工程流体力学课后习题(第二版)答案.doc
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1、第一章 绪论1120的水2。5m3,当温度升至80时,其体积增加多少?解 温度变化前后质量守恒,即 又20时,水的密度 80时,水的密度 则增加的体积为1-2当空气温度从0增加至20时,运动粘度增加15%,重度减少10,问此时动力粘度增加多少(百分数)?解 此时动力粘度增加了3。513有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为,式中、分别为水的密度和动力粘度,为水深.试求时渠底(y=0)处的切应力。解 当=0.5m,y=0时14一底面积为4550cm2,高为1cm的木块,质量为5kg,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块运动速度u=1m/s,油层厚1cm,斜坡角22。620(见图示),求油的粘度
2、.解 木块重量沿斜坡分力F与切力T平衡时,等速下滑15已知液体中流速沿y方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律,定性绘出切应力沿y方向的分布图。解1-6为导线表面红绝缘,将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径0。9mm,长度20mm,涂料的粘度=0。02Pas。若导线以速率50m/s拉过模具,试求所需牵拉力.(1.O1N)解 17两平行平板相距0.5mm,其间充满流体,下板固定,上板在2Pa的压强作用下以0。25m/s匀速移动,求该流体的动力粘度。解 根据牛顿内摩擦定律,得1-8一圆锥体绕其中心轴作等角速度旋转。锥体与固定壁面间的距离=1mm,用的润滑油充满间隙.锥体半径R=0。
3、3m,高H=0。5m。求作用于圆锥体的阻力矩。(39.6Nm)解 取微元体如图所示微元面积:切应力:阻力:阻力矩:19一封闭容器盛有水或油,在地球上静止时,其单位质量力为若干?当封闭容器从空中自由下落时,其单位质量力又为若干?解 在地球上静止时:自由下落时:第二章 流体静力学21一密闭盛水容器如图所示,U形测压计液面高于容器内液面h=1。5m,求容器液面的相对压强。解 22密闭水箱,压力表测得压强为4900Pa.压力表中心比A点高0。5m,A点在液面下1。5m。求液面的绝对压强和相对压强。解 23多管水银测压计用来测水箱中的表面压强。图中高程的单位为m。试求水面的绝对压强pabs.解 24 水
4、管A、B两点高差h1=0.2m,U形压差计中水银液面高差h2=0。2m。试求A、B两点的压强差.(22。736Nm2)解 25水车的水箱长3m,高1.8m,盛水深1。2m,以等加速度向前平驶,为使水不溢出,加速度a的允许值是多少?解 坐标原点取在液面中心,则自由液面方程为: 当时,,此时水不溢出2-6矩形平板闸门AB一侧挡水。已知长l=2m,宽b=1m,形心点水深hc=2m,倾角=45,闸门上缘A处设有转轴,忽略闸门自重及门轴摩擦力。试求开启闸门所需拉力。解 作用在闸门上的总压力:作用点位置:2-7图示绕铰链O转动的倾角=60的自动开启式矩形闸门,当闸门左侧水深h1=2m,右侧水深h2=0。4
5、m时,闸门自动开启,试求铰链至水闸下端的距离x.解 左侧水作用于闸门的压力: 右侧水作用于闸门的压力:2-8一扇形闸门如图所示,宽度b=1。0m,圆心角=45,闸门挡水深h=3m,试求水对闸门的作用力及方向解 水平分力: 压力体体积: 铅垂分力:合力:方向:29如图所示容器,上层为空气,中层为的石油,下层为的甘油,试求:当测压管中的甘油表面高程为9.14m时压力表的读数. 解 设甘油密度为,石油密度为,做等压面11,则有210某处设置安全闸门如图所示,闸门宽b=0。6m,高h1= 1m,铰接装置于距离底h2= 0。4m,闸门可绕A点转动,求闸门自动打开的水深h为多少米。 解 当时,闸门自动开启
6、将代入上述不等式得 211有一盛水的开口容器以的加速度3。6m/s2沿与水平面成30o夹角的斜面向上运动,试求容器中水面的倾角。解 由液体平衡微分方程,在液面上为大气压,2-12如图所示盛水U形管,静止时,两支管水面距离管口均为h,当U形管绕OZ轴以等角速度旋转时,求保持液体不溢出管口的最大角速度max。解 由液体质量守恒知,I 管液体上升高度与 II 管液体下降高度应相等,且两者液面同在一等压面上,满足等压面方程: 液体不溢出,要求,以分别代入等压面方程得:2-13如图,,上部油深h11.0m,下部水深h22.0m,油的重度=8.0kN/m3,求:平板ab单位宽度上的流体静压力及其作用点。解
7、 合力作用点:2-14平面闸门AB倾斜放置,已知45,门宽b1m,水深H13m,H22m,求闸门所受水静压力的大小及作用点。解 闸门左侧水压力:作用点:闸门右侧水压力:作用点: 总压力大小:对B点取矩:215如图所示,一个有盖的圆柱形容器,底半径R2m,容器内充满水,顶盖上距中心为r0处开一个小孔通大气。容器绕其主轴作等角速度旋转。试问当r0多少时,顶盖所受的水的总压力为零。解 液体作等加速度旋转时,压强分布为积分常数C由边界条件确定:设坐标原点放在顶盖的中心,则当时,(大气压),于是, 在顶盖下表面,此时压强为 顶盖下表面受到的液体压强是p,上表面受到的是大气压强是pa,总的压力为零,即 积
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