流体力学第二版课后习题答案

第一章习题答案选择题（单选题）1.1按连续介质的概念，流体质点是指：（d）（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。1.2作用于流体的质量力包括：（c）（a）压力；（b）摩擦阻力；（c）重力；（d）表面张力。1.3单位质量力的国际单位是：（d）（a）N；（b）Pa；（c）kgN/；（d）2/sm。1.4与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：（b）（a）剪应力和压强；（b）剪应力和剪应变率；（c）剪应力和剪应变；（d）剪应力和流速。1.5水的动力黏度μ随温度的升高：（b）（a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不定。1.6流体运动黏度的国际单位是：（a）（a）2/sm；（b）2/mN；（c）mkg/；（d）2/msN。1.7无黏性流体的特征是：（c）（a）黏度是常数；（b）不可压缩；（c）无黏性；（d）符合RTp。1.8当水的压强增加1个大气压时，水的密度增大约为：（a）（a）1/20000；（b）1/10000；（c）1/4000；（d）1/2000。1.9水的密度为10003kg/m，2L水的质量和重量是多少？解：10000.0022mV（kg）29.80719.614Gmg（N）答：2L水的质量是2kg，重量是19.614N。1.10体积为0.53m的油料，重量为4410N，试求该油料的密度是多少？解：44109.807899.3580.5mGgVV（kg/m3）答：该油料的密度是899.358kg/m3。1.11某液体的动力黏度为0.005Pas，其密度为8503/kgm，试求其运动黏度。解：60.0055.88210850（m2/s）答：其运动黏度为65.88210m2/s。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/ms，求油的动力黏度。UGGTFs0.6mm20°解：平板受力如图。GTNUs沿s轴投影，有：sin200GTsin20UTAG∴32sin2059.807sin200.6105.0100.60.40.84GUA（kgms）答：油的动力黏度25.010kgms。1.13为了进行绝缘处理，将导线从充满绝缘涂料的模具中间拉过。已知导线直径为0.8mm；涂料的黏度=0.02Pas，模具的直径为0.9mm，长度为20mm，导线的牵拉速度为50/ms，试求所需牵拉力。20mmUUττ005mm解：5010000.02200.90.82U（kN/m2）330.8102010201.01Tdl（N）答：所需牵拉力为1.01N。1.14一圆锥体绕其中心轴作等角速度旋转=16/rads，锥体与固定壁面间的距离=1mm，用=0.1Pas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。HRδω解：选择坐标如图，在z处半径为r的微元力矩为dM。zxyoθ32222cosrrdzrHRdMdArdzrH其中rzRH∴2233302HHRRMzdzHH3222RHR32230.1160.30.50.3211039.568（Nm）答：作用于圆锥体的阻力矩为39.568Nm。1.15活塞加压，缸体内液体的压强为0.1Mpa时，体积为10003cm，压强为10Mpa时，体积为9953cm，试求液体的体积弹性模量。解：6100.1109.9p（Mpa）66995100010510V（m3）69669.9101.9810510100010pKVV（pa）答：液体的体积弹性模量91.9810Kpa。1.16图示为压力表校正器，器内充满压缩系数为k=4.75×10-10Nm/2的液压油，由手轮丝杠推进活塞加压，已知活塞直径为1cm，丝杠螺距为2mm，加压前油的体积为200mL，为使油压达到20Mpa，手轮要摇多少转？d解：∵VVKp∴106664.75102001020101.910VKVp（m3）设手轮摇动圈数为n，则有24ndlV6222341.910412.10110210Vndl圈即要摇动12圈以上。答：手轮要摇12转以上。1.17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83m，加温前后温差为50℃，在其温度范围内水的膨胀系数V=0.00051/℃。求膨胀水箱的最小容积。散热器锅炉解：∵VVVT∴0.000518500.204VVVT（m3）答：膨胀水箱的最小容积0.204m3。1.18钢贮罐内装满10℃的水，密封加热到75℃，在加热增压的温度和压强范围内，水的热膨胀系数V=4.1×10-4/℃，体积弹性模量k=2×1092/mN，罐体坚固，假设容积不变，试估算加热后罐壁承受的压强。解：∵VVVT∴自由膨胀下有：VVTV又∵pKVV∴494.110210751053.3VVpKKTV（Mpa）加热后，钢罐内的压强为053.3pppMpa。设00p（表压强）。答：加热后罐壁承受的压强是53.3Mpa。1.19汽车上路时，轮胎内空气的温度为20℃，绝对压强为395kPa，行驶后轮胎内空气的的温度上升到50℃，试求这时的压强。解：设满足理想气体方程，则有：1223952732027350VpVpVRT假设12VV，可解得2323395435.4293pp（kPa）答：这时的压强为435.4kPa。第二章习题答案选择题（单选题）2.1静止流体中存在：（a）（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。2.2相对压强的起算基准是：（c）（a）绝对真空；（b）1个标准大气压；（c）当地大气压；（d）液面压强。2.3金属压力表的读值是：（b）（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。2.4某点的真空度为65000Pa，当地大气压为0.1MPa,该点的绝对压强为：（d）（a）65000Pa；（b）55000Pa；（c）35000Pa；（d）165000Pa。2.5绝对压强absp与相对压强p、真空度Vp、当地大气压ap之间的关系是：（c）（a）absp=p+Vp；（b）p=absp+ap；（c）Vp=ap-absp；（d）p=Vp+Vp。2.6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：（c）321水汞（a）1p2p3p；（b）1p=2p=3p；（c）1p2p3p；（d）2p1p3p。2.7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,Ap-Bp为：（b）ABhp（a）13.33kPa；（b）12.35kPa；（c）9.8kPa；（d）6.4kPa。2.8露天水池，水深5m处的相对压强为：（b）（a）5kPa；（b）49kPa；（c）147kPa；（d）205kPa。2.9垂直放置的矩形平板挡水，水深3m，静水总压力P的作用点到水面的距离Dy为：（c）yD3m（a）1.25m；（b）1.5m；（c）2m；（d）2.5m。2.10圆形水桶，顶部及底部用环箍紧，桶内盛满液体，顶箍与底箍所受张力之比为：（a）（a）1/2；（b）1.0；（c）2；（d）3。2.11在液体中潜体所受浮力的大小：（b）（a）与潜体的密度成正比；（b）与液体的密度成正比；（c）与潜体淹没的深度成正比；（d）与液体表面的压强成反比。2.12正常成人的血压是收缩压100~120mmHg，舒张压60~90mmHg，用国际单位制表示是多少Pa?解：∵1mm3101.32510133.3760Pa∴收缩压：100120mmHg13.33kPa16.00kPa舒张压：6090mmHg8.00kPa12.00kPa答：用国际单位制表示收缩压：100120mmHg13.33kPa16.00kPa；舒张压：6090mmHg8.00kPa12.00kPa。2.13密闭容器，测压管液面高于容器内液面h=1.8m，液体的密度为850kg/m3，求液面压强。p0h解：08509.8071.8aappghp相对压强为：15.00kPa。绝对压强为：116.33kPa。答：液面相对压强为15.00kPa，绝对压强为116.33kPa。2.14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。p0A1.5m0.4m解：01.1apppg49001.110009.807ap5.888ap（kPa）相对压强为：5.888kPa。绝对压强为：95.437kPa。答：水面相对压强为5.888kPa，绝对压强为95.437kPa。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。1m1m3m3m3m1m解：（1）总压力：433353.052ZPApg（kN）（2）支反力：111333R总水箱箱980728274.596W箱kNW箱不同之原因：总压力位底面水压力与面积的乘积，为压力体g。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353.052kN，4个支座的支座反力是274.596kN。2.16盛满水的容器，顶口装有活塞A，直径d=0.4m，容器底的直径D=1.0m，高h=1.8m，如活塞上加力2520N（包括活塞自重），求容器底的压强和总压力。DdGAh解：（1）容器底的压强：2252098071.837.7064DAppghd（kPa）（相对压强）（2）容器底的总压力：223137.7061029.61444DDDPApDp（kN）答：容器底的压强为37.706kPa，总压力为29.614kN。2.17用多管水银测压计测压，图中标高的单位为m，试求水面的压强0p。水Δ3.0p0水Δ1.4Δ2.5Δ1.2Δ2.3汞解：043.01.4ppg52.51.43.01.4Hgpgg2.31.22.51.22.51.43.01.4aHgHgpgggg2.32.51.21.42.53.01.21.4aHgpgg2.32.51.21.413.62.53.01.21.4apgg265.00ap（kPa）答：水面的压强0p265.00kPa。2.18盛有水的密闭容器，水面压强为0p，当容器自由下落时，求水中压强分部规律。p0g解：选择坐标系，z轴铅垂朝上。由欧拉运动方程：10zpfz其中0zfgg∴0pz，0p即水中压强分布0pp答：水中压强分部规律为0pp。2.19圆柱形容器的半径R=15cm，高H=50cm，盛水深h=30cm，若容器以等角速度绕z轴旋转，试求最大为多少时不致使水从容器中溢出。hHωDz解：建立随圆柱容器一起转动的坐标系oxyz，o点在水面最低点。则有：0xpfx0