流体力学课后作业

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4-5为什么溢流阀在调压弹簧的预压缩量一定时,进口压力会随着流量的变化而有所波动?
解:溢流阀出口接油箱,则其进出口压差为其进口压力,由孔口流量方程 可知,在面积不变,即弹簧压缩量不变时,流量增大,其进口压力会增加。
4-6减压阀的出口压力取决于什么?其出口压力为定值的条件是什么?
解:
减压阀出口压力取决于负载压力的大小:负载压力小于其调定压力时,出口压力为负载压力;负载压力大于其调定压力时,出口压力为其调定值。
解:
2图示系统为一个二级减压回路,活塞在运动时需克服摩擦阻力F=1500N,活塞面积A=15cm2,溢流阀调整压力py=45×105Pa,两个减压阀的调定压力分别为pj1=20×105Pa和pj2=35×105Pa,管道和换向阀的压力损失不计。试分析:
1)当DT吸合时活塞处于运动过程中,pB、pA、pC三点的压力各为多少?
4某液压泵的输出油压p=10MPa,转速n=1450r/min,排量V=100mL/r,容积效率ηv=0.95总效率η=0.9,求泵的输出功率与电动机驱动功率。
二、作业题
2-9某液压泵的最大工作压力p=10MPa,电机转速n=1450r/min,排量V=17.6mL/r,容积效率ηv=0.90总效率η=0.8,求电动机驱动功率
危害:容积缩小p↑高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出,使轴和轴承受很大冲击载荷,泵剧烈振动,同时无功损耗增大,油液发热。
容积增大p↓形成局部真空,产生气穴,引起振动、噪声、汽蚀等
总之:由于困油现象,使泵工作性能不稳定,产生振动、噪声等,直接影响泵的工作寿命。
2液压泵的工作压力取决于什么?泵的工作压力与额定压力有何区别?
2如图所示两个结构相同相互串联的液压缸,无杆腔的面积A1=100*10-4m2,有杆腔的面积A2=80*10-4m2,缸1的输入压力p1=0.9MPa,输入流量q=12L/min,不计损失与泄漏,求

流体力学课后习题及答案

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第二章2-2解:由P gh ρ=得h 水 =Pg ρ水=3350101109.8⨯⨯⨯=5.1m 335010=3.21.6109.8Ph m gρ⨯==⨯⨯四氯化碳四氯化碳 335010=0.37513.6109.8Ph m g ρ⨯==⨯⨯水银水银2-3 解:(1)体积弹性模量 /dpEv d ρρ=+在重力场中流体的压强形式为:dpg dzρ=- d dp gdz Evρρρ∴=-=两边积分,带入边界条件:00,0,z p ρρ===0lnEvp Ev Ev ghρ∴=- 11222212.5*160N F *40000NF L L s F s ==⎛⎫=== ⎪⎝⎭题解:有杠杆原理知:F 所以: 6、如题2-6图所示,封闭容器中盛有ρ=800kg/3m的油,1300h mm =,油下面为水,2500h mm =,测压管中水银液位读数400hmm =,求封闭容器中油面上的压强p 的大小。

解:12g 0p h gh gh ρρρ++-=油水水银12g p gh h gh ρρρ=--水银油水333313.6109.840010109.8500100.8--=⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯-⨯=44.6110pa ⨯2-7:解:(1)、2224F gh s 10009.81001010101098Nρ--==⨯⨯⨯⨯⨯=2)m 121216G [s h h s h ]1000199109.81.95g Nρ-=⨯⨯=⨯⨯⨯=(-)+02h(3)因为在21h h -处谁对容器有向上的压力2-8,解:由同一液面压强相等可列:(0)()gh sin /6p(0)1239.21/^3p p h l kn m θθπ===∴=液2-9 解:设A 点距左U 形管测压计水银页面高度为H 则B 点距右U 型管测压计水银高度为H+hB A B h gh g H h gh gh gh m ag ρρρρρρA P -P -+P P -P =-=-⨯⨯P 水水水水则(+)=则()=(13600-1000)9.80.3=370442.10,解:选取右侧U 形管汞柱高作为等压面,有:1132()m B P g h h gh gh gh p ρρρρ++-+=+酒汞汞水B p 42.7410pa =-⨯2-11解:左边液面压强与右边液面压强相等知,.66g .66.89g .82g .8211g ⨯+-⨯=⨯+-⨯未知水未知水)()(ρρρρ解得333102.31m kg 103.85⨯=⋅⨯=-未知ρ3m kg -⋅2-12 解:设左支管液面到另一液体分界面的距离为1h ,右支管为2h ,则有:1112222P gh P gh gh ρρρ+=++或121122121221()()P P g h h ghP P gh gh ghρρρρρρ-=--+-=-+=-得 1221()P P h gρρ-=-2-13解:gh P gh ρρ+=水水银P=gh gh ρρ∴-水银水127400.07891.8F PS N∴==⨯=2-14解:以闸门与液面交点为O 点,沿闸门向下方向建立坐标S ,取微元ds ,在面积bds 内,液体压力对链轴取矩()()0.2sin600.2dM ghbds s g s sdsρρ=-+=-+ 所以)0sin 600.2Mgb s sds ρ=-+Q对链轴取矩)cos600.2Q M Q =由力矩平衡得 0Q M M +=化简)1.*1.9320.302Q -=得 26778Q N=()()D 33352.151y y *1132***2*4121232,8832**10*10*12*89.6*10xcC c xc cD c I y sI b a y s d y F g h s ρ=+==========题解:依题意知又即:*16、一个很长的铅垂壁面吧海水和淡水隔开,海水深7m ;试确定淡水多深时壁面所受液体作用力合力为零。

流体力学课后答案

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第一章 流体及其物理性质1-1 已知油的重度为7800N/m 3,求它的密度和比重。

又,0.2m 3此种油的质量和重量各为多少?已已知知::γ=7800N/m 3;V =0.2m 3。

解析:(1) 油的密度为 3kg/m 79581.97800===gγρ; 油的比重为 795.01000795OH 2===ρρS (2) 0.2m 3的油的质量和重量分别为 kg 1592.0795=⨯==V M ρN 15602.07800=⨯==V G γ 1-2 已知300L(升)水银的质量为4080kg ,求其密度、重度和比容。

已已知知::V =300L ,m =4080kg 。

解析:水银的密度为 33kg/m 13600103004080=⨯==-V m ρ 水银的重度为3N/m 13341681.913600=⨯==g ργ水银的比容为 kg /m 10353.7136001135-⨯===ρv1-3 某封闭容器内空气的压力从101325Pa 提高到607950Pa ,温度由20℃升高到78℃,空气的气体常数为287.06J/k g ·K 。

问每kg 空气的体积将比原有体积减少多少?减少的百分比又为多少?已已知知::p 1=101325Pa ,p 2=607950Pa ,t 1=20℃,t 2=78℃,R =287.06J/k g ·K 。

解析:由理想气体状态方程(1-12)式,得 kg /m 83.0101325)27320(06.2873111=+⨯==p RT v kg /m 166.0607950)27378(06.2873222=+⨯==p RT v kg /m 664.0166.083.0321=-=-v v%80%10083.0166.083.0%100121=⨯-=⨯-v v v每kg 空气的体积比原有体积减少了0.664m 3;减少的百分比为80%。

1-4 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,使水有膨胀的余地。

流体力学课后习题答案

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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 )kg N /;(d )2/s m 。

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ν的国际单位是:(a )(a )2/s m ;(b )2/m N ;(c )m kg /;(d )2/m s N ⋅。

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RT p=ρ。

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: 10000.0022m V ρ==⨯=(kg )29.80719.614G mg ==⨯=(N )答:2L 水的质量是2 kg ,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: 44109.807899.3580.5m G g V V ρ====(kg/m 3) 答:该油料的密度是899.358 kg/m 3。

1.11 某液体的动力黏度为0.005Pa s ⋅,其密度为8503/kg m ,试求其运动黏度。

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得:T1 = t1 + 273 = 50 + 273 = 323K ,T2 = t2 + 273 = 78 + 273 = 351K
根据
p
=
mRT V
,有:
p1
=
mRT1 V1

p2
=
mRT2 V2
得: V2 V1
=
p1 p2
T2 T1
=
9.8067 104 5.8840 105
351 323
=
0.18
设管段长度 l,管段表面积: A = dl
单位长度管壁上粘滞力: = A u = dl u − 0 = 3.14 0.025 0.03
l y l
0.001
1-8 解: A = 0.8 0.2 = 0.16m2 ,u=1m/s, = 10mm , = 1.15Pa s
T = A u = A u − 0 = 1.15 0.16 1 = 18.4N
1
=
T1 b
=
A b
u
−0 −h
=
0.7 0.06b b
15 − 0 0.04 − 0.01
=
21N
/m,方向水平向左
下表面单位宽度受到的内摩擦力:
2
=
T2 b
=
Au−0 b h−0
=
0.7 0.06b 15 − 0
b
0.01− 0
= 63N
/m,方向水平向左
平板单位宽度上受到的阻力:
= 1 + 2 = 21+ 63 = 84N ,方向水平向左。
h1 = 5.6m
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 p6 = p5 ,6-7 是等压面,

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流体力学作业第一部分1.流体和固体的主要区别有哪些?答案:流体和固体的主要区别在于液体的易流动性,即固体具有抵抗一定量的拉力、压力和剪切力的能力;而流体可以抵抗压力,但不能承受拉力,特别是静止的流体不能抵抗剪切力,在切向力的作用下可以无限变形。

2.什么类型的力使流体变形?答案:使流体变形的主要力是剪切力,在剪切力作用下,流体可以无线变形。

3.理想流体的定义是什么?答案:理想流体是不考虑粘性、热传导、质量扩散等扩散特性的流体。

4. 完全气体的定义是什么?怎么用表达式表达?答案:符合气体状态方程:p=ρRT的气体为理想气体,其表达式就是p=ρRT 式中p——压强;ρ——密度;R——气体常数;T——温度。

5. 马赫数的定义是什么?超音速和亚音速的区别?能否多谈一些?答案:物体运动的速度与声速的比值叫做马赫数,用M表示。

当M>1时,即物体速度大于声速的时候为超声速,当M<1时,即物体的速度小于声速,此时为亚声速,马赫数为1时即为声速,马赫数大于五左右为超高声速。

在大多数情况下,对于马赫数M ≤0.3时,若密度的改变只有平均值的2%,那么气体的流动就认为是不可压缩的;一般来说,马赫数小于0.15时可以将此流动看作不可压缩流动来处理。

6. 层流和湍流的现象,能否描述一下?用什么来判断它们?答案:层流:流体只做轴向运动,而无横向运动,此时水在管中分层流动,各层之间互不干扰、互不相混。

湍流:水剧烈波动,断裂并混杂在许多小旋涡中,处于完全无规则的乱流状态。

比如自来水管中的自来水,当水龙头开的较小的时候为层流,当水龙头开的最大时的状态为湍流状态。

比如雷诺的实验中,当水速较小时染色水为一条直线,湍流时乱作一团。

判断的标准用雷诺数,根据雷诺数的大小来区分是层流还是湍流。

7. 粘度会引起流动产生什么?气体和液体中的粘度产生有什么区别吗?答案:粘度会使流体各层之间产生内摩擦力,引起能量的耗损。

液体的粘性主要是由分子内聚力决定的,即分子之间的引力;而气体的粘度主要是由分子的动量交换决定的。

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流体⼒学课后作业1.1 A pressure of 2?106N/m2 is applied to a mass of water that initially filled a 1,000cm3 volume. Estimate its volume after the pressure is applied.将2?106N/m2的压强施加于初始体积为1,000cm3的⽔上,计算加压后⽔的体积。

(999.1cm3)1.2 As shown in Fig.1-9, in a heating systemthere is a dilatation water tank. The whole volume ofthe water in the system is 8m3. The largesttemperature rise is 500C and the coefficient ofvolume expansion is αv=0.0005 1/K, what is thesmallest cubage of the water bank?如图1-10所⽰,⼀采暖系统在顶部设⼀膨胀⽔箱,系统内的⽔总体积为8m3,最⼤温升500C,膨胀系数αv=0.005 1/K,求该⽔箱的最⼩容积?(0.2m3) Fig. 1-9 Problem 1.21.3 When the increment of pressure is 50kPa, the density of a certain liquid is 0.02%. Find the bulk modulus of the liquid.当压强增量为50kPa时,某种液体的密度增加0.02%。

求该液体的体积模量。

( 2.5?108Pa)1.4 Fig.1-10 shows the cross-section of an oiltank, its dimensions are length a=0.6m, widthb=0.4m, height H=0.5m. The diameter of nozzleis d=0.05m, height h=0.08m. Oil fills to theupper edge of the tank, find:(1)If only the thermal expansioncoefficient αv=6.5?10-41/K of the oil tank isconsidered, what is the volume Fig.1-10 Problem 1.4of oil spilled from the tank when the temperature of oil increases from t1=-200C to t2=200C?(2)If the linear expansion coefficient αl=1.2?10-51/K of the oil tank is considered, what is the result in this case?图1-10为⼀油箱横截⾯,其尺⼨为长a=0.6m、宽b=0.4m、⾼H=0.5m,油嘴直径d=0.05m,⾼h=0.08m。

《流体力学》课后习题答案详解

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习题【1】1-1 解:已知:120t =℃,1395p kPa '=,250t =℃ 120273293T K =+=,250273323T K =+= 据p RT ρ=,有:11p RT ρ'=,22p RT ρ'= 得:2211p T p T '=',则2211323395435293T p p kPa T ''=⋅=⨯=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=10m 3,50T ∆=℃,0.0005V α=℃-1根据1V V V Tα∆=⋅∆,得:30.000510VVV Tα∆=⋅⋅∆=⨯⨯1-4 解:已知:419.806710Pa p '=⨯,52 5.884010Pa p '=⨯,150t =℃,278t =℃得:1127350273323T t K=+=+=,G =mg自由落体: 加速度a =g2227378273351T t K =+=+=根据mRTp V=,有:111mRT p V '=,222mRT p V '=得:421251219.8067103510.185.884010323V p T V p T '⨯=⋅=⨯='⨯,即210.18V V = 体积减小了()10.18100%82%-⨯=1-5 解:已知:40mm δ=,0.7Pa s μ=⋅,a =60mm ,u =15m/s ,h =10mm根据牛顿内摩擦力定律:uT Ayμ∆=∆ 设平板宽度为b ,则平板面积0.06A a b b =⋅=上表面单位宽度受到的内摩擦力:1100.70.06150210.040.01T A u b N b b h b μτδ-⨯-==⋅=⨯=--/m ,方向水平向左下表面单位宽度受到的内摩擦力: 2200.70.061506300.010T A u b N b b h b μτ-⨯-==⋅=⨯=--/m ,方向水平向左平板单位宽度上受到的阻力:12216384N τττ=+=+=,方向水平向左。

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1、1 A pressure of2106N/m2 is applied to a mass of wat er that initially filled a 1,000cm3 volume、Estimate itsvolume after the pressure isapplied、将2106N/m2得压强施加于初始体积为1,000cm3得水上,计算加压后水得体积。

(999、1cm3)1、2As shown in Fig、1-9,ina heatingsystemthere is a dilatationwatertank、The wholevolume ofthewater inthe system is8m3、Thelargest temperature rise is 500C and thecoefficient of volume expansion isv=0、00051/K,what is the smallestcubage of thewater bank?如图1-10所示,一采暖系统在顶部设一膨胀水箱,系统内得水总体积为8m3,最大温升500C,膨胀系数v=0、0051/K,求该水箱得最小容积?(0、2m3)Fig、1-9 Problem 1、21、3 When theincrement of pressure is 50kPa,the density of acertain liquid is 0、02%、Find thebulkmodulus of the liquid、当压强增量为50kPa时,某种液体得密度增加0、02%。

求该液体得体积模量。

( 2、5108Pa)1、4 Fig、1-10 shows the cross-section of anoiltank, its dimensions arelength a=0、6m, width b=0、4m,heightH=0、5m、The diameter of nozzle is d=0、05m, height h=0、08m、Oil fillsto the upper edge of thetank,find:(1)Ifonlythe thermal expansioncoefficientv=6、510-41/K of the oil tankis considered, wh at is thevolume Fig、1-10Problem1、4of oil spilledfrom the tank when the temperature ofoil increases from t1=-200C to t2=200C?(2)If thelinear expansion coefficientl=1、210-51/K of theoiltank is considered, what is the result inthiscase?图1-10为一油箱横截面,其尺寸为长a=0、6m、宽b=0、4m、高H=0、5m,油嘴直径d=0、05m,高h=0、08m。

由装到齐油箱得上壁,求:(1)如果只考虑油液得热膨胀系数v=6、510-41/K时,油液从t1=-200C上升到t2=200C时,油箱中有多少体积得油溢出?(2)如果还考虑油箱得线膨胀系数l=1、210-51/K,这时得情况如何?((1)2、49210-3m3(2)2、3210-3m3)1、5 A metallic sleeveglidesdown byselfweight, as shown in Fig、1-11、Oilof =310-5m2/sand=850kg/m3fills between the sleeve and spindle、The innerdiameterofthe sleeveisD=102mm, theouter diameter ofthe spindle is d=100mm,sleeve length is L=250mm,itsweightis 100N、Find the maximum velocity when the sleeve glides downfreely (neglect air resistance)、Fig、1-11 Problem 1、5 有一金属套由于自重沿垂直轴下滑,如图1-11所示。

轴与套间充满了=310-5m2/s、=850kg/m3得油液。

套得内径D=102mm,轴得外径d=100mm,套长L=250mm,套重100N。

试求套筒自由下滑时得最大速度为多少(不计空气阻力)。

(50 m/s)1、6The velocity distribution for flowof kerosene at 200C(=410-3N s/m2)betweentwowalls is given byu=1000y(0、01-y) m/s, where y is measuredinmetersand the spacing between the walls is 1 cm、Plotthe velocity distributionand determ inetheshear stress atthe walls、在200C时,煤油(=410-3N s/m2)在两壁面间流动得速度分布由u=1000y(0、01-y) m/s确定,式中y得单位为m,壁面间距为1cm。

画出速度分布图,并确定壁面上得剪应力。

(410-2Pa)1、7 As shown inFig、1-12,the velocity distributionforviscous flow between stationaryplatesis given asfollows:Fig、1-12Problem1、7If glycerinis flowing(T=200C)andthepressure gradient dp/dxis 1、6kN/m3,what is the velocityand shear stress a tadistance of12 mm fromthewall if thespacing By is 5、0 c m? What are the shearstressand velocityatthewall?如图1-12所示,两固定平板间粘性流动得速度分布由给出。

如果流体为甘油(T=200C)且压强梯度dp/dx为1、6kN/m3,间距By为5、0 cm,距平板12mm处得速度与剪应力为多少?平板处得剪应力与速度为多少?(u12=0、59m/s;τ12=20、8N/m2;u0=0;τ0=40、4N/m2)1.8What isthe ratio of the dynamic viscosityof airto thatofwaterat standard pressureand T=200C? Whatis the ratioof thekinematic viscosity ofairto waterfor thesame con ditions?在标准大气压、T=200C时,空气与水得动力粘度之比为多少?同样条件下它们得运动粘度之比又为多少?(A/W=0、0018;A/W=15、1)1、9 The device shown in Fig、1-13 consistsof adisk thatis rotatedbya shaft、The disk ispositioned very close to asolidboundary、Between thedisk and boundary is viscous oil、(1)If the disk is rotatedatarate of1rad/s,what will be the ratioof the shear stress in the oil atr=2cm toFig、1-13Problem1、9the shear stress atr=3cm?(2)If the rate of rotationis 2 rad/s, what isthe speed of oil incontactwith the disk at r=3cm?(3)If theoil viscosity is 0、01Ns/m2andthespacing y is2mm, whatis theshear stressforthecondition not ed in (b)?图1-13所示装置由绕一根轴旋转得圆盘构成。

圆盘放置在与固体边界很近得位置。

圆盘与边界间为粘性油。

(1)如果圆盘得旋转速率为1 rad/s,问半径为r=2cm与r=3cm处得剪应力之比为多少?(2)如果旋转速率为2rad/s,r=3cm处与圆盘接触得油层得速度为多少?(3)如果油得粘度为0、01Ns/m2、且间距y为2mm,(b)情况下得剪应力为多少?((1) 2:3;(2)6cm/s;(3)0、3Pa)1、10 Asshownin Fig、1-14,a conerotatesaround its vertical centeraxis at uniform velocity、The gap between two conesis=1mm、It filled with lubricant which μ=0、1Pas、In theFigure, R=0、3m, H=0、5m,Fig、1-14Problem1、10=16 rad/s、Whatisthemoment needed torotatethecon e?如图1-14所示,一圆锥体绕竖直中心轴等速旋转,锥体与固定得外锥体之间得隙缝=1mm,其中充满μ=0、1Pas得润滑油。

已知锥体顶面半径R=0、3m,锥体高度H=0、5m,当旋转角速度=16 rad/s 时,求所需要得旋转力矩。

(39、6Nm)2、1 Twopressure gauges arelocated onthe side of a tankthat is filledwith oil、One gauge at anelevation of 48m above ground level reads 347kPa、Another at elevation 2、2m reads 57、5 kPa、Calculate the specific weight and density of the oil、两个测压计位于一充满油得油箱得一侧。

一个测压计高于地面得位置高度为48m,读数57、5 kPa。

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