流体力学泵与风机(第五版) 蔡增基 课后习题答案(2)

绪论

1.流体的容重及密度有何区别及联系？

解：g 是流体的本身属性。还与g 有关。

ργ=ργ2．已知水的密度1000kg/m ,求其容重。若有这样的水1L ，=ρ3它的质量和重力各是多少？

解：g=1000×9.807=9807N/m ργ=3

m=v=1000×0.001=1kg G=mg=1×9.807=9.807N

ρ3．什么是流体的粘滞性？它对流体流动有什么作用？动力粘滞系数和运动粘滞系数有何区别及联系？

µυ答：流体内部质点间或流层间因为相对运动的性质叫粘滞性，它使流动的能量减少。表征单位速度梯度作用下的切µ应力，反映粘滞性的动力性质。是单位速度梯度作用下的υ切应力对单位体积质量作用产生的阻力加速度。=/υµρ

4．水的容重=9.17kN/m ,=0.599×10pa.s 求它的运动粘γ3µ3−滞系数υ

解：=g/=6.046×10m /s

υ=ρµ

µγ5−25．空气容重=11.5N/m ，

=0.157cm /s,求它的动力粘滞系γ3υ2数。

µ解：=pa.s

µ5410841.1807.9/10157.05.11−−×=××==g γυ

ρυ6．当空气从0℃增加到20℃时，增加15%，容重减少

υ

10%，问此时增加多少？

µ解：=µg

g g 0

000035.1%)151%)(101(υγυγγυ

ρυ=+−==所以增加了3.5%

µ7．水平方向运动的木板，其速度为1m/s,平板浮在油面上，

，油的=0.09807pa.s 。求作用于平板单位面积上mm 10=δµ的阻力。解：2

/807.901.0/109807.0m N dy

du =×==µτ8．温度为20℃的空气，在直径为2.5cm 管中流动，距管壁上1mm 处的空气速度为3cm/s 。求作用于单位长度管壁上的粘滞切应力为多少？

解：f=m

N dy du A /103.410/1031105.2100183.053

223−−−−−×=××××××=πµ9．底面积为40cm ×50cm ，高为1cm 的木块质量为5kg ，

沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动。已知v=1m/s ，

，求润滑油的动力粘滞系数。

mm 1=δ解：mgsin 3

10115.04.0135807.95−××××=××==）（µµθdy du A 得=0.105pa.S

µ10.一圆锥体绕其铅直中心轴等速旋转，

锥体与固定壁间的距离，全部为

mm 1=δ润滑油（=0.1pas ）充满，当旋转速度

µ，锥体底部半径R=0.3m ，高

116−=s ωH=0.5m 时，求作用于圆锥的阻力矩。解：dy dv A dT

µ=其中rdl dA

π2=θ

sin r l =θsin dr

dl =34

3sin =θ∫∫∫⋅=====R m N dr r r dr r

r rdT dM M 035.3933423342δωπδωπµ11.什么是流体的压缩性及热胀性？它们对流体的容重和密度有何影响？

答：（略）

12.水在常温下，由5at 压强增加到10at 时，密度改变多少？解：先查表得5at 作用下的

N m /10538.029−×=β则dp d ρ

ρβ1=at at dp 510−=%026.0=∴ρ

ρd 13．体积为5的水，再温度不变的情况下，当压强从1at 3m 增加到5at 时，体积减少1L ，求水的压缩系数

及弹性模量。解：N m dp

V

dV /101.510807.9155001.0/2104−×=××−×−−=−=）（）（β2

9/109.11m N E ×==β

14．图示为一采暖系统图。由于水

温升高引起的体积膨胀，为了防止

管道及暖气片破裂，特在系统顶部

装置一膨胀水箱，使水的体积有自

由膨胀的余地。若系统内水的总体

积为V=8，加热前后温差t=50℃，

3m 水的膨胀系数=0.0005，求膨胀水

α箱的最小容积。

解：=带入数据解得0.2αdT V

dV /=dV 3

m 15．在大气压强的作用下，空气温度为180℃时的容重和密度是多少

解：RT p =ρ

）（18023728710013.15

+×=×ρ

3

/78.0m kg =ρ3

/64.7m N g ==ργ16．什么是流体的力学模型？常用的流体力学模型有哪些？

答：（略）

流体静力学

1.试求图（a ），（b ），（c ）中，A ，B ，C 各点相对压强，图

中是绝对压强，大气压强。

0p atm p a 1=解：（a ）

kpa

pa gh p 65.68686507807.91000==××==ρ（b ）kpa pa atm gh p p 1.28280961013253807.9100010000010==−××+=−+=ρ（c ）kpa

pa gh p A 042.29294213807.91000−=−=××−=−=ρ0

=B p kpa

pa gh p C 614.19196142807.91000==××==ρ

2.在封闭管端完全真空的情况

下，水银柱差，求盛水

mm Z 502=容器液面绝对压强和水面高

1p 度。

1Z 解：

kpa

pa gh p 67.6666905.0807.9136001==××==ρ