《流体力学》课后习题答案

流体力学课后习题答案习题【1】1-1解：已知：120t℃，1395pkPa，250t℃120273293TK，250273323TK据pRT，有：11pRT，22pRT得：2211pTpT，则2211323395435293TppkPaT1-2解：受到的质量力有两个，一个是重力，一个是惯性力。重力方向竖直向下，大小为mg；惯性力方向和重力加速度方向相反为竖直向上，大小为mg，其合力为0，受到的单位质量力为01-3解：已知：V=10m3，50T℃，0.0005V℃-1根据1VVVT，得：30.000510500.25mVVVT1-4解：已知：419.806710Pap，525.884010Pap，150t℃，278t℃得：1127350273323TtK，2227378273351TtK根据mRTpV，有：111mRTpV，222mRTpV重力：G＝mg惯性力：F＝－mg自由落体：加速度a＝g得：421251219.8067103510.185.884010323VpTVpT，即210.18VV体积减小了10.18100%82%1-5解：已知：40mm，0.7Pas，a=60mm，u=15m/s，h=10mm根据牛顿内摩擦力定律：uTAy设平板宽度为b，则平板面积0.06Aabb上表面单位宽度受到的内摩擦力：1100.70.06150210.040.01TAubNbbhb/m，方向水平向左下表面单位宽度受到的内摩擦力：2200.70.061506300.010TAubNbbhb/m，方向水平向左平板单位宽度上受到的阻力：12216384N，方向水平向左。1-6解：0.5mm，2Pa，u=0.25m/s根据uy，有：30.51020.004Pas00.250yuu1-7解：20t℃，d=2.5cm=0.025m，1mm=0.001m，u=3cm/s=0.03m/s设管段长度l，管段表面积：Adlτ1τ2单位长度管壁上粘滞力：03.140.0250.030.001Audlulyl1-8解：20.80.20.16mA，u=1m/s，10mm，1.15Pas011.150.1618.40.01uuTAANy1-9解：15rad/s，1mm，0.1Pas，0.6md，0.5mH根据牛顿内摩擦定律，切应力：ury小微元表面积：2sindrdAr小微元受到的粘滞力：dTdA小微元粘滞力的力矩：2sinrdrdMrdTrr22220.32sin0.5140.50.32ddH圆锥体所受到的合力矩：442010.13.14150.32237.1sin2sin20.0010.514ddrdrMdMrrNm习题【2】2-1解：3.0Bhm，3.5ABhm23.0mHOBBphg9.810003.029400PaBBpgh42.9410-9.810003.5=-4900PaABABppghhBhAB20.5mHOAAphg2-2解：1mz，2mh，00Pap管中为空气部分近似的为各点压强相等。10ppghgh2Appgz12pp有：()9.81000(12)9800PaApgzh2-3解：1.5mH，20.2mh，3=800kg/moil根据真空表读数，可知M点相对压强980PaMp1-2是等压面112MppgHhh212oilHgpghgh12pp有：1212MoilHgpgHhhghgh119809.810001.50.29.8800136009.80.2hh15.6mh2.4解：如图1-2是等压面，3-4是等压面，5-6段充的是空气，因此65pp，6-7是等压面，建立各点的压强：21211AppgxHgy2BppgxgH12pp联立有：ABppH3pgyH45ppgz65pp67pp7pgyHbgbaz43pp联立有：gyHgyHbgbazgzbab有：ABappHHb2-5解：4900PaMp，10.4mh，21.5mh021AMppghpgh01249009.810000.41.55880PaMppghh2-6解：20cmz，12cmh①31=920kg/m1-2是等压面1Appghx21Bppgzxgh12pp1234567xyzx211BAppgzhgh29.810000.20.129209.80.12187Pa=0.19mHO②1为空气，则1gh可以忽略2784Pa0.08mHOBAppgzh2-7解：30，0.5ml，0.1mhsinpghgl有：sin9.810000.5sin300.11470Papglh2-16解：1mh，0.8mb，12mh绘制压强分布图12mh时，作用于挡板的压力的作用点距离池底的距离：mhhhhhhhe44.0122122231231111轴位于作用点下方，即可自动开启即0.44yem时，即可自动开启。2-17解：1mb，45，13mh，12mh图解法1：绘制压强分布图压力分为两部分：21211129.8100032116.932sin452sin45hhPSbghhbkN作用方向垂直于闸门指向右。作用点：12120.943sin45hhymρgh1ρg(h1-h)222129.81000322127.72sin45sin45hPSbghhbkN作用方向垂直于闸门指向右。作用点：12212.83sin452sin45hhym总压力大小：126.9327.7234.65PPPkN总压力作用方向垂直于闸门指向右。根据合力矩定理：1122PyPyPy有作用点：11226.930.9427.722.832.4534.65PyPyymP图解法1图解法2图解法2：绘制压强分布图左侧：2111119.810003162.372sin452sin45hPSbghbkN作用方向垂直于闸门指向右。作用点：112232.833sin453sin45hym2222219.810002127.722sin452sin45hPSbghbkN作用方向垂直于闸门指向左。ρg（h1-h2）S1S2P1P2ρgh1ρgh2yyxx作用点：12213123.30sin453sin45sin453sin45hhym总压力大小：1262.3727.7234.65PPPkN总压力作用方向垂直于闸门指向右。根据合力矩定理：1122PyPyPy有作用点：112262.732.8327.723.302.4534.65PyPyymP2-18解：总压力大小为：24cPghD压力作用点距离形心C的距离为：cecIyyA将44264512cDDI，sincchy，214AD带入，有：422sin5121128sin4eccDDyhhD总压力对轴的力矩：2421sinsin4128512eccDgDMPyghDhM与hc无关。2-20解：1.2bm，12.8hm，21.6hm绘制压强分布图，压强分布图为一个矩形总压力大小：ρg（h1-h2）12210009.82.81.61.61.222.58PSbghhhbkN总压力的作用点距离转轴N点距离：2111.60.822ehm把挡板关紧需要施加给转轴的力矩：22.580.818.06MPem2-21解：1.0bm，122.0hhm，45绘制压强分布图作用在AB板上的压力大小：1112110009.82119.62PSbghhbkN作用方向水平向右作用在BC板上的压力大小：222112110009.82222183.22sin2sin45hPSbghhhbkN作用方向垂直于BC面，与水平方向成45°夹角，向右。折板ABC受到的静水总压力：12PPP总压力大小：222212122cos(180)19.683.2219.683.2cos13598PPPPPkN2-22解：1.0bm，45，3.0hm绘制压强分布图ρg（h1+h2）ρgh1ρgh1平面AB所受水的压力：113110009.8362.42sin2sin45hPSbghbkN压力作用点距离B点距离：1131.413sin3sin45hem作用方向：垂直于AB面指向左。支杆的支撑力T的作用点D距离B点距离：32.122sin2sin45hym平面AB静止，则对于B点的合力矩为0有：0MPeTy有：62.41.4141.52.12PeTkNy2-24解：0137.37pkPa，98.07apkPa，2abm，121llm液面上的相对压强：0137.3798.0739.3apppkPakPa相对压强为0的自由液面距离液面距离：339.310410009.8phmg绘制压强分布图ρghyx11sin601sin6044.87hlhm21()sin60(12)sin6046.60hlahm作用于AB面上的压强大小：12110009.8(4.876.60)2222522ghghPSbabkN作用点距离B点的距离：mhhhhae95.087.460.687.4260.6322312122-25解：2-26解：4bm，45，2rm绘制水平作用力的静水压强分布图，闸门AB受到垂直分力的压力体hyh1h2ρgh1ρgh2PzPzPzsin2sin451.41hrm闸门AB受到的水平压力：1110009.81.411.41439.022xPSbghhbkN水平分力方向：水平向右压力体的体积：2231(sin45)36024513.14221.41sin4542.303602ABCVSbrrhbm闸门AB受到的垂直分力：10009.82.322.5zPgVkN垂直分力方向：竖直向上闸门AB受到的总压力：222239.022.545.0xzPPPkN压力作用方向和水平方向角度：22.53039.0zxParctgarctgP方向指向右习题【3】3-6解：