合工大流體力學(xué)課后作業(yè)

流體力學(xué)第一章作業(yè)【例1-1】如圖1-3，軸置于軸套中。F=90N的力由左端推軸，使軸向右移動(dòng)，速度v=0.122m/s，軸直徑d=75mm，其他尺寸如圖所示。求軸與軸套見流體的動(dòng)力黏性系數(shù)μ。解：因軸與軸套間的徑向間隙很小，故設(shè)間隙內(nèi)流體的速度為線性分布由式式中解得【例1-2】圖1-4中有兩個(gè)同心圓。外筒直徑D=100mm，內(nèi)筒外壁與外筒內(nèi)壁在半徑方向上間隙δ=0.05mm。筒長(zhǎng)l=200mm，間隙內(nèi)充滿某種黏度的流體。當(dāng)內(nèi)筒不轉(zhuǎn)，外筒以n=120r/min的速度勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，測(cè)得需扭矩M=1.44Nm（不計(jì)軸承上的摩擦扭矩）。已知液體密度ρ=900kg/m3，求液體的動(dòng)力黏度、運(yùn)動(dòng)黏度和恩式黏度。解：軸上扭矩式中，,代入上式，得根據(jù)公式（1.5-10）求（取正根），得恩氏黏度【例1-3】如圖1-5，動(dòng)力黏度系數(shù)為0.2Pa.s的油充滿在縫隙厚度δ=0.2mm中，求轉(zhuǎn)軸的力矩和發(fā)熱量。轉(zhuǎn)軸速度n=90r/min，,α=45°，a=45mm，b=60mm。解：因?yàn)榭p隙厚度很小，縫隙間速度分布可以近似為線性，故，切應(yīng)力取微元面則微元面上的粘性力從而轉(zhuǎn)軸力矩將代入上式，并積分轉(zhuǎn)軸摩擦產(chǎn)生的熱量【例1-4】如圖1-6，兩塊相距20mm的平板間充滿動(dòng)力黏度0.065（Ns）/m2的油，若以1m/s的速度拉動(dòng)距平板5mm處、面積為0.5㎡的薄板，求需要的拉力。解：平板間速度分布可以近似線性，故其間切應(yīng)力可用式計(jì)算思考與練習(xí)1-8有一金屬套在自重下沿垂直軸下滑，軸與軸套間充滿ν=0.3c㎡/s、ρ=850kg/m3的油液，套的內(nèi)徑D=102mm，軸的外徑d=100mm，套長(zhǎng)l=250mm，套重10kg，試求套筒自由下落的最大速度。解：在沿運(yùn)動(dòng)方向?qū)饘偬走M(jìn)行受力分析。受重力和油液的內(nèi)摩擦阻力，內(nèi)摩擦阻力隨著速度的增加而增加，當(dāng)達(dá)到最大速度時(shí)兩者相等，有。由于油液很薄，假設(shè)流速呈直線分布，有內(nèi)摩擦阻力式中，，代入得又由有解得得設(shè)水閘右側(cè)的力臂為d2，則得當(dāng)滿足閘門自動(dòng)開啟條件時(shí)，對(duì)于通過O點(diǎn)垂直于圖面的軸的合力矩應(yīng)為零，因此則解得：2-25圖示一圓柱,其左半部在水作用下,受有浮力Pz,問圓柱在該浮力作用下能否繞其中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)不息。解：否；圓柱固定不動(dòng)。浮力Pz對(duì)中心軸產(chǎn)生力矩，使圓柱順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，但同時(shí)水平壓力Px作用于垂直軸的下方，產(chǎn)生大小相等的反力矩，使圓柱逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。故相互抵消，圓柱固定不動(dòng)。4-6水銀壓差計(jì)連接在水平放置的汾丘里流量計(jì)上，如圖。今測(cè)得其中水銀高差h=80mm,已知D=10厘米，d=5厘米，汾丘里流量計(jì)的流量系數(shù)μ=0.98。問水通過流量計(jì)的實(shí)際流量為多少？解：由文丘流量計(jì)流量公式得其中，實(shí)際流量為4-8設(shè)用一附有水銀壓差計(jì)的文丘里管測(cè)定傾斜管內(nèi)水流的流量。已知d1=0.10m，d2=0.05m，壓差計(jì)讀數(shù)h=0.04m，文丘里管流量系數(shù)=0.98，試求流量Q。解：流量5-17如圖所示,虹吸管將A池中的水輸入B池,已知管長(zhǎng),直徑,兩池的水面高差,最大超高,進(jìn)口阻力系數(shù)ξen=1.0，出口阻力系數(shù)ξex=1.0，轉(zhuǎn)彎的阻力系數(shù)ξb=0.2，沿程阻力系數(shù)λ=0.025，求流量Q及管道C點(diǎn)的真空度。解：取A池液面為位置水頭零位，對(duì)面1—