解:5.882106(m/s)解:5.882106(m/s)第一章习题答案选择题（单选题）按连续介质的概念,（a）流体的分子；流体质点是指：（d）（b）流体内的固体颗粒；（c）几何的点；（d）几何
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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）1.3（a）压力；（b）摩擦阻力；（C）重力；（d）表面张力。单位质量力的国际单位是：（d）(a)N；(b)Pa；(c)N/kg；(d)m/s2。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。1.51.6水的动力黏度卩随温度的升高：（b）（a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不定。流体运动黏度的国际单位是：（a）222(a)m/s；(b)N/m；(c)kg/m；(d)Ns/m。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■PRT。1.8当水的压强增加1个大气压时，水的密度增大约为:(a)1.9解:mV10000.0022(kg)1/2000。(a)1/20000；(b)1/10000；(c)1/4000；(d)3水的密度为1000kg/m,2L水的质量和重量是多少?2L水的质量是2kg，重量是19.614N。Gmg29.80719.614(N)答：1.10体积为0.5m3的油料，重量为4410N,试求该油料的密度是多少?mG/g4410/9.807CCCCLCa,解:—899.358（kg/m）VV0.5答：该油料的密度是899.358kg/m3。31.11某液体的动力黏度为0.005Pas，其密度为850kg/m，试求其运动黏度。850答：其运动黏度为5.882106m2/s。m/s，求油的动力黏度。FS1.12有一底面积为60cmX40cm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0.840\6Jmtmi20°解：平板受力如图。沿S轴投影，有:sin20oT0UAGsin20oGsin20o59.807sin20o0.6100.60.40.84答：油的动力黏度OS5.01021.13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50m/s，试求所需牵拉力。20mm-U解:U0.0250“00020（kN/m2）0.90.8/2330.8102010201.01（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=16rad/s，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=0.5mo求作用于圆锥体的阻力矩。解：选择坐标如图，在//i'i1.1、严'.■■■J*o”rdzdMdAr2r3cosr其中％zH...M0HjzH3——R3Jh2R22一0.1160.33Jo.520.322110339.568(Nm)答：作用于圆锥体的阻力矩为39.568Nm。4答：作用于圆锥体的阻力矩为39.568Nm。431.15活塞加压，缸体内液体的压强为0.1Mpa时，体积为1000cm，压强为10Mpa时,995cm3，试求液体的体积弹性模量。解:6100.1109.9(Mpa体积为99510001065106(m)pV/V5黑；0：106侦109(pa)答：液体的体积弹性模量9K1.98109pa。1.16图示为压力表校正器，器内充满压缩系数为k=4.75X10-10m2/N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?解：•••KVKV4.751010200106201061.9106(m*)设手轮摇动圈数为则有n—d2l412.10圈1.910611022103即要摇动12圈以上。答：加热后罐壁承受的压强是53.3Mpa。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8m3，加温前后温差为50C，在其温度范围内水的膨胀系数V=0.00051/C。求膨胀水箱的最小容积。解:V.VVvVT0.000518500.204(m?)答：膨胀水箱的最小容积0.204m3。1.18钢贮罐内装满10C的水，密封加热到75C,热膨胀系数V=4.1X10-4/C，体积弹性模量不变，试估算加热后罐壁承受的压强。VjVT解:•••自由膨胀下有:在加热增压的温度和压强范围内，水的92k=2x10N/m，罐体坚固，假设容积又•••KPV.-V4T4.1109ooz--X210751053.3(Mps)加热后,钢罐内的压强为PPoP53.3Mpa设P00(表压强)。1.19汽车上路时，轮胎内空气的温度为20C,的温度上升到50C，试求这时的压强。pVT323解：设满足理想气体方程，则有:假设ViV2，可解得PP2绝对压强为395Vi27320395——435.4293395kPa,行驶后轮胎内空气的p2V227350(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）（C）压应力和剪应力；（d）压应力、拉应力和剪（a）压应力；（b）压应力和拉应力;应力。2.2相对压强的起算基准是：（C）1个标准大气压;（a）绝对真空；（b）（C）当地大气压；（d）液面压强。2.3金属压力表的读值是:(b)2.42.52.6（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。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。绝对压强Pabs与相对压强P、真空度PV、当地大气压Pa之间的关系是：（C）（a）Pabs=P+Pv；（b）p=Pabs+Pa；（C）Pv=Pa-Pabs；（d）p=Pv+Pv。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）(a)Pi>P2>P3；(b)Pl=P2=P3；(c)Pl
P2>P3；(b)Pl=P2=P3；(c)Pl0）的流线。解:dxuxdyUy二bdxadybxayc为线性方程答：流线方程为bxay3.11已知平面流动的速度场为uxcy22xy程并画出若干条流线。解:•••空dyuxUy••-cxdxcydy0222xyc为圆心在0,0的圆族。cx—，其中c为常数。试求流线方y答：流线方程为x2y2c2，为圆心在0,0的圆族。0答：流线方程为x2y2c2，为圆心在0,0的圆族。03.12画出已知平面流动的速度场为u=(4y6x)tiKxw4区间穿过x轴的4条流线图形。(6y9x)tj。求t=1时的流线方程，并解:dx4y6xtdy6y9xt当t1秒时,6y9xdx4y6x32y3xdx22y3xy0•••3x2yc过1,0的流线为：3x2y3过2,0的流线为：3x2y6过3,0的流线为：3x2y9过4,0的流线为：3x2y12t=1时的流线方程为3x2yc。3dx2dy0答:3.13不可压缩流体,/八2Ux=2XUx=xt下面的运动能否出现(是否满足连续性条件)？2y；2y；Uy=x3x(y22y)2Uy=xtytux=y2xz;Uy2yz2122xyz；Uz=2xz解：(1)•••且x2y2•••不能出现。•••能出现。UxUyUz(3)xyz2z2zx2zx2z0•••不能出现。3.14已知不可压缩流体平面流动,y方向的速度分量为2、Uy=y-2x+2y。试求速度在x方向的分量Ux解:Uxuy—0yUxx22y•-Ux22yxc2x2xycy答：速度在x方向的分量u2x2xycyo3.15在送风道的壁上有一面积为0.42m的风口，试求风口出流的平均速度4m3/s2.孔口30°解:•••Q1Q2Q3其中：Q14ni/s,Q2•-Q342.51.5（m/s）Q3AVsin30o10.4—V1.52•V7.5(m/s)0.2答：风口出流的平均速度V7.5m/so2.5m3/s223.16求两平行平板间，流体的单宽流量，已知速度分布为U=Umax[1y]。式中y=0为中心线，y=b为平板所在位置,Umax为常数。b解：单宽流量为：q1.0udyb2Umaxdy2umax3b—bu-"^^max3答：两平行平板间，流体的单宽流量为-bu33.17下列两个流动，哪个有旋？哪个无旋？哪个有角变形？哪个无角变形?max°Ux=-ay,Uy=ax；Uz=0cy，UycxUx=22=22Xyxya、c是常数。1UyUx1t—aa2xy21UyUx1yxxy2xy21UyUx解：（1）a式中Uz=0有旋。0无角变形。cx22y2x22cxycx22^2y2cy222xyc22cx2Cy2cx222Xy无旋（不包括奇点（0,0））°1Uyyxxy2匚c22Ux12cyxy22222y2xyx22Cyx22y0存在角变形运动。3.18已知有旋流动的速度场ux=2y+3z，Uy=2Z+3x，uz=2x+3y。试求旋转角速度和角变形速度。解:UzUyUxUzUyUx1UyUxyxxy2xy1UzUxzxxz2xz1UzUyzyyz2yzxy2y2z2答：旋转角速度z1，角变形速度yxzx第四章习题答案选择题（单选题）4.1等直径水管，数有以下关系：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（C）(a)pi=p2;(b)P3=P4；（c）乙+止=22+理；（d）乙3+卫=乙4+匹。ggg4.2伯努利方程中z2PV十一/、++表示：(a)g2g（c）单位体积流体具（a）单位重量流体具有的机械能；（b）单位质量流体具有的机械能；有的机械能；（d）通过过流断面流体的总机械能。(c)4.3水平放置的渐扩管，如忽略水头损失，断面形心点的压强，有以下关系:11P122P2不定。(a)pi>p2；(b)pi=p2;(c)pid2解：QHg1hp其中:0.95;Kdihp0.15（m）Hg1hp|[729.8074,——0.03594空10.10.950.03591000J13.6——10.15V8500.0511575（m/s）51.2（l/s）答：此时管中流量Q51.21/s。4.12水箱中的水从一扩散短管流到大气中，直径di=100mm该处绝对压强P1=0.5大气压,直径d2=150mn,试求水头H，水头损失忽略不计。解：（1）以出水管轴线为基准面，列管径2P11V12gP2g22V21.0，P20,P10.52V12V22Pi•••V；d2d1250.663103101.325V24.994(m/s)d1d2di与d2处的伯努利方程，可得:101.32550.663kPa101.32540.15,10.1从液面到短管出口列能量（伯努利）方程。2V22g1.27(m)29.807H1.27n。答：水头4.13离心式通风机用集流器A从大气中吸入空气，直径d=200mm处接一根细玻璃管，已知管中的水上升H=150mm求进气流量（空气的密度=1.29kg/m3）。解：以集流器轴线的水平面为基准面，从距进口一定距离的水平处列到测管处的伯努利方程，可得：Pa2PhVg2g不计损失，取1.0fPaPh其中Pa0，则Ph^F"07!!47.76（m/s）Q3QvA47.76—0.221.5（m/s）4di=d2=1mT,排风口直径答：进气流量Q1.5m/s。4.14一吹风装置，进排风口都直通大气，风扇前、后断面直径d3=0.5m，已知排风口风速V3=40m/s，空气的密度=1.29kg/m3，不计压强损失，试求风扇前、后断面的压强p1和p2。—一d1i-儿…】5.d21一一一_,d3■-厂"JV1匕.--—■'-t解：以过轴线的水平面为基准面，以d2及d3截面列伯努利方程:其中P30,V3P240.2•-P2-V3从大气到其中122/2?P3(m/s),d1断面，列伯努利方程:0■Pag1.0,V2V3d31.0,Pa02—V121.29答：风扇前、后断面的压强P1d3d21.29402吋967.5(Pa)1.0（相对压强）4020.51.064.5Pa,4.15两端开口的等直径U柱振荡，水头损失忽略不计,21V12g,V1daV3d2P264.5(Pa)967.5Pa。形管，管内液柱长度为L，使液面离开平衡位置而造成液求液柱的振荡方程解：取0-0断面为基准面，由非恒定流的伯努利方程:ZiP12ui2gZ2P22u2-Z1z,Z2PiP20,U1U2dl2gzL•/u乙tdzdtd2zdt2ccost,zz0cosz0sin梓t-答：液柱的振荡方程zft喷嘴出口直径d=30mm出口水流速4.16水力采煤用水枪在高压下喷射强力水柱冲击煤层,度v=54m/s，求水流对煤层的冲击力。厶-解：取控制体如图，受力如图。V2Pa■-FQvV1——FPa10005422.061（kN）4水流对煤层的作用力与F构成作用力与反作用力，大小为2.061kN，方向向右。答：水流对煤层的冲击力F2.061kN,方向向右。4.17水由喷嘴射出，已知流量Q=0.4m3/s，主管直径D=0.4m/s，喷口直径d=0.im，水头损失不计，求水流作用在喷嘴上的力。解：(1)取过轴线的水平面为基准面,列螺栓断面与出口断面的伯努利方程:•-Pl2v22v12V1V21000A2PLg21V12?22V22?虫d22250.933.181291.854(kPa)0.440.420.440.12(2)取控制体如图所示,P1V13.18(m/s)50.93(m/s)列动量方程。P2•-v2Qv2v1P1A,FQv21291.8540^10.450.933.18143.239（kN）答：水流作用在喷嘴上的力为143.239kN。34.18闸下出流，平板闸门宽b=2m闸前水深hi=4m闸后水深h2=0.5m,出流量Q=8m/s,不计摩擦阻力，试求水流对闸门的作用力，并与按静水压强分布规律计算的结果相比较。解：(1)由连续方程Qhlbv1h2bv21（m/s）V2h2b820.58（m/s）(2)由动量方程，取控制体如图。P1V1QV2V1PiAP2A2FV1V1h1bh2g3gh2bQv2v1h22h；2gbQV2V110009.807(kN)210009.8073.522120.14(kN)98.461F静一40.52答：水流对闸门的作用力F98.46kN,按静水压强分布规律计算的结果F静120.14kNo0.5m，该断面上4.19矩形断面的平底渠道，其宽度B为2.7m，渠底在某断面处抬高（1）渠道的流游的水深为2m下游水面降低0.15m，如忽略边壁和渠底阻力，试求:量；（2）水流对底坎的冲力。m,m*解：（1）以上游渠底为基准面，列上、下游过水断面的能力方程:Z121V,2gZ2旦22V22g其中：P1P2Pa0,Z12.0m,z22.00.151.85mh1QBh1V2A2Bh22.0m,h22.00.150.51.35m22•••V；V12Q2ZiZ22g2gziZ2ViV2Bh22.71.358.473,、(m/s)9.8070.1521.35//2A2QBh1Bh28.472.728.471.57(m/s)2.71.352.32(m/s)(2)取控制体如图，列动量方程P1P2V1V2QV2PiAP2A2F-FP1A1P2A2V2V1「BgBV2V1gBhh；V2V110009.8072.71352-—10008.472.321.57yx322yx32222.48(kN)答：(1)渠道的流量Q8.47rm/s;(2)水流对底坎的冲力F22.48kN。4.20下列不可压缩流体、平面流动的速度场分别为:(J)Ux=y；Uy=XUx=xy；Uy=xyux=x2y2x；试判断是否满足流函数Uy=(2xy和流速势y)的存在条件，并求xy11z2yUxyd速数cxUxUyxyUxUyy又•••x12x2uy0,满足连续方程,存在。又•••z流函数解得:Ux11，有旋，故不存在。2xUyxxdxydy流动不存在。2x10，故流速数存在。_Uyx与势函数x,yUx2y2y0，有旋，故存在势函数。满足:Uxx2Uy2xyy21xy—x0,-0,-又可解得:2xyxyx2xdedxdedy2xy12yUyCoCo3yxy2xy2xydey忑3yxyCiUo=8Om/s，试求：（1）流函数；（2）4.21已知平面流动的速度为直线分布，若yo=4m流动是否为有势流动。o解：已知Uxey，当yyo4m,Ux80m/s。•-e20(s-1),Ux由连续性条件：一虫xUyuy—0y-dxxUydxuxdyOdx20ydy10y20。10y21Uyz•••流动有旋。Ux1o2010(s-1)2答：（1）流函数10y；（2）流动有旋。4.22已知平面无旋流动的速度为速度势2x~~2x—，试求流函数和速度场。y解:Ux2x24x2222Xy4xy22y2x2y22Uy4xy2x-dxx4xydx2x22yconstx4xy:2yydxx2y2dy22y22xyconstxconst2y22xy2y22xy4xy2yconstdx2xy22xy.—dyy2c2x2xyy亠.22dyxydy0202答：流函数0；速度场uxHYPERLINK\l"bookmark552"\o"CurrentDocument"c22HYPERLINK\l"bookmark568"\o"CurrentDocument"2xyHYPERLINK\l"bookmark273"\o"CurrentDocument"222xy4xy222。xy4.23已知平面无旋流动的流函数xy2x3y10,试求速度势和速度场。解:UxUy答:4.24解:4.25Uxx3xx,ydedy3xy23x2y;已知平面无旋流动的速度势UxUy_y_2x2yx无穷远处有一速度为12y2yUx2yy23x2yUyaretanx—22xyUo的均匀直线来流,，试求速度场。坐标原点处有一强度为q的汇流，试求两个流动叠加后的流函数，驻点位置以及流体流入和流过汇流的分界线方程。解：无穷远均匀直线流的速度势为：在x方向的流速为U0，y方向为零。UoX，在原点的汇流为：20。0。12U0XUoy_q2qI22—InXy42UUoyyarctan—X零流线方程:Uoyqy—arctan—X驻点位置:y0,xXsU0_q2U0_q2X2yXy0,xxs•••过Xs，0的流线方程为即U0yqy——arctan—2X答：流函数U0y方程U0yXs~2XsXsq2U0qy—arctan丄，驻点位置x2Xq丸，流体流入和流过汇流的分界线qy——arctan—2X
浙公网安备 33021202002483