流体力学第二版课后习题答案.doc

第一章习题答案选择题（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）；（d）。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。1.5 水的动力黏度随温度的升高：（b）（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）；（b）；（c）；（d）。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。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1000，2L水的质量和重量是多少？解：（kg）（N）答：2L水的质量是2kg，重量是19.614N。1.10 体积为0.5的油料，重量为4410N，试求该油料的密度是多少？解：（kg/m3）答：该油料的密度是899.358kg/m3。1.11 某液体的动力黏度为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60cm40cm的平板，质量为5Kg，沿一与水平面成20角的斜面下滑，平面与斜面之间的油层厚度为0.6mm，若下滑速度0.84，求油的动力黏度。解：平板受力如图。沿轴投影，有：（）答：油的动力黏度。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=0.02，模具的直径为0.9mm，长度为20mm，导线的牵拉速度为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，锥体与固定壁面间的距离=1mm，用=0.1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，在处半径为的微元力矩为。其中（）答：作用于圆锥体的阻力矩为。1.15 活塞加压，缸体内液体的压强为0.1Mpa时，体积为1000，压强为10Mpa时，体积为995，试求液体的体积弹性模量。解：（Mpa）（m3）（pa）答：液体的体积弹性模量pa。1.16 图示为压力表校正器，器内充满压缩系数为=4.7510-10的液压油，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，加压前油的体积为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。若系统内水的总体积为8，加温前后温差为50，在其温度范围内水的膨胀系数=0.00051/。求膨胀水箱的最小容积。解：（m3）答：膨胀水箱的最小容积m3。1.18 钢贮罐内装满10的水，密封加热到75，在加热增压的温度和压强范围内，水的热膨胀系数=4.110-4/，体积弹性模量=2109，罐体坚固，假设容积不变，试估算加热后罐壁承受的压强。解：自由膨胀下有：又（Mpa）加热后，钢罐内的压强为Mpa。设（表压强）。答：加热后罐壁承受的压强是Mpa。1.19 汽车上路时，轮胎内空气的温度为20，绝对压强为395kPa，行驶后轮胎内空气的的温度上升到50，试求这时的压强。解：设满足理想气体方程，则有：假设，可解得（kPa）答：这时的压强为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：（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 金属压力表的读值是：（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 某点的真空度为65000Pa，当地大气压为0.1MPa,该点的绝对压强为：（d）（a）65000Pa；（b）55000Pa；（c）35000Pa；（d）165000Pa。2.5 绝对压强与相对压强、真空度、当地大气压之间的关系是：（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）0）的流线。解： 或 为线性方程答：流线方程为。3.11已知平面流动的速度场为=，=，其中为常数。试求流线方程并画出若干条流线。解： 为圆心在的圆族。答：流线方程为，为圆心在的圆族。3.12已知平面流动的速度场为=。求=1时的流线方程，并画出14区间穿过轴的4条流线图形。解：当秒时，过的流线为：过的流线为：过的流线为：过的流线为：答：=1时的流线方程为。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）=2；=（2）=；=（3）=；=；=解：（1）不能出现。（2）能出现。（3）不能出现。3.14已知不可压缩流体平面流动，在方向的速度分量为=-2+2。试求速度在方向的分量。解：答：速度在方向的分量。3.15在送风道的壁上有一面积为0.4的风口，试求风口出流的平均速度。解： 其中：m3/s，m3/s（m3/s）（m/s）答：风口出流的平均速度m/s。3.16求两平行平板间，流体的单宽流量，已知速度分布为=。式中=0为中心线，=为平板所在位置，为常数。解：单宽流量为：答：两平行平板间，流体的单宽流量为。3.17下列两个流动，哪个有旋？哪个无旋？哪个有角变形？哪个无角变形？（1）=，=；=0（2）=，=，=0式中、是常数。解：（1）有旋。无角变形。（2）无旋（不包括奇点）。存在角变形运动。3.18已知有旋流动的速度场=2+3，=2+3，=2+3。试求旋转角速度和角变形速度。解：答：旋转角速度，角变形速度。第四章习题答案选择题（单选题）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，各点的流动参数有以下关系：（c）（a）=；（b）=；（c）+=+；（d）+=+。4.2伯努利方程中+表示：（a）（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：（c）（a）；（b）=；（c）；（d）不定。4.4黏性流体总水头线沿程的变化是：（a）（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：（d）（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。4.6平面流动具有流函数的条件是：（d）无黏性流体；（b）无旋流动；（c）具有速度势；（d）满足连续性。4.7一变直径的管段，直径=0.2m，=0.4m，高差=1.5m，今测得=30，=40，处断面平均流速=1.5.。试判断水在管中的流动方向。解：以过A的水平面为基准面，则A、B点单位重量断面平均总机械能为：（m）（m）水流从B点向A点流动。答：水流从B点向A点流动。4.8利用皮托管原理，测量水管中的点速度。如读值=60mm，求该点流速。解：（m/s）答：该点流速m/s。4.9水管直径50mm，末端阀门关闭时，压力表读值为21。阀门打开后读值降至5.5，如不计水头损失，求通过的流量。解：（1）水箱水位（m）（2）阀门开启后，从水箱液面到仪表处列伯努利方程，可得：（m/s）（m3/s）答：通过的流量m3/s。4.10水在变直径竖管中流动，已知粗管直径=300mm，流速=6。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）。解：以过下压力表处的水平面为基准面，列伯努利方程如下：，m，取，当时，有：（m/s）由连续性方程（mm）答：细管直径为mm。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=200mm，流量计喉管直径=100mm，石油密度=850，流量计流量系数=0.95。现测得水银压差计读书=150mm，问此时管中流量是多少。解：其中：；（m）（m3/s）（l/s）答：此时管中流量l/s。4.12水箱中的水从一扩散短管流到大气中，直径=100mm，该处绝对压强=0.5大气压，直径=150mm，试求水头，水头损失忽略不计。解：（1）以出水管轴线为基准面，列管径与处的伯努利方程，可得：取，kPa（m/s）（2）从液面到短管出口列能量（伯努利）方程。（m）答：水头m。4.13离心式通风机用集流器从大气中吸入空气，直径=200mm处接一根细玻璃管，已知管中的水上升=150mm，求进气流量（空气的密度=1.29）。解：以集流器轴线的水平面为基准面，从距进口一定距离的水平处列到测管处的伯努利方程，可得：不计损失，取其中，则（m/s）（m3/s）答：进气流量m3/s。4.14一吹风装置，进排风口都直通大气，风扇前、后断面直径=1m，排风口直径=0.5m，已知排风口风速=40，空气的密度=1.29，不计压强损失，试求风扇前、后断面的压强和。解：以过轴线的水平面为基准面，以及截面列伯努利方程：其中，（m/s），（Pa）从大气到断面，列伯努利方程：其中，（相对压强），（Pa）答：风扇前、后断面的压强Pa，Pa。4.15两端开口的等直径形管，管内液柱长度为，使液面离开平衡位置而造成液柱振荡，水头损失忽略不计，求液柱的振荡方程=。解：取0-0断面为基准面，由非恒定流的伯努利方程：，令，则答：液柱的振荡方程。4.16水力采煤用水枪在高压下喷射强力水柱冲击煤层，喷嘴出口直径=30mm，出口水流速度=54，求水流对煤层的冲击力。解：取控制体如图，受力如图。（kN）水流对煤层的作用力与构成作用力与反作用力，大小为kN，方向向右。答：水流对煤层的冲击力kN，方向向右。4.17水由喷嘴射出，已知流量=0.4，主管直径=0.4，喷口直径=0.1m，水头损失不计，求水流作用在喷嘴上的力。解：（1）取过轴线的水平面为基准面，列螺栓断面与出口断面的伯努利方程：（kPa）（m/s）（m/s）（2）取控制体如图所示，列动量方程。（kN）答：水流作用在喷嘴上的力为kN。4.18闸下出流，平板闸门宽=2m，闸前水深=4m，闸后水深=0.5m，出流量=8，不计摩擦阻力，试求水流对闸门的作用力，并与按静水压强分布规律计算的结果相比较。解：（1）由连续方程（m/s）（m/s）（2）由动量方程，取控制体如图。（kN）（kN）答：水流对闸门的作用力kN，按静水压强分布规律计算的结果kN。4.19矩形断面的平底渠道，其宽度为2.7m，渠底在某断面处抬高0.5m，该断面上游的水深为2m，下游水面降低0.15m，如忽略边壁和渠底阻力，试求：（1）渠道的流量；（2）水流对底坎的冲力。解：（1）以上游渠底为基准面，列上、下游过水断面的能力方程：其中：，m，m，m，m（m3/s）（m/s）（m/s）（2）取控制体如图，列动量方程.（kN）答：（1）渠道的流量m3/s；（2）水流对底坎的冲力kN。4.20下列不可压缩流体、平面流动的速度场分别为：（1）=；=（2）=；=（3）=；=试判断是否满足流函数和流速势的存在条件，并求、。解：（1），满足连续方程，流速数存在。又，有旋，故不存在。，流速数（2），流动不存在。（3），故流速数存在。又，有旋，故存在势函数。流函数与势函数满足：解得：又可解得：，4.21 已知平面流动的速度为直线分布，若=4m，=80，试求：（1）流函数；（2）流动是否为有势流动。解：已知，当m，m/s。（s-1），由连续性条件：，当时，。（s-1）流动有旋。答：（1）流函数；（2）流动有旋。4.22 已知平面无旋流动的速度为速度势，试求流函数和速度场。解：；答：流函数；速度场，。4.23 已知平面无旋流动的流函数，试求速度势和速度场。解：，答：；，。4.24 已知平面无旋流动的速度势，试求速度场。解：4.25 无穷远处有一速度为的均匀直线来流，坐标原点处有一强度为的汇流，试求两个流动叠加后的流函数，驻点位置以及流体流入和流过汇流的分界线方程。解：无穷远均匀直线流的速度势为：在方向的流速为，方向为零。，在原点的汇流为：，零流线方程：驻点位置：过的流线方程为即答：流函数，驻点位置，流体流入和流过汇流的分界线方程。人生中每一次对自己心灵的释惑，都是一种修行，都是一种成长。相信生命中的每一次磨砺，都会让自己的人生折射出异常的光芒，都会让自己的身心焕发出不一样的香味。我们常常用人生中的一些痛，换得人生的一份成熟与成长，用一些不可避免的遗憾，换取生命的一份美丽。在大风大雨，大风大浪，大悲大喜之后，沉淀出一份人生的淡然与淡泊，静好与安宁，深邃与宽厚，慈悲与欣然生活里的每个人，都是我们的一面镜子，你给别人什么，别人就会回待你什么。当你为一件事情不悦的时候，应该想想你给过人家怎样负面的情绪。世界上的幸福，没有一处不是来自用心经营和珍惜。当你一味的去挑剔指责别人的时候，有没有反思过自己是否做得尽善尽美呢？假如你的心太过自我，不懂得经营和善待，不懂得尊重他人的感受，那么你永远也不会获得真正的爱和幸福人生就像一场旅行，我们所行走的每一步都是在丰富生命的意义。我们一边穿越在陌生的吸引里，一边咀嚼回味着一抹远走光阴的旧味，一切都是不可预料，一切又似在预料之中。人生看的多了，走的多了，经历的多了，也就懂得多了。每一份深刻的感悟大多来自一个人深刻的经历。人生总有那么一两件重大的事情让你成熟和改变。这份错失，会让你反思自己，检讨自己，叩问自己，也让你意识到了自己真正的缺失，这或许就是一份痛苦的领悟吧！人生可以平平淡淡，亦可以异彩纷呈。相信只要自己的德馨足够善美，上天就会把最好的一切赐予你。予人快乐，收获快乐；予人幸福，收获幸福；予人真情，收获厚意。人生的一切往来皆有因果，生活只善待有心人假如你有一颗计较的心，你就会很难获得一份幸福。当一个人放下了自己内心的那份累心的奢求，你的心空就会变得更加蔚蓝干净。宽容，不仅是一种豁达的态度，更是一种心灵的品德，是一种处事的修行，宽容别人不是低矮了自己，而是释放了自己，升华了自己。你把世界宽待在心中，世界也同样装饰了你的一份美丽。当你简约、释然了自己的时候，你会发现另一份生命中的快乐。那快乐是发自一颗简单的心，那快乐是从心灵的草地里欢快的迸发出来，通过你温柔的眼眸和开心的笑声来传递。所以，心宽便心悦，你人生的天空是什么颜色，往往取决于你对人生的态度和对于自己情绪的驾驭世界上美好的东西那么多，有缘来到你的身旁，被你握到掌心的却又那么少。所以一切在的时候请学会珍惜，因为大多美丽的东西只会为你来过一次。你一不小心就会失落，无处找寻，增加了你人生的又一次遗憾过往，终是回不去的曾经。人总是在失去的时候才懂得珍惜，人总是在回味的时候才知道甜美。往事已矣，该放下的终归要放下，该忘记的一定要学会忘记。其实这个世界上什么都不是我们的，在人间，我们只是一场心灵的路过而已或许唯一属于过我们的，只是生命刹那的快乐与悲伤，以及自己一颗思索的灵魂站在时光的路口回望曾经，盘点每一份经历过的心情，人生有太多得不到的美好，有太多想不到的结局。终有一天，我们热望过的，贪念过的，彷徨过的，握紧过的，放手过的，都将化作尘埃随风飞去人生渺如尘埃，小如露珠，寻常如泥土，从不可知处而来，到不可知处而去。我们用灵魂结伴身体，走过这短暂的一朝一夕的寒暖，踏过流年的坎坷与花香，便是在世间真正的来过了。