工程流体力学习题及答案

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1、第1章绪论选择题【1.1】按连续介质的概念，流体质点是指：（）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。解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。（）【1.2】与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（）切应力和压强；（b）切应力和剪切变形速度；（c）切应力和剪切变形；（d）切应力和流速。解：牛顿内摩擦定律是，而且速度梯度是流体微团的剪切变形速度，故。（）【1.3】流体运动黏度υ的国际单位是：（）m2/s；（b）N/m2；（c）kg/m；（d）N·s

2、/m2。解：流体的运动黏度υ的国际单位是。（）【1.4】理想流体的特征是：（）黏度是常数；（b）不可压缩；（c）无黏性；（d）符合。解：不考虑黏性的流体称为理想流体。（）【1.5】当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（）1/20000；（b）1/1000；（c）1/4000；（d）1/2000。解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约。（）【1.6】从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（）能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（b）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。解：流体的特性是

3、既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。（）【1.7】下列流体哪个属牛顿流体：（）汽油；（b）纸浆；（c）血液；（d）沥青。解：满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。（）【1.8】时空气和水的运动黏度，，这说明：在运动中（）空气比水的黏性力大；（b）空气比水的黏性力小；（c）空气与水的黏性力接近；（d）不能直接比较。解：空气的运动黏度比水大近10倍，但由于水的密度是空气的近800倍，因此水的黏度反而比空气大近50倍，而黏性力除了同流体的黏度有关，还和速度梯度有关，因此它们不能直接比较。（）【1.9】液体的黏性主要来自于液体：（）分子热运动；（b）分子间内聚力；（

4、c）易变形性；（d）抗拒变形的能力。解：液体的黏性主要由分子内聚力决定。（）计算题【1.10】黏度μ=3.92×10﹣2Pa·s的黏性流体沿壁面流动，距壁面y处的流速为v=3y+y2（m/s），试求壁面的切应力。解：由牛顿内摩擦定律，壁面的切应力为【1.11】在相距1mm的两平行平板之间充有某种黏性液体，当其中一板以1.2m/s的速度相对于另一板作等速移动时，作用于板上的切应力为3500Pa。试求该液体的黏度。解：由，【1.12】一圆锥体绕竖直中心轴作等速转动，锥体与固体的外锥体之间的缝隙δ=1mm，其间充满μ=0.1Pa·s的润滑油。已知锥体顶面半径R=0.3m,锥体高度H=0.5

5、m,当锥体转速n=150r/min时，求所需旋转力矩。解：如图，在离圆锥顶h处，取一微圆锥体（半径为），其高为。这里该处速度剪切应力高为一段圆锥体的旋转力矩为其中代入总旋转力矩其中代入上式得旋转力矩【1.13】上下两平行圆盘，直径均为d，间隙为δ，其间隙间充满黏度为μ的液体。若下盘固定不动，上盘以角速度旋转时，试写出所需力矩M的表达式。解：在圆盘半径为处取的圆环，如图。其上面的切应力则所需力矩总力矩【1.14】当压强增量=5×104N/m2时，某种液体的密度增长0.02%。求此液体的体积弹性模量。解：液体的弹性模量【1.15】一圆筒形盛水容器以等角速度绕其中心轴旋转。试写出图中A(x

6、,y,z)处质量力的表达式。解：位于处的流体质点，其质量力有惯性力重力（Z轴向上）故质量力的表达式为【1.16】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8m3，加温前后温差为50℃，在其温度范围内水的热胀系数α=0.0005/℃。求膨胀水箱的最小容积。解：由液体的热胀系数公式，据题意，℃，，℃故膨胀水箱的最小容积【1.17】汽车上路时，轮胎内空气的温度为20℃，绝对压强为395kPa，行驶后，轮胎内空气温度上升到50°С，试求这时的压强。解：由理想气体状态方程，由于轮胎的容积不变，故空气的密度不变，故，其中，，得【1.18

7、】图示为压力表校正器。器内充满压缩系数为k=4.75×10﹣10m2/N的油液。器内压强为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，当压强升高至20MPa时，问需将手轮摇多少转？解：由液体压缩系数定义，设，因此，，其中手轮转转后，体积变化了（为活塞直径，为螺距）即，其中，得解得转【1.19】黏度测量仪有内外两个同心圆筒组成，两筒的间隙充满油液。外筒与转轴连接，其半径为r2,旋转角速度为。内筒悬挂于一金