工程流體力學(xué)_上冊(cè)_李玉柱_課后答案第一章

1、工程流體力學(xué)上冊(cè)李玉柱課后答案第一章 緒論1-1 空氣的密度1.165kg/m 3 ，動(dòng)力粘度1.8710 5 Pa s ，求它的運(yùn)動(dòng)粘度。解：由 v得， v1.87 10 5 Pa s1.61 105 m 2 /s1.165kg/m 31-2 水的密度992.2kg/m 3 ，運(yùn)動(dòng)粘度 v0.66110 6 m 2 /s ，求它的動(dòng)力粘度。解：由 v得，992.2kg/m 30.661 10 6 m 2 /s6.5610 4 Pa s1-3 一平板在油面上作水平運(yùn)動(dòng)，如圖所示。已知平板運(yùn)動(dòng)速度Vlm/s，板與固定邊界的距離5mm，油的粘度0.1Pa s ，求作用在平板單位面積上的粘滯阻力。解

2、：假設(shè)板間流體中的速度分布是線性的，則板間流體的速度梯度為du V1m/s200s 1dy5 10 3 m由牛頓內(nèi)摩擦定律du ，可得作用在平板單位面積上的粘滯阻力dy為du-10.1Pa s200s20Pa1-4 有一個(gè)底面積為40cm×60cm 矩形木板，質(zhì)量為5kg，以 0.9m/s 的速度沿著與水平面成 30o 傾角的斜面勻速下滑，木板與斜面之間的油層厚度為1mm，求油的動(dòng)力粘度。解：建立如下坐標(biāo)系，沿斜面向下方向?yàn)閤 軸的正方向， y 軸垂直于平板表工程流體力學(xué)上冊(cè)李玉柱課后答案面向下。設(shè)油膜內(nèi)速度為線性分布，則油膜內(nèi)的速度梯度為：u0.9m / s0.9 103 s 1y

3、1 10 3 m由牛頓內(nèi)摩擦定律知，木板下表面處流體所受的切應(yīng)力為：u30.910Pa木板受到的切應(yīng)力大小與相等，方向相反，則勻速下滑時(shí)其受力平衡方程為：0.9 1030.4 0.6 5 9.8sin 30從而可得油的動(dòng)力粘度：0.1134Pa s1-5 上下兩個(gè)平行的圓盤，直徑均為 d，間隙厚度為 ，間隙中的液體動(dòng)力黏度系數(shù)為 ，若下盤固定不動(dòng)，上盤以角速度 旋轉(zhuǎn)，求所需力矩 M 的表達(dá)式。解：圓盤不同半徑處線速度r 不同，垂直于圓盤方向的速度梯度不同，摩擦力也不同，但在微小圓環(huán)上可視為常量。在半徑r 處，取增量徑向 dr ，微圓環(huán)面積 dA，則微面積 dA 上的摩擦力 dF 為dFdA d

4、u2rdr r由 dF 可求 dA 上的摩擦矩 dTdzdTrdF2r 3dr積分上式則有d2r 3drd 4M2 dT0321-6 有一自重為 9N 的圓柱體，直徑 d149.5mm，高度 h 150mm，在一內(nèi)徑 D150mm 的圓管中以 V 46mm/s 的速度均勻下滑，求圓柱體和管壁間隙中油液的動(dòng)力粘度。解：假設(shè)油膜中的速度分布是線性的，則油膜內(nèi)的速度梯度為duV46mm/s184s 1dy0.25mm由牛頓切應(yīng)力定律可得圓柱體表面處流體所受的切應(yīng)力為dudy184Pa圓柱體受到的切應(yīng)力與 大小相等，指向運(yùn)動(dòng)反方向，圓柱體受到的總的摩擦力為 dh ，由于摩擦力與重力相平衡，故dhG即0

5、.14950.151849工程流體力學(xué)上冊(cè)李玉柱課后答案由此可得圓柱體和管壁間隙中油液的動(dòng)力粘度為0.694Pa s1-7 轉(zhuǎn)軸直徑 d 0.36m，軸承長度 l 1m，軸與軸承間的縫隙寬 0.23mm，充滿動(dòng)力粘度0.73Pa s的油，若軸的轉(zhuǎn)速n200 r/min ，求克服油的粘滯阻力所需的功率。解：由于間隙d / 2 ，速度分布近乎線性分布，按牛頓內(nèi)摩擦定律，速度梯度du u0r2n1dr，其中20.94 s60則摩擦力u0r2 r 2 LF為：FA2 rL則摩擦矩 T 為： T2r 3LFr則摩擦功率 P 為：P T2 r 32 L 23.140.730.183 20.942 15.1

6、02 104 W0.2310 3克服油的粘滯阻力所需的功率為5.102kW1-8 圖示一采暖設(shè)備，為了防止水溫升高時(shí)體積膨脹將水管及暖氣片脹裂，特在系統(tǒng)頂部設(shè)置了一個(gè)膨脹水箱， 使水有自由膨脹的余地， 若系統(tǒng)內(nèi)的水的總體積為 10m3，加熱前后溫差為 50，水的體膨脹系數(shù)為 4.5× 10-4K -1，求膨脹水箱的容積。題 1-5圖題1-6圖題 1-7圖題1-8圖解：由膨脹系數(shù)定義VdV / V，可得當(dāng)加熱前后溫差達(dá)到50時(shí)，水的體dT積膨脹量為：工程流體力學(xué)上冊(cè)李玉柱課后答案dVVVdT4.510 410 50 0.225 m3膨脹水箱的容積為 V100.22510.225 m31-9 水在常溫下，由 5 個(gè)大氣壓增加到10 個(gè)大氣壓強(qiáng)時(shí)，密度改變了多少？解：由于體積壓縮系數(shù)PdV V1 ddpdpdPdp5.3810 10 m 2 /N5 98000 Pa=0.026%1-10 在實(shí)驗(yàn)室中如果采用兩根內(nèi)徑為l cm 的玻璃管作測(cè)壓管，一根裝有水，一根裝有水銀，實(shí)驗(yàn)室的室溫為 20，問兩根測(cè)壓管的管中液面由于毛細(xì)管作用而引起的上升和下降高度各為多少？解：水上升的高度為h14 cos4