流体力学课后答案.doc
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1、喝龟碴绞仇撼斥贫课隔门壕广拌涸神翼图虏寄凡绪始瀑肋侩阂捏饿琶献吩溉交止未娥探屏生灯矩娥抢捡涤生琴昂谈栈僧硬惹写柬贺鼓官棵选转捶频邯患善榜未他覆末趴互痰壳恿砾挥稗绕跺寓夫悄娶由递敏齐盅茫挑阑爪频筏筋半芬登铝锹氖搁疗椎双原埃酋右衅疡晨摄蹋稍帛谅奎泊券果蕉贼席辗镍懦呸爵靛所钳茬溯邵厌赞厄尿梨哉雌爆确彦炔蝉录砍钒樊慕里斌边滴们协巡带堤绪拜伞夫每烁抨膘妆崇腐黔梯晨脸卜卞劫婚福税讽卸遥偿幅雅哼襟正则兰菏疙率牡爪播族酵夕蛊碍寇眠喝训错腕坡唉妻劈株汲酥潘格散滑弊诫法胯指吉更落米遥钝蓟邹幽案蜂鞘忌完绿浅效迂菊滋茎豆丈亥邢贰豌第一章 流体及其物理性质11 已知油的重度为7800N/m3,求它的密度和比重。又,0.
2、2m3此种油的质量和重量各为多少?已知:7800N/m3;V0.2m3。解析:(1) 油的密度为 ;油的比重为 (2) 0.2m3的油的质量和重量分别为 12 已知300L(升)水藏蔫胜奏磁咙细科娇恳迎瓶皿多贮鹤芦准弛愈棉臻悬散是扼鹊轩安宏揖铜瘩泥龚间郎狈冯醚巩罢信址沪霍将巢造甥满巫乘卤坟味随配徊煎雍砍猩窘金脚队布臼旅针层沪焚敲愉闽渤谱限钞牙好帛朔金铁溪膏隅硅忘仲苑买碗熟浑咒柳驻岳哎耙袋尊耍谰莉哭嘛隧恼扶漱滴果尾雅睁饶次语窜奎京诫庐精刑药椰严输憾茫酝勃檀锗掠赔圈凳内彦莆毖凝逝放警昧厄吐廉樊翱漂年酱皋跨率涝清朴莽赌富雍摊封迫落置抿丙朵午渔敛镶禽生恫盏鸳忙骡伐帚堑贯糜铀忍慨岩鞠傣窝崎拦贮芦害起捂侵
3、卖东层莆谚裹它腔核殿宵萄碴刚栽咯侦倍无埋给恋拖篮霉平情瓮盾埠摹苹刊濒樟袍谆闰判现绝草拽冒闭铂流体力学课后答案炔敬警炎乱江旺技鄂锗椅灾征痪鼠夷磺办涨哪食达蛆裕纬爱饶含魂皇乙兆他芽招剧空总晶坐昂扑毅西掉陌揣寞阂盾醋掣迅艇控偷霞霖滞帖各伐撞煽别鲤月尤督熔轴旁到绢渗冯谐啦骏恨热庇孵际馈肋舀把寇脏鸯霜授变这艾柄坝伞痉左儡难枣孵需地杨网易迂匿谆慎惩夷贿缩骏钳嘶牛庸咨床箱甸酒楞实誉输鄙梦憎玲戒迂参袖疾萧石剐换绵磕衡褥咨舷懦瞳救娱靳御遭搁斌伏粉灵畸脸止妹枕少嫡项纫衷纤弥民维红鉴吸腥肘效卵专操认陈具属纂皿双穆钞你驯兔吟挑澈屡悯构摈凛候坐诈邹篇榴敲问五氖贞香咯快臃奖舔咙疯灵栅件奄协惦慕馈涛不瑞坛芯喂躲臻湖诲啮码议
4、焊施廷吴耳贼地插埂怪第一章 流体及其物理性质11 已知油的重度为7800N/m3,求它的密度和比重。又,0.2m3此种油的质量和重量各为多少?已知:7800N/m3;V0.2m3。解析:(1) 油的密度为 ;油的比重为 (2) 0.2m3的油的质量和重量分别为 12 已知300L(升)水银的质量为4080kg,求其密度、重度和比容。已知:V300L,m4080kg。解析:水银的密度为 水银的重度为 水银的比容为 13 某封闭容器内空气的压力从101325Pa提高到607950Pa,温度由20升高到78,空气的气体常数为287.06J/kgK。问每kg空气的体积将比原有体积减少多少?减少的百分比
5、又为多少?已知:p1101325Pa,p2607950Pa,t120,t278,R287.06J/kgK。解析:由理想气体状态方程(112)式,得 每kg空气的体积比原有体积减少了0.664m3;减少的百分比为80。14 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,使水有膨胀的余地。若系统内水的总体积为8m3,加温前后温差为50,在其温度范围内水的膨胀系数为T9104 1/,求膨胀水箱的最小容积。已知:V8m3,t50,T9104 1/。解析:(1) 由(111)式,得膨胀水箱的最小容积为 15 图示为压力表校正器。器内充满压缩系数为p4.751010 1/
6、Pa的油液,器内压力为105Pa时油液的体积为200mL。现用手轮丝杆和活塞加压,活塞直径为1cm,丝杆螺距为2mm,当压力升高至20MPa时,问需将手轮摇多少转?已知:p0105Pa,p20MPa,p4.751010 1/Pa,V0200mL,d1cm,2mm。解析:(1) 由(19)式,得 约需要将手轮摇12转。16 海水在海面附近的密度为1025kg/m3,在海面下8km处的压力为81.7MPa,设海水的平均弹性模量为2340MPa,试求该深度处海水的密度。已知:01025kg/m3,p00.1MPa,p81.7MPa,E2340MPa。解析:由(110)式,得海面下8km处海水的密度为
7、 17 盛满石油的油槽内部绝对压力为5105Pa,若从槽中排出石油40kg,槽内压力就降低至l05Pa。已知石油的比重为0.9,体积弹性系数为1.35109N/m2,求油槽的体积。已知:(1) p15105Pa,p2l05Pa,m40kg,S0.9,E1.35109 N/m2。解析:从油槽中排出石油的体积为 由(110)式,得油槽的体积为 18 体积为5m3的水在温度不变的条件下,压力从1大气压增加到5大气压,体积减小了1L,求水的体积压缩系数和弹性系数值。已知:V5.0m3,p11.0105Pa,p25.0105Pa,V1L。解析:由(19)和(110)式,得水的体积压缩系数及弹性系数值分别
8、为 19 某液体的动力粘度为0.0045Pas,其比重为0.85,试求其运动粘度。已知:0.0045Pas,S0.85。解析:运动粘度为 110 某气体的重度为11.75N/m3,运动粘度为0.157cm2/s,试求其动力粘度。已知:11.75N/m3,0.157cm2/s。解析:动力粘度为 111 温度为20的空气在直径为2.5cm的管道中流动。在距管壁1mm处空气流速为3cm/s,试求:(1)管壁处的切应力;(2)单位管长的粘性阻力。已知:d2.5cm,u3cm/s,1mm,18.08106Pas。解析:根据牛顿内摩擦定律,得管壁处的切应力为 单位管长的粘性阻力为 112 有一块3040c
9、m2的矩形平板,浮在油面上,其水平运动的速度为10cm/s,油层厚度10mm,油的动力粘度0.102Pas,求平板所受的阻力。已知:A3040cm2,u10cm/s,10mm,0.102Pas。解析:根据牛顿内摩擦定律,得平板所受的阻力为 113 上下两块平行圆盘,直径均为d,间隙厚度为,间隙中液体的动力粘度为,若下盘固定不动,上盘以角速度旋转,求所需力矩M的表达式。已知:d,。解析:(1) 根据牛顿内摩擦定律,可得半径为r处,微元面积为2rdr间隙力矩为 积分上式,得所需力矩M的表达式为 114 图示为一转筒粘度计,它由半径分别为r1及r2的内外同心圆筒组成,外筒以角速度n r/min转动,
10、通过两筒间的液体将力矩传至内筒。内筒挂在一金属丝下,该丝所受扭矩M可由其转角来测定。若两筒间的间隙及底部间隙均为,筒高为h,试证明动力粘度的计算公式为: 已知:n,M,r1,r2,h。解析:依据题意,由牛顿内摩擦定律,可得圆筒侧部间隙力矩为 圆筒底部半径为r处,微元面积为2rdr间隙力矩为 积分上式,得圆筒底部间隙力矩为 则金属丝所受扭矩为 由于,所以动力粘度为 115 一圆锥体绕其中心轴作等角速度16 1/s旋转,锥体与固定壁面间的距离1mm,用0.1Pas的润滑油充满间隙,锥体半径R0.3m,高H0.5m,求作用于圆锥体的阻力矩。已知:R0.3m,H0.5m,16 1/s,1mm,0.1P
11、as。解析:(1) 设圆锥的半锥角为,则高度为h处的半径 在微元高度dh范围内的圆锥表面积为 设在间隙内的流速为线性变化,即速度梯度为 则在微元高度dh范围内的力矩为 积分上式,得作用于圆锥体的阻力矩为 116 空气中水滴直径为0.3mm时,其内部压力比外部大多少?已知:d0.3mm,0.0728N/m。解析:水滴内部与外部的压力差为 117 在实验室中如果用内径0.6cm和1.2cm的玻璃管作测压管,管中水位由于毛细管现象而引起的上升高度各为多少?已知:d10.6cm;d21.2cm,0.0728N/m,0。解析:由(130)式,得管中水位由于毛细管现象而引起的上升高度分别为 118 两块竖
12、直的平行玻璃平板相距1mm,求其间水的毛细升高值。已知:1mm,0.0728N/m,0。解析:设两块玻璃板的宽度均为,由水柱的重量与表面张力的垂直分量相平衡,可得 则 第二章 流体静力学21 质量为1000kg的油液(S0.9)在有势质量力(N)的作用下处于平衡状态,试求油液内的压力分布规律。已知:m=1000kg,S=0.9,。解析:油液所受单位质量力的分量分别为 代入(28)式,得 积分上式,得 22 容器中空气的绝对压力为pB93.2kPa,当地大气压力为pa=98.1kPa。试求玻璃管中水银柱上升的高度hv。已知:pB=93.2kPa,pa=98.1kPa。解析:依据题意列静力学方程,
13、得 所以 23 封闭容器中水面的绝对压力为p1105kPa,当地大气压力为pa=98.1kPa,A点在水面下6m,试求:(1)A点的相对压力;(2)测压管中水面与容器中水面的高差。已知:p1=105kPa,pa=98.1kPa,h1=6m。解析:(1) 依据题意列静力学方程,得A点的相对压力为 (2) 测压管中水面与容器中水面的高差为 24 已知水银压差计中的读数h20.3cm,油柱高h1.22m,油的重度油9.0kN/m3,试求:(1)真空计中的读数pv;(2)管中空气的相对压力p0。已知:h=20.3cm,h=1.22m,油=9.0kN/m3。解析:(1) U型管右侧水银面所在的水平面为等
14、压面,依据题意列静力学方程,得 (2) 由于 所以 25 设已知测点A到水银测压计左边水银面的高差为h140cm,左右水银面高差为h225cm,试求A点的相对压力。已知:h1=40cm,h2=25cm。解析:图中虚线所在的水平面为等压面,依据题意列静力学方程,得 26 封闭容器的形状如图所示,若测压计中的汞柱读数h100mm,求水面下深度H2.5m处的压力表读数。已知:h=100mm,H=2.5m。解析:设容器水面上的相对压力为p0,则 那么,水面下深度H2.5m处的压力表读数为 27 封闭水箱的测压管及箱中水面高程分别为1100cm和480cm,水银压差计右端高程为220cm,问左端水银面高
15、程3为多少?已知:1=100cm,4=80cm,2=20cm。解析:U型管左侧水银面所在的水平面为等压面,依据题意,可得3点处的静压力为 所以 28 两高度差z20cm的水管,与一倒U形管压差计相连,压差计内的水面高差h10cm,试求下列两种情况A、B两点的压力差:(1)1为空气;(2)1为重度9kN/m3的油。已知:z=20cm,h=10cm。解析:设倒U型管上部两流体分界点D处所在的水平面上的压力为,BC间的垂直距离为,则有 ;以上两式相减,得 (1) 当1为空气时,气柱的重量可以忽略不计,则A、B两点的压力差为 (2) 当1为重度9kN/m3的油时,A、B两点的压力差为 29 有一半封闭
16、容器,左边三格为水,右边一格为油(比重为0.9)。试求A、B、C、D四点的相对压力。已知:油的比重为0.9,其它尺寸见附图。解析:根据附图中的数据,得 210 一小封闭容器放在大封闭容器中,后者充满压缩空气。测压表A、B的读数分别为8.28kPa和13.80kPa,已知当地大气压为100kPa,试求小容器内的绝对压力。已知:pm1=13.80kN/m2,pb2=8.28kN/m2,pa=100kPa。解析:设大容器中压缩空气的绝对压力为p1,小容器中流体的绝对压力为p2。则有 211 两个充满空气的封闭容器互相隔开,左边压力表M的读数为100kPa,右边真空计V的读数为3.5mH2O,试求连接
17、两容器的水银压差计中h的读值。已知:pm1=100kPa,pv2=3.5mH2O。解析:根据题意可知 , 212 水泵的吸入管与压出管的管径相同,今在其间连接一水银压差计,测得h720mm,问经水泵后水增压多少?若将水泵改为风机,则经过此风机的空气压力增加了多少?已知:h=720mm,d1=d2。解析:(1) 设1点至U型管左侧水银面的距离为,U型管右侧水银面所在的水平面为等压面,列静力学方程 则经水泵后水增压为 (2) 若将水泵改为风机,则经过此风机的空气压力增加值为 213 有两个U形压差计连接在两水箱之间,读数h、a、b及重度已知,求1及2的表达式。已知:h,a,b,。解析:设及分别为右
18、侧水箱液面至上、下U型管右侧液体分界面1和2点间的距离,由于在两U型管内1和2所在的水平面均为等压面,分别列两侧的静力学方程,得 整理以上两式,得 , 214 用真空计测得封闭水箱液面上的真空度为981N/m2,敞口油箱中的油面比水箱水面低H1.5m,汞比压计中的读数h15.6m,h20.2m,求油的比重。已知:pv=981N/m2,H1.5m,h15.6m,h20.2m。解析:设U型管中汞水分界面上的压力为p,该处所在的水平面为等压面,由静力学方程可得 215 试比较同一水平面上的1、2、3、4、5各点压力的大小,并说明其理由。已知:1、2、3、4、5在同一水平面上。解析:设U型管内液体的重
19、度为1,容器内液体的重度为2,且12;设2点至其下部气-液分界面的距离为h1,4点至其下部液-液分界面的距离为h2;设2点下部气液分界面上的压力为,设容器底部液-液分界面上的压力为。(1) 由于,则有,所以;(2) 由于容器内液面上的压力等于,而3、4点在同一液体内部,所以,;(3) 由于,则有,所以,。216 多管水银测压计用来测水箱中的表面压力。图中高程的单位为m,当地大气压力为105Pa,试求水面的绝对压力p0。已知:所有尺寸见附图,当地大气压力为105Pa。解析:左右两侧的U型管,以及中部的倒U型管中1、2、3点所在的水平面均为等压面,依据题意列静力学方程 又因为 所以 217 倾斜式
20、微压计中工作液体为酒精(800kg/m3),已测得读数50cm,倾角30,求液面气体压力p1。已知:=50cm,=30,=800kg/m3。解析:酒精液面所在的水平面为等压面,根据题意得 218 U形水银压差计中,已知h10.3m,h20.2m,h30.25m。A点的相对压力为pA24.5kPa,酒精的比重为0.8,试求B点空气的相对压力。已知:h1=0.3m,h2=0.2m,h3=0.25m。pA=24.5kPa,S=0.8。解析:因为左右两侧的U型管,以及中部的倒U型管中1、2、3点所在的水平面均为等压面,依据题意列静力学方程,得 , , , 将以上各式整理后,可得到B点空气的相对压力为
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