流體力學第4章課后習題答案

1、第一章習題答案選擇題（單選題）1.1 按連續(xù)介質(zhì)的概念，流體質(zhì)點是指：（d）（a）流體的分子；（b）流體內(nèi)的固體顆粒；（c）幾何的點；（d）幾何尺寸同流動空間相比是極小量，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；（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

2、運動黏度的國際單位是：（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 當水的壓強增加1個大氣壓時，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2 kg，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899.358 kg/m3。1.11 某液體的動力黏度為0.005，

3、其密度為850，試求其運動黏度。解：（m2/s）答：其運動黏度為 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，求油的動力黏度。解： 平板受力如圖。沿軸投影，有：（）答：油的動力黏度。1.13 為了進行絕緣處理，將導線從充滿絕緣涂料的模具中間拉過。已知導線直徑為0.8mm；涂料的黏度=0.02，模具的直徑為0.9mm，長度為20mm，導線的牽拉速度為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

4、的距離=1mm，用=0.1的潤滑油充滿間隙，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)液體的壓強為0.1Mpa時，體積為1000 ，壓強為10Mpa時，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，為使油壓達到20Mpa，手輪要搖多少轉(zhuǎn)？解： （

5、m3）設(shè)手輪搖動圈數(shù)為，則有圈即要搖動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，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，罐體堅固，假設(shè)容積不變，試估算加熱后罐壁承受的壓強。解： 自由膨脹下有：又（Mpa）加熱后，鋼罐內(nèi)的壓強為Mpa。設(shè)（表壓強）。答：加熱后罐壁

6、承受的壓強是 Mpa。1.19 汽車上路時，輪胎內(nèi)空氣的溫度為20，絕對壓強為395kPa，行駛后輪胎內(nèi)空氣的的溫度上升到50，試求這時的壓強。解： 設(shè)滿足理想氣體方程，則有：假設(shè)，可解得（kPa）答：這時的壓強為 kPa。第二章習題答案選擇題（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 相對壓強的起算基準是：（c）（a）絕對真空；（b）1個標準大氣壓；（c）當?shù)卮髿鈮?；（d）液面壓強。2.3 金屬壓力表的讀值是：（b）（a）絕對壓強；（b）相對壓強；（c）絕對壓強加當?shù)卮髿鈮?；（d）相對壓強加當?shù)卮髿鈮?/p>

7、。2.4 某點的真空度為65000Pa，當?shù)卮髿鈮簽?.1MPa,該點的絕對壓強為：（d）（a）65000Pa；（b）55000Pa；（c）35000Pa；（d）165000Pa。2.5 絕對壓強與相對壓強、真空度、當?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形水銀測壓計，其中1、2、3點位于同一水平面上，其壓強關(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已知平面流動的速度場為=，=，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

8、。3.12已知平面流動的速度場為=。求 =1時的流線方程，并畫出14區(qū)間穿過軸的4條流線圖形。解： 當秒時，過的流線為：過的流線為：過的流線為：過的流線為：答：=1時的流線方程為。3.13不可壓縮流體，下面的運動能否出現(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，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在送風道的壁上有一面積為0.4的風口，試求風口出流的平均速度。解： 其中：m3/s，m3/s（m3/s）（m/s）答：風口出流的平均速

9、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： 單寬流量為：答：兩平行平板間，流體的單寬流量為。3.17下列兩個流動，哪個有旋？哪個無旋？哪個有角變形？哪個無角變形？（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）。 存在角變形運動。3.18已知有旋流動的速度場=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，各點的流動

10、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械能；（b）單位質(zhì)量流體具有的機械能；（c）單位體積流體具有的機械能；（d）通過過流斷面流體的總機械能。4.3水平放置的漸擴管，如忽略水頭損失，斷面形心點的壓強，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平面流動具有

11、流函數(shù)的條件是：（d）無黏性流體；（b）無旋流動；（c）具有速度勢；（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，今測得=30，=40， 處斷面平均流速=1.5.。試判斷水在管中的流動方向。解： 以過A的水平面為基準面，則A、B點單位重量斷面平均總機械能為：（m）（m）水流從B點向A點流動。答：水流從B點向A點流動。4.8利用皮托管原理，測量水管中的點速度。如讀值=60mm，求該點流速。解： （m/s）答：該點流速m/s。4.9水管直徑50mm，末端閥門關(guān)閉時，壓力表讀值為21。閥門打開后讀值降至5.5，如不計水頭損失，求通過的流量。解：（1）水箱水位 （

12、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，已知粗管直徑=300mm，流速=6。為使兩斷面的壓力表讀值相同，試求細管直徑（水頭損失不計）。解： 以過下壓力表處的水平面為基準面，列伯努利方程如下：，m，取，當時，有：（m/s）由連續(xù)性方程 （mm）答：細管直徑為mm。4.11為了測量石油管道的流量，安裝文丘里流量計，管道直徑=200mm，流量計喉管直徑=100mm，石油密度=850，流量計流量系數(shù)=0.95?，F(xiàn)測得水銀壓差計讀書=150mm，問此時管中流量是多少。解： 其中：；（m）（m3/s）（l/s）

13、答：此時管中流量l/s。4.12水箱中的水從一擴散短管流到大氣中，直徑=100mm，該處絕對壓強=0.5大氣壓，直徑=150mm，試求水頭，水頭損失忽略不計。解：（1）以出水管軸線為基準面，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離心式通風機用集流器從大氣中吸入空氣，直徑=200mm處接一根細玻璃管，已知管中的水上升=150mm，求進氣流量（空氣的密度=1.29）。解： 以集流器軸線的水平面為基準面，從距進口一定距離的水平處列到測管處的伯努利方程，可得： 不計損失，取 其中 ，則 （m/s）（m3/s）答：進氣流

14、量m3/s。4.14一吹風裝置，進排風口都直通大氣，風扇前、后斷面直徑=1m，排風口直徑=0.5m，已知排風口風速=40，空氣的密度=1.29，不計壓強損失，試求風扇前、后斷面的壓強和。解： 以過軸線的水平面為基準面，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 ，（相對壓強），（Pa）答：風扇前、后斷面的壓強Pa，Pa。4.15兩端開口的等直徑形管，管內(nèi)液柱長度為，使液面離開平衡位置而造成液柱振蕩，水頭損失忽略不計，求液柱的振蕩方程=。解： 取0-0斷面為基準面，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力水

15、柱沖擊煤層，噴嘴出口直徑=30mm，出口水流速度=54，求水流對煤層的沖擊力。解： 取控制體如圖，受力如圖。（kN）水流對煤層的作用力與構(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，求水流作用在噴嘴上的力。解：（1）取過軸線的水平面為基準面，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，不計摩

16、擦阻力，試求水流對閘門的作用力，并與按靜水壓強分布規(guī)律計算的結(jié)果相比較。解：（1）由連續(xù)方程 （m/s）（m/s）（2）由動量方程，取控制體如圖。（kN）（kN）答：水流對閘門的作用力kN，按靜水壓強分布規(guī)律計算的結(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）水流對底坎的沖力。解：（1）以上游渠底為基準面，列上、下游過水斷面的能力方程：其中：，m，m，m，m （m3/s）（m/s）（m/s）（2）取控制體如圖，列動量方程. （kN）答：（1）渠道的流量m3/s；（2）水流對底坎的沖力kN。4.20下列不可壓縮流體、平面流動的速度場分別為： （1）=； =（2）=； =（3）=； = 試判斷是否滿足流函數(shù)和流速勢的存在條件，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），流動不存在。（3），故流速數(shù)存在。又，有旋，故存在勢函數(shù)。流函數(shù)與勢函數(shù)滿足：解得：又可解得：，4.21 已知平面流動的速度為直線分布，若=4m，=80，試求：（1）流函數(shù)；（2）流動是否為有勢流動。解： 已知 ，當 m，m/s。 （s-1），由連續(xù)性條件：，當時，。（s-1）流動有旋。答：（1）流函數(shù)；（2）流動有旋。4.