流体力学第二版课后习题答案DOC

第一章习题答案1.1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。1.2流体运动黏度的国际单位是：（a）（a）2/sm；（b）2/mN；（c）mkg/；（d）2/msN。1.3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。1.4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。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：100120mmHg13.33kPa16.00kPa舒张压：6090mmHg8.00kPa12.00kPa答：用国际单位制表示收缩压：100120mmHg13.33kPa16.00kPa；舒张压：6090mmHg8.00kPa12.00kPa。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0ypfy0zpfz即有：xyzfdxfdyfdzdp其中：zfg；22cosxfrx；22sinyfry故有：22dpxdxydygdz22202ppgzxy2202ppgzr当在自由面时，0pp，∴自由面满足2202zrg∴000ppgzzpgh上式说明，对任意点,,,xyzrz的压强，依然等于自由面压强0pg水深。∴等压面为旋转、相互平行的抛物面。答：最大为18.67rad/s时不致使水从容器中溢出。2.20装满油的圆柱形容器，直径D=80cm，油的密度=8013/mkg，顶盖中心点装有真空表，表的读值为4900Pa，试求：（1）容器静止时，作用于顶盖上总压力的大小和方向；（2）容器以角速度=20sr/旋转时，真空表的读值不变，作用于顶盖上总压力的大小和方向。ωDρ油解：（1）∵4.9vapppkPa∴相对压强4.9apppkPa224.94.90.82.4644DPpA（kN）负号说明顶盖所受作用力指向下。（2）当20r/s时，压强分布满足22202ppgzxy坐顶中心为坐标原点，∴,,0,0,0xyz时，04.9pkPa22202AAPpdApgzxydA22220002Dprdrdr222400228Dprr2240464pDD2240.8208014.90.846410003.98（kN）总压力指向上方。答：（1）容器静止时，作用于顶盖上总压力的大小为2.46kN，方向向下；（2）容器以角速度=20sr/旋转时，真空表的读值不变，作用于顶盖上总压力为3.98kN，方向指向上方。2.21绘制题图中AB面上的压强分布图。ABh1h2ABh2h1hAB解：ABρgh1ρgh1ρgh1ρgh2ABρg(h2-h1)ρg(h2-h1)ABρgh2.22河水深H=12m，沉箱高h=1.8m，试求：（1）使河床处不漏水，向工作室A送压缩空气的压强是多少？（2）画出垂直壁BC上的压强分布图。ABCHh解：（1）当A室内C处的压强大于等于水压时，不会发生漏水现象。∴12117.684CppgkPa（2）BC压强分布图为：BC17.6530答：使河床处不漏水，向工作室A送压缩空气的压强是117.684kPa。2.23输水管道试压时，压力表的读值为8.5at，管道直径d=1m，试求作用在管端法兰堵头上的静水总压力。d解：228.598.0710001654.744PpADp（kN）答：作用在管端法兰堵头上的静水总压力为654.7kN。2.24矩形平板闸门AB，一侧挡水，已知长l=2m，宽b=1m，形心点水深ch=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。lbα