流体力学习题课

商丘工学院土木工程学院制作人李亚丽流体力学习题1.按连续介质的概念，流体质点是指：（）A.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。D习题2.作用于流体的质量力包括：（）A.压力；B.摩擦阻力；C.重力；D.表面张力。3.单位质量力的国际单位是：（）A.N；B.Pa；C.；D.。CDkgN/2/sm【例1-2】旋转圆筒黏度计，外筒固定，内筒由同步电机带动旋转。内外筒间充入实验液体，已知内筒半径r1=1.93cm，外筒r2=2cm，内筒高h=7cm。实验测得内筒转速n=10r/min，转轴上扭矩M=0.0045N·m。试求该实验液体的黏度。因为间隙很小，速度近似直线分布。1ddryu内筒切应力式中扭矩12,602rrn1112ArMrhr得sPahnr952.0M15312解】1.体积为0.5的油料，重量为4410N，试求该油料的密度是多少？解：（kg/m3）答：该油料的密度是899.358kg/m3。44109.8070.5899.358mVGgV习题2.水的密度为1000，2L水的质量和重量是多少？解：（kg）（N）答：2L水的质量是2kg，重量是19.614N。10000.0022mV29.80719.614Gmg习题1.12有一底面积为60cm×40cm的平板，质量为5Kg，沿一与水平面成20°角的斜面下滑，平面与斜面之间的油层厚度为0.6mm，若下滑速度0.84。求油的动力黏度。习题解：平板受力如图。沿轴投影，有：∴答：油的动力黏度。sin200GTsin20UTAG32sin2059.807sin200.6100.60.40.845.010GUAkg()ms习题1.14一圆锥体绕其中心轴作等角速度旋转=16，锥体与固定壁面间的距离=1mm，用=0.1的润滑油充满间隙，锥底半径R=0.3m，高H=0.5m。求作用于圆锥体的阻力矩。习题解：选择坐标如图，在处半径为的微元力矩为dM。,u=2,cosduMArArdydudMdArdArdydudyrdzurdA距离较近，3222cos2rrdzdMrrHRdzHrzRzrRHH习题解：选择坐标如图，在处半径为的微元力矩为dM。2233302HHRRMzdzHH3222RHR32230.1160.30.50.3211039.568Nm答：作用于圆锥体的阻力矩为39.568N.m。12习题1.静止流体中存在：（）A.压应力；B.压应力和拉应力；C.压应力和剪应力；D.压应力、拉应力和剪应力。2.相对压强的起算基准是：（）A.绝对真空；B.1个标准大气压；C.当地大气压；D.液面压强。3.金属压力表的读值是：（）A.绝对压强；B.相对压强；C.绝对压强加当地大气压；D.相对压强加当地大气压。ACB13习题4.某点的真空度为65000Pa，当地大气压为0.1MPa,该点的绝对压强为：（）A.65000Pa；B.55000Pa；C.35000Pa；D.165000Pa。5.绝对压强与相对压强、真空度、当地大气压之间的关系是：（）CCapvppabsppabspvppabspapvppabspabsvpppＢ．absvpppＡ．vaabspppＣ．vapppＤ．14习题1.在密闭容器上装有U形水银测压计，其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系为：（）Cabspabspppp１２３Ｂ．ppp１２３Ａ．ppp１２３Ｃ．ppp２１３Ｄ．15习题2.用U形水银压差计测量水管内A、B两点的压强差，水银面高差hp=10cm,PA-PB为:（）kPaAA.13.33B.12.35C.9.8D.6.4ABhp16习题1.密闭容器，压力表的示值为4900N/m2，压力表中心比A点高0.4m，A点在水下1.5m，求水面压强。解：相对压强为：-5.880kPa。绝对压强为：101.325-5.880=95.445kPa。答：水面相对压强为-5.880kPa，绝对压强为95.445kPa。p0A1.5m0.4m012021()pghpghppghh表表490010009.8(0.41.5)5.880kPa17习题2.15水箱形状如图所示，底部有4个支座，试求水箱底面上总压力和4个支座的支座反力，并讨论总压力和支座反力不相等的原因。433353.052ZPApgkN111333274.596R总水箱箱箱解：（1）总压力：（2）支反力：18习题不同之原因：总压力为底面水压力与面积的乘积，为压力体。而支座反力与水体重量及箱体重力相平衡，而水体重量为水的实际体积g答：水箱底面上总压力是353.052kN4个支座的支座反力是g274.596WkN箱19习题矩形平板闸门，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T。20习题解：（1）解析法。10009.80721239.228()CCPpAhgblkN3222212222.946()122sinsin4512sin45sinCCDCCCblIhyymhyAbl21对A点取矩，当开启闸门时，拉力T满足：cos0DAPyyTl2cos12sinsin2sincosDACCCPyyTlhhllPhl212221sin123.922831.007()cos2cos45CllPhkNl当T≥31.007kN时，可以开启闸门。22习题解：（1）图解法。压强分布如图所示：sin4512.68()2AClphgKPasin4526.55()2BClphgKPa12.6826.552139.23()22ABlbPppkN23对A点取矩，有答:开启闸门所需拉力为31.009kN。1122cos450PADPADTAB12223cos45ABAlplbpplblTl212.681126.5512.681331.009()cos45kN24习题折板ABC一侧挡水，板宽b=1m，高度h1=h2=2m，倾角α=45°，试求作用在折板上的静水总压力。解：水平分力1212222210009.8071278.456()xhhPghhbkN25习题竖直分力1212121cotcot232310009.807221258.842()zPVgghhhhbghhbkN2298.07()xyPPPkNtan0.75zxPP1tan36.87zxPP答：作用在折板上的静水总压力kN。例：速度场求①t=2s时，在（2,4）点的加速度；②是恒定流还是非恒定流；③是均匀流还是非均匀流；jtxyitxyu9664解：①yuuxuutuaxyxxxx)4(9666464ttxyttxyxy2266164ttxy当t=2s，x=2，y=4，代入上式得ax=4m/s2，同理yyxyxyuuuauutxy6946969(6)yxyxttyxtt22491646(9)yxtyxt当t=2s，x=2，y=4，代入上式得ay=6m/s2222/21.7smaaayx②因速度场随时间变化，或由时变导数09664jxyixyjtuitutuyx此流动为非恒定流0jyuuxuuiyuuxuuuuyyyxxyxx③，为均匀流习题1.用欧拉法表示流体质点的加速度等于：（）22...().()drAdtuBtCuuuDuutD习题2.恒定流是：（）BA.流动随时间按一定规律变化；B.各空间点上的流动参数不随时间变化；C.各过流断面的速度分布相同；D.迁移加速度为零。习题3.一维流动限于：（）CA.流线是直线；B.速度分布按直线变化；C.流动参数是一个空间坐标和时间变量的函数；D.流动参数不随时间变化的流动。习题4.均匀流是：（）BA.当地加速度为零；B.迁移加速度为零；C.向心加速度为零；D.合加速度为零。习题5.无旋流动限于：（）CA.流线是直线的流动；B.迹线是直线的流动；C.微团无旋转的流动；D.恒定流动。习题3.8已知速度场试求：（1）点（1，2，3）的加速度；（2）是几维流动；（3）是恒定流还是非恒定流；（4）是均匀流还是非均匀流。解：（1）231,,.3xyzuxyuyuxy44421033xxxxxxyzuuuuauuuxyxyxytxyz习题551100033yyyyyxyzuuuuauuuyytxyz33312033zzzzzxyzuuuuauuuxyxyxytxyz421161,2,312(/)33xams521321,2,32(/)33yams322161,2,312(/)33xams222213.06(/)xyzaaaams（2）二维运动，空间点的运动仅与x、y坐标有关；（3）为恒定流动，运动要素与t无关；（4）非均匀流动。习题1.等直径水管，A-A为过流断面，B-B为水平面，1、2、3、4为面上各点，各点的流动参数有以下关系：（）C1p123412123434.=.=..AppBppppCzzggppDzzgg