工程流体力学课后习题[第二版]答案解析

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1、WORD整理版第一章绪论1-1.20℃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3.5%1-3.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1-4.一底面积为45×50cm2,高为1cm的木块,质量为5kg参考学习资料WORD整理版,沿涂有润滑油的斜面向下

2、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。[解]木块重量沿斜坡分力F与切力T平衡时,等速下滑1-5.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=0.02Pa.s。若导线以速率50m/s拉过模具,试求所需牵拉力。(1.O1N)参考学习资料WORD整理版[解]1-7.两平行平板相距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

3、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=0.3m,高H=0.5m。求作用于圆锥体的阻力矩。(39.6N·m)[解]取微元体如图所示微元面积:切应力:阻力:阻力矩:参考学习资料WORD整理版1-9.一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2-1.一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]2

4、-2.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]2-3.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。参考学习资料WORD整理版[解]2-4.水管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。(22.736N/m2)[解]2-5.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.

5、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=45参考学习资料WORD整理版,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=0.4m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:参考学习资料WORD整理版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

6、力:压力体体积:铅垂分力:合力:方向:2-9.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1--1,则有参考学习资料WORD整理版2-10.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,闸门自动开启将代入上述不等式得2-11.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

7、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ω旋转时,求保持液体不溢出管口的最大角速度ωmax。[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,参考学习资料WORD整理版以分别代入等压面方程得:2-13.如图,,上部油深h1=1.0m,下部水深h2=2.0m,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]合力作用点:2-14.平面闸门AB倾斜放置,已知α=4

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