材料工程基础习题

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1、流体力学1.10解：A=45×40cmm=5Kgu=1m/sб=1mm下滑力：f=G×sinθ=5×9.8×5÷13=18.85KN匀速下滑，内摩擦力F=f=18.85KNμ=F/A×du/dy=18.85/(45×40×10-4)×1/(1×10-3)=0.105Pa·s1.11解：u=1m/sб=10mmμ=0.09807Pa·sτ=μ×du/dy0.09807×1/(10×10-3)=9.807N1.15解：P1=ρ2gZ2=13600×9.81×50×10-3=6670.8PaZ1=P1/ρ

2、1g=6670.8/(1000×9.81)=0.68m1.17解：P3=P4+ρ2g（▽4-▽3）=ρ2g（▽1-▽4）+Pa+ρ2g（▽4-▽3）=ρ2g（▽1-▽3）+Pa=ρ1g（▽2-▽3）+Pa▽3=(ρ1▽2–ρ2▽1）/(ρ1–ρ2)=(13600×20–1000×100）/(13600–1000)=13.65cm1.18解：▽1=3.0m▽2=0.6m▽3=2.5m▽4=1.0m▽5=3.5mP5=P4-ρH2Og（▽5-▽4）P4=P3-ρHggg（▽3-▽4）P3=P2-ρH2O

3、g（▽3-▽2）P2=P1+ρHgg（▽1-▽2）P1=0P5=P0+ρHgg（▽1-▽2）-ρH2Og（▽3-▽2）+ρHgg（▽3-▽4）-ρH2Og（▽5-▽4）=P0+ρHgg（▽1-▽2+▽3-▽4）-ρH2Og（▽3-▽2+▽5-▽4）=101325+13600×9.81×(3–0.6+2.5-1）-1000×9.81×(2.5–0.6+3.5-1）=578483.4Pa1.20解：dA=0.2m,dB=0.4m，uB=1m/s以A断面为基准面，建立A-B断面伯努利方程PA=70KPa,

4、PB=40KPa,ZA=0,ZB=1m,=27690Pa从A到B阻力为正，流向：从A到B。1.21解：d1=125mm,d2=100mm,d3=75mm,z=175mm忽略阻力，首先通过水银测压计计算流速。（1）以2-2断面中心水平面为基准面，建立1-1、2-2断面伯努利方程∵H1-H2=Z1∴根据静力学方程：P1+ρHgg（Z1+Z2+Z）=P2+ρH2OgZ2+ρHggzP1-P2+ρHggZ1=（ρHg-ρH2O）gZ∴根据连续性方程：Z=0.175mm/s（2）以3-3断面中心水平面为基准面

5、，建立3-3、0-0断面伯努利方程P3=P0=0Z3=0Z0=Hu0=0根据连续性方程：（3）以3-3断面中心水平面为基准面，建立3-3、P-P断面伯努利方程P3=0Z3=0ZP=0uP=u2=8.56m/su3=15.21m/s1.22解：dA=150mm,dB=100mm,uA=2m/s，zA=1.2m，zB=0m，HA=1.5m忽略阻力。以B-B断面中心水平面为基准面，建立Ａ-Ａ、Ｂ-Ｂ断面伯努利方程根据静力学方程：PA=ρH2OgHAPB=ρH2OgHC根据连续性方程：均为层流，αA=αB=

6、21.25解：不计阻力。以D-D断面中心水平面为基准面，建立D-D、0-0断面伯努利方程PD=P0=0，ZD=0m，Z0=4m，u0=0m/s根据连续性方程：uA=uB=uC=uD×（DD/DA）2=8.86×(50/150)2=0.98m/s以A-A断面中心水平面为基准面，建立A-A、0-0断面伯努利方程P0=0，ZA=0m，Z0=3+4=7m，u0=0m/s，uA=0.98m/s以B-B断面中心水平面为基准面，建立B-B、0-0断面伯努利方程P0=0，ZB=0m，Z0=0m，u0=0m/s，uB

7、=0.98m/s以C-C断面中心水平面为基准面，建立C-C、0-0断面伯努利方程P0=0，ZC=0m，Z0=-2m，u0=0m/s，uC=0.98m/s1.26解：不计阻力。以1-1断面中心水平面为基准面，建立1-1、2-2断面伯努利方程P1=P2，Z1=0m，Z2=3m，u2=3m/s根据连续性方程：d0=d×(u2/u1）1/2=0.2×(3/8.23)1/2=0.121m1.27解：不计阻力。以1-1断面中心水平面为基准面，建立1-1、2-2断面伯努利方程Z1=0m，Z2=-1.5m，u2=3

8、m/s根据连续性方程：u1=u2×（dD/dA）2=3×(300/150)2=12m/s右侧水银页面高，高度差：2.6解：已知ρd=2700Kg/m3，d1=10μm,d2=100μm,t=25℃查表：ρ=1.1620Kg/m3，μ=184.0×10-7Pa·S,（1）d1=10μm假定为层流（Rep≤1）则：验证流动状态：为层流，与假定相符。（2）d2=100μm假定为层流（Rep≤1）则：验证流动状态：为过渡流，与假定不符。根据雷诺准数，为过渡流。则2.7解：已知