传动和液力传动，其中液压传动是利用在密封容器内
液体的压力能来传递动力的；而液力传动则的利用液体的动能来传递动力的。
1.2液压传动系统由哪几部分组成？
各组成部分的作用是什么？
答：
（1）动力装置：
动力装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置，它是
液压系统的动力源。
（2）控制调节装置：
其作用是用来控制和调节工作介质的流动方向、压力和流量，以
保证执行元件和工作机构的工作要求。
（3）执行装置：
是将液压能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的推动下输出
力和速度（或转矩和转速），输出一定的功率以驱动工作机构做功。
（4）辅助装置：
除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄
能器、冷却器、管件、管接头以及各种信号转换器等。
它们是一些对完成主运动起辅助作
用的元件，在系统中是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。
（5）工作介质：
工作介质指传动液体，在液压系统中通常使用液压油液作为工作介质。
1.3液压传动的主要优缺点是什么？
答：
优点：
（1）与电动机相比，在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就
是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：
它具有大的功率密度
或力密度，力密度在这里指工作压力。
（2）液压传动容易做到对速度的无级调节，而且调速范围大，并且对速度的调节还可
以在工作过程中进行。
（3）液压传动工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。
（4）液压传动易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。
（5）液压传动易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调
节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和操作。
（6）液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。
答：
缺点：
（1）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格
的传动比。
（2）液压传动中有较多的能量损失（泄漏损失、摩擦损失等），因此，传动效率相对低。
（3）液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在较高或较低的温度下工作。
（4）液压传动在出现故障时不易找出原因。
1.6国家新标准规定的液压油液牌号是在多少温度下的哪种粘度的平均值？
答：
我国液压油的牌号是用它在温度为40℃时的运动粘度平均值来表示的。
例如32
号液压油，就是指这种油在40℃时的运动粘度平均值为32mm2/s。
1.7液压油的选用应考虑几个方面？
答：
对液压油液的选用，首先应根据液压传动系统的工作环境和工作条件来选择合适
的液压油液类型，然后再选择液压油液的粘度。
1.10液压传动的介质污染原因主要来自哪几个方面？
应该怎样控制介质的污染？
答：
液压油液被污染的原因是很复杂的，但大体上有以下几个方面：
（1）残留物的污染：
这主要指液压元件以及管道、油箱在制造、储存、运输、安装、
维修过程中，带入的砂粒、铁屑、磨料、焊渣、锈片、棉纱和灰尘等，虽然经过清洗，但
未清洗干净而残留下来的残留物所造成的液压油液污染。
（2）侵入物的污染：
液压传动装置工作环境中的污染物，例如空气、尘埃、水滴等通
过一切可能的侵入点，如外露的活塞杆、油箱的通气孔和注油孔等侵入系统所造成的液压油液污染。
（3）生成物的污染：
这主要指液压传动系统在工作过程中所产生的金属微粒、密封材
料磨损颗粒、涂料剥离片、水分、气泡及油液变质后的胶状物等所造成的液压油液污染。
控制污染的方法主要有：
（1）减少外来的污染：
液压传动系统在装配前后必须严格清洗。
组成液压系统的管
件，用机械的方法除去残渣和表面氧化物，然后进行酸洗。
液压传动系统在组装后要进行
全面清洗，最好用系统工作时使用的油液清洗，特别是液压伺服系统最好要经过几次清洗
来保证清洁。
油箱要加空气滤清器，给油箱加油要用滤油机，对外露件应装防尘密封，并
经常检查，定期更换。
液压传动系统的维修，液压元件的更换、拆卸应在无尘区
进行。
（2）滤除系统产生的杂质：
应在系统的相应部位安装适当精度的过滤器，并且要定期
检查、清洗或更换滤芯。
（3）控制液压油液的工作温度：
液压油液的工作温度过高会加速其氧化变质，产生各
种生成物，缩短它的使用期限。
所以要限制油液的最高使用温度。
（4）定期检查更换液压油液：
应根据液压设备使用说明书的要求和维护保养规程的有
关规定，定期检查更换液压油液。
更换液压油液时要清洗油箱，冲洗系统管道及液压元件。
2.1什么叫压力？
压力有哪几种表示方法？
液压系统的压力与外界负载有什么关系？
答：
液体在单位面积上所受的内法线方向的法向应力称为压力。
压力有绝对压力和相
对压力，绝对压力是以绝对真空为基准来度量的，而相对压力是以大气压为基准来进行度量的。
由公式p=f/a可知液压系统中的压力是由外界负载决定的。
2.2解释下述概念：
理想流体、定常流动、通流截面、流量、平均流速、层流、紊流和雷诺数。
答：
理想液体：
既无粘性又不可压缩的假想液体。
定常流动：
流体流动时，流体中任何点处的压力、速度和密度都不随时间而变化，称
这种流动为定常流动。
通流截面：
液体在管道中流动时，垂直于流动方向的截面称为通流截面。
流量：
在单位时间内流过某一通流截面的液体体积称为体积流量，简称流量。
平均流速：
流量与通流截面积的比值即为平均流速v=q/a
层流：
液体质点互不干扰、液体的流动呈线状或层状、且平行于管道轴线。
紊流：
液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动外，还存在剧烈的横向运动。
明液体的流动状态。
2.3说明连续性方程的本质是什么？
它的物理意义是什么？
答：
连续性方程的本质是质量守恒定律。
它的物理意义是单位时间流入、流出的质量
流量的差等于体积v中液体质量的变化率。
2.4说明伯努利方程的物理意义并指出理想液体伯努利方程和实际液体伯努利方程有什么区别？
努利方程比理想液体伯努利方程多了一项损耗的能量hw和比动能项中的动能修正系数。
p?
2
?
?
const理想液体伯努利方程：
z?
?
g2g
2
p1?
1?
12p2?
2?
2
?
?
z2?
?
?
hw实际液体伯努利方程：
z1?
?
g2g?
g2g
2.5如图2.32所示，已知测压计水银面高度，计算m点处的压力是多少？
解：
取b－c等压面，pb＝pc：
pc＝pa?
0.5?
?
hg因为d－b为等压面，故pd＝pb＝pc。
取m水平面为等压面，pm＝pd?
（1.5?
0.5）?
h2o＝pa?
0.5?
hg?
1.0?
h2o。
2.6如题1.5图所示的液压千斤顶，小柱塞直径d=10mm
行程s1=25mm，大柱塞直径
d=50mm，重物产生的力f2=50000n，手压杠杆比l：
l=500：
25，试求：
（1）此时密封容积中的液体压力p是多少？
（2）杠杆端施加力
f1为多少时，才能举起重物？
（3）在不计泄漏的情况下，
杠杆上下动作一次，重物的上升高度s2是多少？
解：
（1）
p?
f250000?
?
25.46?
106pa=25.46mpaa2?
（50?
10?
3）2
4
?
（2）f?
pa1?
25.46?
106?
?
（10?
10?
3）2?
2000n
4
f1?
f
l25?
2000?
?
100nl500
（3）s2?
s1
a1d10
?
s1（）2?
25?
（）2?
1mma2d50
答：
密封容积中的液体压力p=25.46mpa，杠杆端施加力f1=100n，重物的上升高度s2=1mm。
2.7一个压力水箱与两个u形水银测压计连接如图2.33，a，b，c，d和e分别
为各液面相对于某基准面的高度值，求压力水箱上部的气体压力pg是多少？
解：
由等压面概念：
pd＝p0?
?
hg（?
e?
?
d）pd＝pc?
?
h2o（?
c?
?
d）pb＝pc?
?
hg（?
c?
?
b）pgas＝pa＝pb?
?
h2o（?
a?
?
b）
整理：
pgas＝p0?
?
hg（?
c?
?
e?
?
b?
?
d）?
?
h2o（?
b?
?
d?
?
c?
?
a）（pa为?
e处大气压力）
2.8如图2.34所示的连通器，内装两种液体，其中已知水的密度?
1=1000kg/m，
h1=60cm，h1=75cm，试求另一种液体的密度?
是多少？
11
解：
取等压面1—1列方程：
p左＝pa?
?
1gh1p右＝pa?
?
２gh２
＝?
２
h1
?
1h2
2.9水池如图2.35侧壁排水管为0.5?
0.5m?
m的正方形断面，已知，h=2m，
?
=45?
，不计盖板自重及铰链处摩擦影响，计算打开盖板的力Ｔ是多少？
解：
盖板所受的总压力，f＝?
ghga＝1000?
9.81?
（2?
0.5?
sin45?
）?
0.5?
0.5＝5338.54（n）2
0.54
j20.5?
c＝?
g?
g＝（?
）?
＝3.09（m）压心位置，
20.5?
gasin45?
2
（?
）?
0.52sin45?
2
【篇二：
流体力学第二版课后习题答案】
>选择题（单选题）
1.1按连续介质的概念，流体质点是指：
（d）
（a）流体的分子；（b）流体内的固体颗粒；（c）几何的点；（d）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。
1.2作用于流体的质量力包括：
（c）
（a）压力；（b）摩擦阻力；（c）重力；（d）表面张力。
1.3单位质量力的国际单位是：
（d）
（a）n；（b）pa；（c）n/kg；（d）m/s2。
1.4与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：
（b）
（a）剪应力和压强；（b）剪应力和剪应变率；（c）剪应力和剪应变；（d）剪应力和流速。
（a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不定。
1.6流体运动黏度?
的国际单位是：
（a）
（a）m/s2；（b）n/m2；（c）kg/m；（d）n?
s/m2。
1.7无黏性流体的特征是：
（c）
（a）黏度是常数；（b）不可压缩；（c）无黏性；（d）符合
p
?
?
rt。
1.8当水的压强增加1个大气压时，水的密度增大约为：
（a）
（a）1/20000；（b）1/10000；（c）1/4000；（d）1/2000。
1.9水的密度为1000kg/m，2l水的质量和重量是多少？
解：
m?
?
v?
1000?
0.002?
2（kg）
3
g?
mg?
2?
9.807?
19.614（n）
答：
2l水的质量是2kg，重量是19.614n。
1.10体积为0.5m的油料，重量为4410n，试求该油料的密度是多少？
解：
?
?
3
mgg9.807
?
?
?
899.358（kg/m3）vv0.5
答：
该油料的密度是899.358kg/m3。
1.11某液体的动力黏度为0.005pa?
s，其密度为850kg/m，试求其运动黏度。
3
解：
?
?
?
0.005?
?
5.882?
10?
6（m2/s）?
850
答：
其运动黏度为5.882?
10?
6m2/s。
平面与斜面之间的油层厚度为0.6mm，若下滑速度0.84m/s，求油的动力黏度?
。
解：
平板受力如图。
沿s轴投影，有：
g?
sin20?
t?
0
t?
?
u
?
?
a?
g?
sin20
g?
sin20?
?
5?
9.807?
sin20?
0.6?
10?
3
?
?
5.0?
10?
2（kg∴?
?
）
?
su?
a0.6?
0.4?
0.84
答：
油的动力黏度?
?
5.0?
10
?
2
kg
?
s
。
1.13为了进行绝缘处理，将导线从充满绝缘涂料的模具中间拉过。
已知导线直径为0.8mm；
涂料的黏度?
=0.02pa?
s，模具的直径为0.9mm，长度为20mm，导线的牵拉速度为50m/s，试求所需牵拉力。
u
解：
?
?
?
u
?
?
0.02?
50?
1000
?
20（kn/m2）
0.9?
0.82
t?
?
d?
l?
?
?
?
?
0.8?
10?
3?
20?
10?
3?
20?
1.01（n）
答：
所需牵拉力为1.01n。
1.14一圆锥体绕其中心轴作等角速度旋转?
=16rad/s，锥体与固定壁面间的距离
?
=1mm，用?
=0.1pa?
s的润滑油充满间隙，锥底半径r=0.3m，高h=0.5m。
求作用
于圆锥体的阻力矩。
解：
选择坐标如图，在z处半径为r的微元力矩为dm。
?
dm?
?
da?
r?
其中y
r?
?
2?
rdz
?
?
?
2?
r3?
cos?
?
r?
?
h
?
h
h
∴
m?
2?
?
?
r33
?
3zdz?
h
?
?
?
?
?
?
r2?
?
?
0.1?
163
2?
1?
10?
3
?
0.3?
39.568（n?
m）
答：
作用于圆锥体的阻力矩为39.568n?
m。
1.15活塞加压，缸体内液体的压强为0.1mpa时，体积为1000cm3，压强为10mpa时，
体积为995cm3，试求液体的体积弹性模量。
解：
?
p?
?
10?
0.1?
?
10?
9.9（mpa）
6
?
v?
?
995?
1000?
?
10?
6?
?
5?
10?
6（m3）
?
p9.9?
106
k?
?
?
?
?
1.98?
109（pa）?
6?
6
?
v?
5?
10?
10
9
答：
液体的体积弹性模量k?
1.98?
10pa。
2
丝杠推进活塞加压，已知活塞直径为1cm，丝杠螺距为2mm，加压前油的体积为200ml，为使油压达到20mpa，手轮要摇多少转？
解：
∵k?
?
?
v?
p
?
10
∴?
v?
?
kv?
p?
?
4.75?
10设手轮摇动圈数为n，则有n?
?
200?
10?
6?
20?
106?
?
1.9?
10?
6（m3）
d2?
?
l?
?
v
?
4
4?
?
?
1.9?
10?
6?
4?
v
n?
?
?
12.10圈22?
2?
3?
d?
l?
?
?
1?
10?
?
?
?
2?
10?
即要摇动12圈以上。
【篇三：
流体力学课后习题与解答】
pclass=txt>（a）流体的分子；（b）流体内的固体颗粒；（c）几何的点；（d）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。
1.2作用于流体的质量力包括：
（）
（a）压力；（b）摩擦阻力；（c）重力；（d）表面张力。
1.3单位质量力的国际单位是：
（）
（a）n；（b）pa；（c）n/kg；（d）m/s2。
1.4与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：
（）
（a）m/s2；（b）n/m；（c）kg/m；（d）n?
s/m。
2
2
1.7无黏性流体的特征是：
（）
（a）黏度是常数；（b）不可压缩；（c）无黏性；（d）符合
p
?
?
rt。
1.8当水的压强增加1个大气压时，水的密度增大约为：
（）
（a）1/20000；（b）1/10000；（c）1/4000；（d）1/2000。
2.1静止流体中存在：
（）
（a）压应力；（b）压应力和拉应力；（c）压应力和剪应力；（d）压应力、拉应力和剪应力。
2.2相对压强的起算基准是：
（）
（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金属压力表的读值是：
（）
（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某点的真空度为65000pa，当地大气压为0.1mpa,该点的绝对压强为：
（）
（a）65000pa；（b）55000pa；（c）35000pa；（d）165000pa。
2.5绝对压强pabs与相对压强p、真空度pv、当地大气压pa之间的关系是：
（）
（a）pabs=p+pv；（b）p=pabs+pa；（c）pv=pa-pabs；（d）p=pv+pv。
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：
（）
（a）p1p2p3；（b）p1=p2=p3；（b）（c）p1p2p3；（d）p2p1p3。
2.7用u形水银压差计测量水管内a、b两点的压强差，水银面高差hp=10cm,pa-pb为：
（）
（a）13.33kpa；（b）12.35kpa；（c）9.8kpa；（d）6.4kpa。
2.8露天水池，水深5m处的相对压强为：
（）
（a）5kpa；（b）49kpa；（c）147kpa；（d）205kpa。
2.9垂直放置的矩形平板挡水，水深3m，静水总压力p的作用点到水面的距离yd为：
（）
2.10在液体中潜体所受浮力的大小：
（）
（a）与潜体的密度成正比；（b）与液体的密度成正比；（c）与潜体淹没的深度成正比；（d）与液体表面的压强成反比。
2.12用多管水银测压计测压，图中标高的单位为m，试求水面的压强p0。
2.13绘制题图中ab面上的压强分布图。
2.23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t。
2.24矩形闸门高h=3m，宽b=2m，上游水深h1=6m，下游水深h2=4.5m，试求：
（1）作
用在闸门上的静水总压力；
（2）压力中心的位置。
2.25矩形平板闸门一侧挡水，门高h=1m，宽b=0.8m，要求挡水深h1超过2m时，闸门
即可自动开启，试求转轴应设的位置y。
2.26一弧形闸门，宽2m，圆心角?
=30?
，半径r=3m，闸门转轴与水平齐平，试求作用
在闸门上的静水总压力的大小和方向。
2.27密闭盛水容器，水深h1=60cm，h2=100cm，水银测压计读值?
h=25cm，试求半径
r=0.5m的半球形盖ab所受总压力的水平分力和铅垂分力。
?
3.1用欧拉法表示流体质点的加速度a等于：
（）
?
?
?
?
?
?
?
u?
u?
dr
（a）2；（b）；（c）（u?
?
）u；（d）+（u?
?
）u。
?
t?
tdt
2
3.2恒定流是：
（）
（a）流动随时间按一定规律变化；（b）各空间点上的流动参数不随时间变化；（c）各过流断面的速度分布相同；（d）迁移加速度为零。
3.3一维流动限于：
（）
（a）流线是直线；（b）速度分布按直线变化；（c）流动参数是一个空间坐标和时间变量的函数；（d）流动参数不随时间变化的流动。
3.4均匀流是：
（）
（a）当地加速度为零（b）迁移加速度为零（c）向心加速度为零（d）合加速度为零3.5无旋流动限于：
（）
（a）流线是直线的流动（b）迹线是直线的流动（c）微团无旋转的流动（d）恒定流动3.6变直径管，直径d1=320mm,d2=160mm,流速v1=1.5m/s。
v2为：
（）（a）3m/s；（b）4m/s；（c）6m/s；（d）9m/s。
3.13不可压缩流体，下面的运动能否出现（是否满足连续性条件）？
（1）ux=2x2?
y2；uy=x3?
x（y2?
2y）
（2）ux=xt?
2y；uy=xt?
yt
（3）ux=y?
2xz；uy=?
2yz?
xyz；uz=
3.14已知不可压缩流体平面流动，在y方向的速度分量为uy=y-2x+2y。
试求速度在x方向的分量ux。
4.1等直径水管，a-a为过流断面，b-b为水平面，1、2、3、4为面上各点，各点的流动参
2
2
2
2
122
xz?
x3y42
数有以下关系：
（）
p?
v2
4.2伯努利方程中z++表示：
（）
?
g2g
（a）单位重量流体具有的机械能；（b）单位质量流体具有的机械能；（c）单位体积流体具有的机械能；（d）通过过流断面流体的总机械能。
4.3水平放置的渐扩管，如忽略水头损失，断面形心点的压强，有以下关系：
（）
2
4.4黏性流体总水头线沿程的变化是：
（）（a）沿程下降；（b）沿程上升；（c）保持水平；（d）前三种情况都有可能。
4.5黏性流体测压管水头线的沿程变化是：
（）（a）沿程下降；（b）沿程上升；（c）保持水平；（d）前三种情况都有可能。
4.8利用皮托管原理，测量水管中的点速度v。
如读值?
h=60mm，求该点流速。
4.10水在变直径竖管中流动，已知粗管直径d1=300mm，流速v1=6m/s。
为使两断面的压力表读值相同，试求细管直径（水头损失不计）。
4.11为了测量石油管道的流量，安装文丘里流量计，管道直径d1=200mm，流量计喉管直径
d2=100mm，石油密度?
=850kg/m3，流量计流量系数?
=0.95。
现测得水银压差计读书
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