流体力学泵与风机 蔡增基 课后习题答案

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1、绪论1.流体的容重及密度有何区别及联系？解：γ=ρgρ是流体的本身属性。γ还与g有关。2．已知水的密度1000kg/m3,求其容重。若有这样的水1L，ρ=它的质量和重力各是多少？解：g=1000×9.807=9807N/m3γ=ρm=ρv=1000×0.001=1kgG=mg=1×9.807=9.807N3．什么是流体的粘滞性？它对流体流动有什么作用？动力粘滞系数µ和运动粘滞系数υ有何区别及联系？答：流体内部质点间或流层间因为相对运动的性质叫粘滞性，它使流动的能量减少。µ表征单位速度梯度作用下的切应力，反映粘滞性的动力性质。υ是单位速度梯度作用下的切应力对单位体积质量作用产生

2、的阻力加速度。υ=µ/ρ4．水的容重=9.17kN/m3,=0.599×10−3pa.s求它的运动粘γµ滞系数υ解：=µg/=6.046×10−5m2/sυ=µγρ5．空气容重=11.5N/m3，=0.157cm2/s,求它的动力粘滞系γυ数µ。解：=γυ−4−5pa.sµρυ==11.5×0.157×10/9.807=1.841×10g6．当空气从0℃增加到20℃时，υ增加15%，容重减少110%，问此时µ增加多少？γυγυγυ解：=0000µρυ==(1−10%)(1+15%)=1.035ggg所以µ增加了3.5%7．水平方向运动的木板，其速度为1m/s,平板浮在油面上，

3、δ=10mm，油的µ=0.09807pa.s。求作用于平板单位面积上的阻力。解：du2τ=µ=0.09807×1/0.01=9.807N/mdy8．温度为20℃的空气，在直径为2.5cm管中流动，距管壁上1mm处的空气速度为3cm/s。求作用于单位长度管壁上的粘滞切应力为多少？解：f=du−3−2−2−3−5µA=0.0183×10×2.5×10π×1×3×10/10=4.3×10N/mdy9．底面积为40cm×50cm，高为1cm的木块质量为5kg，沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动。已知v=1m/s，2δ=1mm，求润滑油的动力粘滞系数。du51解：mgsinθ=µA=5×

4、9.807×=µ×（0.4×0.5）×−3dy131×10得µ=0.105pa.S10.一圆锥体绕其铅直中心轴等速旋转，锥体与固定壁间的距离δ=1mm，全部为润滑油（µ=0.1pas）充满，当旋转速度−1，锥体底部半径R=0.3m，高ω=16sH=0.5m时，求作用于圆锥的阻力矩。dv解：dT=µAdyr其中dA=2πrdll=sinθdr3dl=sinθ=sinθ3434rω34ωR3M=∫dM=∫rdT=∫rµ2πrdr=2π∫0rdr=39.5N⋅m3δ3δ11.什么是流体的压缩性及热胀性？它们对流体的容重和密度有何影响？答：（略）12.水在常温下，由5at压强增加到1

5、0at时，密度改变多少？解：先查表得5at作用下的−92β=0.538×10m/N1dρdρ则β=dp=10at−5at∴=0.026%ρdpρ13．体积为53的水，再温度不变的情况下，当压强从1atm增加到5at时，体积减少1L，求水的压缩系数3及弹性模量。解：−dV/V−（−0.001）−102β===5.1×10m/N4dp5×（5−1）×9.807×10192E==1.9×10N/mβ14．图示为一采暖系统图。由于水温升高引起的体积膨胀，为了防止管道及暖气片破裂，特在系统顶部装置一膨胀水箱，使水的体积有自由膨胀的余地。若系统内水的总体积为V=83，加热前后温差t=50

6、℃，m水的膨胀系数α=0.0005，求膨胀水箱的最小容积。解：=dV/V带入数据解得0.23αdV=mdT15．在大气压强的作用下，空气温度为180℃时的容重和密度是多少p解：=RTρ51.013×10=287×（237+180）ρ3ρ=0.78kg/m3γ=ρg=7.64N/m16．什么是流体的力学模型？常用的流体力学模型有哪些？答：（略）4流体静力学1.试求图（a），（b），（c）中，A，B，C各点相对压强，图中p是绝对压强，大气压强p=1atm。0a解：（a）p=ρgh=1000×9.807×7=68650pa=68.65kpa（b）p=p+ρgh−1atm=10000

7、0+1000×9.807×3−101325=28096pa=28.1kpa0（c）p=−ρgh=−1000×9.807×3=−29421pa=−29.042kpaAp=0Bp=ρgh=1000×9.807×2=19614pa=19.614kpaC2.在封闭管端完全真空的情况下，水银柱差Z=50mm，求盛水2容器液面绝对压强p和水面高1度Z。1解：p=ρgh=13600×9.807×0.05=6669pa=6.67kpa15p66691Z===0.68m=680mm1ρg1000×9.8073.开敞容器盛