贾月梅主编《流体力学》第一章课后习题答案
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第一章习题简答1-3 为防止水温升高时,体积膨胀将水管胀裂,通常在水暖系统顶部设有膨胀水箱,若系统内水的总体积为10m 3,加温前后温差为50°С,在其温度范围内水的体积膨胀系数αv=0.0005/℃。
求膨胀水箱的最小容积V min 。
题1-3图解:由液体的热胀系数公式dTdVV 1V =α , 据题意, αv =0.0005/℃,V=10m 3,dT=50°С 故膨胀水箱的最小容积325.050100005.0m VdT dV V =⨯⨯==α1-5 如图,在相距δ=40mm 的两平行平板间充满动力粘度μ=0.7Pa·s 的液体,液体中有一长为a =60mm 的薄平板以u =15m/s 的速度水平向右移动。
假定平板运动引起液体流动的速度分布是线性分布。
当h =10mm 时,求薄平板单位宽度上受到的阻力。
解:平板受到上下两侧黏滞切力T 1和T 2作用,由dyduAT μ=可得 12U 1515T T T AA 0.70.06840.040.010.01U N h h μμδ⎛⎫=+=+=⨯⨯+= ⎪--⎝⎭(方向与u 相反)1-7 温度为20°С的空气,在直径为2.5cm 的管中流动,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黏滞切力为多少?解:温度为20°С的空气的黏度为18.3×10-6 Pa·s 如图建立坐标系,且设u=ay 2+c 由题意可得方程组⎪⎩⎪⎨⎧+-=+=ca ca 22)001.00125.0(03.00125.00 解得a = -1250,c =0.195 则 u=-1250y 2+0.195则y dy y d dy du 2500)195.01250(2-=+-= Pa dyduAT 561048.4)0125.02500(1025.0103.18--⨯-=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯==∴πμ (与课本后的答案不一样。
流体力学课后习题及答案

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。
(完整版)流体力学作业试题库及答案

第一章 绪论思考题1-1 何谓流体连续介质模型?含有气泡的液体是否适用连续介质模型?答:所谓流体的连续介质模型,即把流体视为没有间隙地由流体质点充满它所占据的整个空间的一种连续介质其物理性质和物理量也是连续的。
若气泡相对于液体而言可以看作孤立的点的话,则含有气泡的液体可以适用连续介质模型。
习题11-3 如题图所示,设平行板间隙为0.5mm ,中间充满液体,上板以U =0.25m/s 的速度平移,施于单位面积的力为2Pa ,试求液体的粘度为多少?解:YU dy du A F μμτ===液体粘度sPa AU FY ⋅⨯=⨯⨯==--3310425.0105.02μ1-4 求题图所示的轴与轴套之间的流体粘度。
解:s Pa dLU FY dLA Y U dy du A F ⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==⇒====--0648.0493.010)140120(14.3102.034.863πμπμμτ第二章 流体静力学习题22-5 用多管水银测压计测压,,题图中标高的单位为m ,试求水面的压强p 0。
解:Pam g m g p pap m m g p p m m p p m m g p p m m g p p D D CC B B A A 5001065.29.298002.21334169.22.20)2.13.2()2.15.2(g )4.15.2()4.10.3(⨯=⨯-⨯=⨯-⨯=⇒⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=-+=--=-+=-+=水汞汞水汞水ρρρρρρ2-9 一盛水的敞口容器作加速运动,试求下列两种情况下容器内静压强的分布规律:(1)自由降落;(2)以等加速度a 向上运动。
解:ha g p p )sin (0αρ++=(1),900=∴=︒-=p p 相对压强α (2))(,900a g h p p p p a a ++=∴=︒=ρα绝对压强 2-12 试求开启题图所示水闸闸门所需的单宽拉力F 。
不计闸门自重及转轴摩擦力。
流体力学习题及参考答案

09流体力学习题1及参考答案一、单项选择题(共15分,每小题1分)1、下列各力中,属于质量力的是( )。
A .离心力B .摩擦力C .压力D .表面张力2、下列关于流体粘性的说法中,不准确的说法是( )。
A .粘性是实际流体的固有属性B .构成流体粘性的因素是流体分子间的吸引力C .流体粘性具有传递运动和阻碍运动的双重性D .动力粘度与密度之比称为运动粘度3、在流体研究的欧拉法中,流体质点的加速度由当地加速度和迁移加速度组成,当地加速度反映()。
A .流体的压缩性B .由于流体质点运动改变了空间位置而引起的速度变化率C .流体速度场的不稳定性D .流体速度场的不均匀性4、重力场中流体的平衡微分方程为( )。
A .gdz dp -=B .gdz dp ρ=C .dz dp ρ-=D .gdz dp ρ-=5、无旋流动是指( )的流动。
A .速度环量为零B .迹线是直线C .流线是直线D .速度环量不为零6、压强的量纲[]p 是( )。
A.[]2-MLt B.[]21--t ML C.[]11--t ML D.[]1-MLt7、已知不可压缩流体的流速场为 则流动不属于( )。
A .非均匀流B .非稳定流动C .稳定流动D .三维流动8、动量方程的适用条件是( ) 。
0 ),,(),(⎪⎩⎪⎨⎧===w t z x f z y f u υin out QV QV F )()(ρρ∑-∑=∑A.仅适用于理想流体作定常流动B.仅适用于粘性流体作定常流动C.适用于理想流体与粘性流体作定常或非定常流动D.适用于理想流体与粘性流体作定常流动9、在重力场中作稳定流动的系统,沿流动方向总水头线维持水平的条件是 ( ) 。
A.管道是水平放置的B.流体为不可压缩流体C.管道是等径管D.流体为不可压缩理想流体10、并联管道系统中,其各支管内单位质量流体的能量损失()。
A.不相等 B.之和为总能量损失 C.相等D.不确定11、边界层的基本特征之一是()。
流体力学习题及答案

流体⼒学习题及答案《流体⼒学》习题(⼀)1-1 已知油的重度为7800N/m3,求它的密度和⽐重。
⼜,0.2m3此种油的质量和重量各为多少?1-2 已知300L(升)⽔银的质量为4080kg,求其密度、重度和⽐容。
1-3 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?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。
若系统内⽔的总体积为8m3,加温前后温差为50℃,在其温度范围内⽔的膨胀系数为βT=9×10-41/℃,求膨胀⽔箱的最⼩容积。
题1-4图题1-5图1-5 图⽰为压⼒表校正器。
器内充满压缩系数为βp=4.75×10-101/Pa的油液,器内压⼒为105Pa时油液的体积为200mL。
现⽤⼿轮丝杆和活塞加压,活塞直径为1cm,丝杆螺距为2mm,当压⼒升⾼⾄20MPa时,问需将⼿轮摇多少转?1-6 海⽔在海⾯附近的密度为1025kg/m3,在海⾯下8km处的压⼒为81.7MPa,设海⽔的平均弹性模量为2340MPa,试求该深度处海⽔的密度。
1-7 盛满⽯油的油槽内部绝对压⼒为5×105Pa,若从槽中排出⽯油40kg,槽内压⼒就降低⾄l05Pa。
已知⽯油的⽐重为0.9,体积弹性系数为1.32×109N/m2,求油槽的体积。
1-8 体积为5m3的⽔在温度不变的条件下,压⼒从1⼤⽓压增加到5⼤⽓压,体积减⼩了1L,求⽔的体积压缩系数和弹性系数值。
1-9 某液体的动⼒粘度为0.045Pa·s,其⽐重为0.85,试求其运动粘度。
1-10 某⽓体的重度为11.75N/m3,运动粘度为0.157cm2/s,试求其动⼒粘度。
1-11 温度为20℃的空⽓在直径为2.5cm的管道中流动。
流体力学第二版课后答案完整版

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:44109.807899.3580.5m 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。
高等教育-《流体力学》课后习题答案

高等教育 --流体力学课后习题答案习题【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:30.000510500.25m V V V T α∆=⋅⋅∆=⨯⨯=1-4 解:已知:419.806710Pa p '=⨯,52 5.884010Pa p '=⨯,150t =℃,278t =℃ 得:1127350273323T t K =+=+=,2227378273351T t K =+=+= 根据mRT p V =,有:111mRT p V '=,222mRT p V '=G =mg自由落体: 加速度a =g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。
《流体力学》课后习题答案

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:30.000510500.25m V V V T α∆=⋅⋅∆=⨯⨯=1-4 解:已知:419.806710Pa p '=⨯,52 5.884010Pa p '=⨯,150t =℃,278t =℃ 得:1127350273323T t K =+=+=,2227378273351T 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%-⨯=G =mg自由落体: 加速度a =g1-5 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:u T 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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《流体力学》习题与答案周立强中南大学机电工程学院液压研究所第1章流体力学的基本概念1-1.是非题(正确的打“√”,错误的打“”)1. 理想流体就是不考虑粘滞性的、实际不存在的,理想化的流体。
(√)2. 在连续介质假设的条件下,液体中各种物理量的变化是连续的。
(√ )3. 粘滞性是引起流体运动能量损失的根本原因。
(√ )4. 牛顿内摩擦定律适用于所有的流体。
()5. 牛顿内摩擦定律只适用于管道中的层流。
()6. 有旋运动就是流体作圆周运动。
()7. 温度升高时,空气的粘度减小。
()8. 流体力学中用欧拉法研究每个质点的轨迹。
()9. 平衡流体不能抵抗剪切力。
(√ )10. 静止流体不显示粘性。
(√ )11. 速度梯度实质上是流体的粘性。
(√ )12. 流体运动的速度梯度是剪切变形角速度。
(√ )13. 恒定流一定是均匀流,层流也一定是均匀流。
()14. 牛顿内摩擦定律中,粘度系数m和v均与压力和温度有关。
()15. 迹线与流线分别是Lagrange和Euler几何描述;它们是对同一事物的不同说法;因此迹线就是流线,流线就是迹线。
()16. 如果流体的线变形速度θ=θx+θy+θz=0,则流体为不可压缩流体。
(√ )17. 如果流体的角变形速度ω=ωx+ωy+ωz=0,则流体为无旋流动。
(√ )18. 流体的表面力不仅与作用的表面积的外力有关,而且还与作用面积的大小、体积和密度有关。
()19. 对于平衡流体,其表面力就是压强。
(√ )20. 边界层就是流体的自由表明和容器壁的接触面。
()1-2已知作用在单位质量物体上的体积力分布为:,物体的密度,坐标量度单位为m;其中,,,;,,。
试求:如图1-2所示区域的体积力、、各为多少?题1-2图解:答:各体积力为:、、1-3作用在物体上的单位质量力分布为:,物体的密度为,如图1-3所示,其中,,,;。
试求:作用在图示区域内的质量总力?解:题图1-3答:各质量力为:、、,总质量力。
1-4绝对压强为,温度的空气以的速度移动。
求:(1)空气移动的单位质量动能?(2)空气的单位体积动能?解:(1)求空气移动的单位质量动能(2)求空气的单位体积动能,,所以,单位体积质量为答:(1)空气移动的单位质量动能为;(2)空气的单位体积动能为1-5如题图1-5所示,两同心内、外圆筒直径为d=1000mm,D=1002mm,轴向长度b=1mm,采用润滑油润滑,润滑油温度为60C,密度r=824kg/m3,μ=4.1710-3Pas。
求当内筒壁以1m/s速度时,所需要的扭矩M及轴功率P各为多少?题图1-5解:因间隙很小,所以,可以认为速度梯度成直线,符合牛顿内摩擦定律。
答:所需扭矩,轴功率。
1-6如题图1-6所示,两无限大的平板、间隙为d,假定液体速度分布呈线性分布。
液体动力粘度m=0.6510-3Pa,密度r=879.12kg/m3 。
计算:(1)以m2/s为单位的流体运动粘度;(2)以Pa为单位的上平板所受剪切力及其方向;(3)以Pa为单位的下平板所受剪切力及其方向。
x题图1-6解:因间隙很小,所以,可以认为速度梯度成直线,符合牛顿内摩擦定律。
(1)求以m2/s为单位的流体运动粘度:(2)求以Pa为单位的上平板所受剪切力及其方向:由牛顿内摩擦定律,,,方向与x轴方向相反。
(3)求以Pa为单位的下平板所受剪切力及其方向:根据牛顿第三定律,下平板所受剪切力与上平板受力,大小相等方向相反。
,方向与x轴方向相同。
答:略1-7如题图1-7所示,两平板间充满了两种不相混合的液体,其粘度系数分别为液体动力粘度m1=0.14Pas,m2=0.24Pas,液体厚度分别为d1=0.8mm,δ2=1.2mm。
假定速度分布为直线规律,试求推动底面积A=0.1m 2的上平板,以0.4m/s速度做匀速运动所需要的力?u=0.4m/sδ2=1.2mmδ1=0.8mmμ2μ1x题图1-7解:根据假定,速度梯度成直线,符合牛顿内摩擦定律;且由流体的性质可知:两液体之间的接触面上,速度相等,剪切力相等。
又答:所需的力为。
1-8如题图1-8所示,一块40cm45cm1cm平板,其质量为5kg,沿润滑表面匀速下滑,已知:u=1m/s,油膜厚度d=1mm。
求润滑油的动力粘度系数?题图1-8解:因油膜很薄,可以认为速度梯度成直线,符合牛顿内摩擦定律。
又因为物体做匀速运动,所以有答:润滑油的动力粘度系数为。
1-9如题图1-9所示,旋转圆锥体,底边直径D=15.2mm,高h=20cm,油膜充满锥体和容器的隙缝,缝隙=0.127mm,油的动力粘度系数=1.8410-3Pa。
求圆锥相对容器以等题图1-9角速度120r/min旋转时所需要的力矩。
解:因油膜很薄,可以认为速度梯度成直线,符合牛顿内摩擦定律。
1)对于圆锥的锥表面,其中,,其中,求扭矩2)对于圆锥的底面又答:所需要的扭矩为。
1-10以下方程规定了四个矢量:确定下式的标量a、b和c。
其中,。
解:又解之,得答:。
1-11台风的速度场在极坐标中可表示为:。
试证明:流线的方程为对数螺线,即。
证明:因其流线方程为,证毕1-12速度场为弯管内流体运动的表达式。
求流线方程,并绘制出其在第一象限内的通过点A (0,0)和其它一些点的流线。
解:因其流线方程积分得答:流线方程为1-13在流体流动中,任一点(x,y,z),在时间t的压强p可改写为。
1)求全微分dp;2)和的物理意义如何?解:1)求全微分:dp2)和的物理意义答:令,该式说明是指一点的压强沿其曲线的变化方向()与沿此曲线的变化速率();是指压强随时间变化的速率。
1-14流场的速度分布为求流体在点(2,1,4)和时间t=3s时的速度、加速度。
解:代入点(2,1,4)和时间t=3,得速度值为代入点(2、1、4)与t=3的值,得加速度的值答:略1-15如题图1-15所示,管中油的流动速度分布曲线可用公式表示为其中,A为常数,r为离管道轴心的距离,u为r处的速度,D为管道内径。
已知:D=15cm,umax=3m/s,求:(1)管壁上的剪切应力;(2)在处的剪应力;(3)管道断面上的平均速度和流量;(4)流体微团在点的线变形速度和角变形速度y题图1-15解:(1)求管壁上的剪切应力:当r=D/2时,由牛顿内摩擦定律(2)求在处的剪应力;当y=D/2时,r=0(3)求管道断面上的平均速度和流量。
,则平均速度:又流量:(4)求流体微团在点的线变形速度和角变形速度答:略1-16已知二维流速场为:,。
求:(1)经过点(3,2)的流线方程;(2)微团在点(3,2)旋转角速度;(3)微团在点(3.2)的线变形速度和角变形速度。
解:(1)求经过点(3,2)的流线方程:当时(2)求微团在点(3,2)旋转角速度:(3)求微团在点(3.2)的线变形速度和角变形速度:答:略1-17 在二维定常流中,流速场的方程式为:,其中:A为常数。
求:(1)流场的流线方程;(2)流动的加速度场。
解:(1)求流场的流线方程:(2)流动的加速度场。
答:略1-18 如题图1-18所示,圆筒绕z轴等角速度旋转,筒内流体跟随圆筒转动,流体的速度场可表示为:。
求:流体中任意一点的旋转角速度。
解:题图1-181-19 给出如下速度场,其中a、b、c为常数,试确定:(1)是几维流动?为什么?(2)是定常流动,还是不定常流动?为什么?①;②;③;④;⑤;⑥答:①②一维,不定常流动;③④二维,定常流动;⑤三维,定常流动;⑥三维、不定常流动。
1-20 已知一流场速度分布为,其中,速度单位是,y的单位是m,a=2(1/s)、b=1m/s。
问:(1)速度场是几维流动?为什么?(2)求点(1,2,0)处的速度分量;(3)过点(1,2,0)流线和斜率。
解:(1)速度场是几维流动?为什么?一维速度场。
速度的变化只与y轴方向有关。
(2)求点(1,2,0)处的速度分量:当x=1,y=2时,C=6答:略1-21 发电厂附近排出气体的空气密度场可近似为:,问:密度场是几维的?是定常的、还是非定常的?答:三维定常的。
1-22 内燃机的排气管中,密度场可近似为:,问:密度场是几维的?是定常的、还是非定常的?答:一维、非定常的。
1-23已知流场速度分布为,其中, a=2(1/s)、b=1(1/s)、c=2m/s。
(1)试确定流场的维数,是定常的吗?(2)求在点(1,2,0)的速度分量;(3)求过点(1,2,0)处的流线方程。
解:(1)二维定常流动。
(2)求在点(1,2,0)的速度分量:(3)求过点(1,2,0)处的流线方程:当x=1,y=2时,过点(1,2,0)处的流线方程为:1-24某一区域的流场速度分布为。
(1)试确定流场的维数,是定常的吗?(2)求在t=0及t=1时,通过点(1,1,3)的流线方程。
解:(1)试确定流场的维数,是定常的吗?答:三维、不定常。
(2)求在t=0及t=1时的流线方程:由得:在点(1,1,3)处,C1=1由得:当t=0时,在点(1,1,3)处, C2=1-3b当t=1时,在点(1,1,3)处, C2=4-3b答:略1-25假设不可压缩流体通过喷嘴时流动如题图1-25所示。
截面面积为,入口速度按变化,其中,,,,。
该流动可假定为一维的,求,时,在处的流体质点的加速度。
解:因流体不可压缩,有题图1-25当时,在处的流体质点的加速度当时,在处的流体质点的加速度1-26已知流速场,,。
试求:(1)点(1,2,3)的加速度?(2)是几维流动?(3)是恒定流,还是非恒定流?(4)是均匀流,还是非均匀流?解:(1)(2)二元流动(3)恒定流(不随时间变化)(4)非均匀流(随空间变化)1-27已知平面流动速度分布为其中,c为常数。
求流线方程,并画出若干条流线。
解:积分得流线方程:方向由流场中的、确定——逆时针题图1-271-28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?1),,;2),式中a、c为常数。
解:(1)有旋流动无角变形(2)无旋流动有角变形1-29假设在距离接近的平板间有层流流动,如题图1-29所示。
其速度剖面给出为:。
证明:流体质点的旋转角速度为。
题图1-29证明:因流体为二维流动,所以证毕1-30如题图1-30所示。
甘油在两板间的流动为粘性流动,其速度分布曲线可用公式为假设甘油在21C条件下流动,压强梯度,两板间距离B=5.08cm。
求:距壁面12.7cm处及两壁上的速度和剪切应力。
题图1-30解:查表1-1,甘油的动力粘度μ=149010-3Pas当时,由牛顿内摩擦定律当时,当时,答:略1-31如题图1-31所示。
两板间的层流速度分布为式中:两板间距离为,原点在两平板的中间。
假设水流的温度为15C,,求上面一块板的剪切应力,并标明它的方向。