流体力学第二版课后习题答案
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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10003
kg/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2kg ,重量是19.614N 。
1.10体积为0.53
m 的油料,重量为4410N ,试求该油料的密度是多少?解:44109.807
899.3580.5
m G g V V ρ=
===(kg/m 3)答:该油料的密度是899.358kg/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。
解:60.005 5.88210850
μνρ-=
==⨯(m 2/s )答:其运动黏度为65.88210-⨯m 2/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/m s ,求油的动力黏度μ。
U
G
G
T
F s
0.6m m
20°
解:平板受力如图。
G
T
N
U s
沿s 轴投影,有:
sin 200
G T ⋅-= sin 20U
T A G μ
δ
=⋅=⋅
∴32sin 2059.807sin 200.610 5.0100.60.40.84
G U A δμ--⋅⋅⨯⨯⨯⨯===⨯⋅⨯⨯ (kg
m s ⋅)答:油的动力黏度2
5.010
μ-=⨯kg
m s
⋅。
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μ=0.02Pa s ⋅,模具的直径为0.9mm ,长度为20mm ,导线的牵拉速度为50/m s ,试求所需牵拉力。
20mm
U
U
τ
τ
005m m
解:()501000
0.02200.90.82
U
τμ
δ
⨯==⨯
=-(kN/m 2)
330.810201020 1.01T d l πτπ--=⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯=(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ω=16/rad s ,锥体与固定壁面间的距离
δ=1mm ,用μ=0.1Pa s ⋅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。
H
R
δ
ω
解:选择坐标如图,在z 处半径为r 的微元力矩为dM 。
z
x y
o
θ
32222cos r rdz
r H R dM dA r dz
r H
ω
μ
ππω
δ
τμθδ
⋅+=⋅=
=⋅
⋅⋅其中r
z
R
H
=∴2233
30
2H
H R R M z dz H H
πμωδ+=
⋅⋅⎰
3
222R H R πμωδ
=⋅+3
22
3
0.1160.30.50.32110
π-⨯⨯=
⨯⨯+⨯⨯39.568=(N m ⋅)
答:作用于圆锥体的阻力矩为39.568N m ⋅。1.15
活塞加压,缸体内液体的压强为0.1Mpa 时,体积为10003
cm ,压强为10Mpa 时,体积为9953
cm ,试求液体的体积弹性模量。解:()6100.1109.9p ∆=-⨯=(Mpa )
()66995100010510V --∆=-⨯=-⨯(m 3)
69
66
9.910 1.9810
510100010p K V V --∆⨯=-=-=⨯∆-⨯⨯(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 =4.75×10-10N m /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:∵V V K p
∆=-
∆∴10
6664.7510200102010 1.910V KV p ---∆=-∆=-⨯⨯⨯⨯⨯=-⨯(m 3)
设手轮摇动圈数为n ,则有24
n d l V
π
⋅
⋅∆=∆()
()()
622234 1.910412.10110210V
n d l ππ---⨯-⨯∆=
==∆⨯⨯⨯-⨯圈
即要摇动12圈以上。