工程流体力学课后习题答案第二版

第一章 绪论1-120的水 2.5m3，当温度升至 80时，其体积增加多少？解 温度变化前后质量守恒，即 21V又 20时，水的密度 3/.98mkg80时，水的密度 27321569.V则增加的体积为 31207.m1-2当空气温度从 0增加至 20时，运动粘度 增加 15%，重度 减少 10%，问此时动力粘度 增加多少（百分数）？解 原原 ).()5.1(原原原 0303. 5.原 原原原 原此时动力粘度 增加了 3.5%1-3有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为 ，式中 、 分别为水的/)5.0(2.02yhgu密度和动力粘度， 为水深。试求 时渠底（y=0）处的切应力。hmh5.0解 /)(02.ygdyu)(.h当 =0.5m，y=0 时h)05.(879102. Pa8791-4一底面积为 4550cm2，高为 1cm 的木块，质量为 5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度 u=1m/s，油层厚 1cm，斜坡角 22.620 （见图示） ，求油的粘度。解 木块重量沿斜坡分力 F 与切力 T 平衡时，等速下滑u yuATmgdsin01.45.062sin89usPa17.1-5已知液体中流速沿 y 方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律 ，定性绘出切应力yud沿 y 方向的分布图。解1-6为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径 0.9mm，长度 20mm，涂料的粘度 =0.02Pas 。若导线以速率 50m/s 拉过模具，试求所需牵拉力。 （1.O1N）解 2533104.1028.0143mdlANhuFR .5.31-7两平行平板相距 0.5mm，其间充满流体，下板固定，上板在 2Pa 的压强作用下以 0.25m/s 匀速移动，求该流体的动力粘度。解 根据牛顿内摩擦定律，得 dyu/yuu uuyuuy = 0y y0=0ysPa331045.02/1-8一圆锥体绕其中心轴作等角速度 旋转。锥体与固定壁面间的距离 =1mm，用6rd的润滑油充满间隙。锥体半径 R=0.3m，高 H=0.5m。求作用于圆锥体的阻力矩。.1Pas（39.6Nm）解 取微元体如图所示微元面积： cos2dhrldA切应力： 0yu阻力： dT阻力矩： rMdAhrH0cos12)(03htgrdHt03cos12NmHtg6.392857.1.643443 1-9一封闭容器盛有水或油，在地球上静止时，其单位质量力为若干？当封闭容器从空中自由下落时，其单位质量力又为若干？解 在地球上静止时： gffzyx；0自由下落时： 0ffzyx；第二章 流体静力学2-1一密闭盛水容器如图所示，U 形测压计液面高于容器内液面 h=1.5m，求容器液面的相对压强。解 ghpa0kPae 7.14580.912-2密闭水箱，压力表测得压强为 4900Pa。压力表中心比 A 点高 0.5m，A 点在液面下 1.5m。求液面的绝对压强和相对压强。解 gpA5.0表 Pa4908.104910 表 Paa382-3多管水银测压计用来测水箱中的表面压强。图中高程的单位为 m。试求水面的绝对压强 pabs。解 )2.13()2.15()4.152()4.103(0 gpgggp a汞水汞水 pa汞水汞水 .3.6. kPaa 8.6.90.890639802 30 水汞2-4 水管 A、B 两点高差 h1=0.2m，U 形压差计中水银液面高差 h2=0.2m。试求 A、B 两点的压强差。（22.736Nm 2）解 221)(ghphgpBA水 银水 PaB 2736).0(8.9102.89106.3)( 31 水水 银2-5水车的水箱长 3m,高 1.8m，盛水深 1.2m，以等加速度向前平驶，为使水不溢出，加速度 a 的允许值是多少？解 坐标原点取在液面中心，则自由液面方程为：xgaz0当 时， ，此时水不溢出ml5.12mz6.0218.00/93.6sxza2-6矩形平板闸门 AB 一侧挡水。已知长 l=2m，宽 b=1m，形心点水深 hc=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。解 作用在闸门上的总压力： NAghpPcc 392018.910作用点位置： mAyJcD 946.2145sini23mlhycA 8.1245sin2si)(oADyPlT kNlA 9.30cos).96.(30cs)( 2-7图示绕铰链 O 转动的倾角 =60的自动开启式矩形闸门，当闸门左侧水深 h1=2m，右侧水深h2=0.4m 时，闸门自动开启，试求铰链至水闸下端的距离 x。解 左侧水作用于闸门的压力： bhgAhFcp 60sin2111右侧水作用于闸门的压力： cp i222 )60sin31()60sin31( 22hxFhxp)60sin31()i(2 2 hxbgbg s)si( 2211 xhxh)60in4.31(4.06n32 mx795.02-8一扇形闸门如图所示，宽度 b=1.0m，圆心角 =45，闸门挡水深 h=3m，试求水对闸门的作用力及方向解 水平分力： kNbhgAhFxcpx 145.320.81902压力体体积： 3 221629. )45sin3(81)45sin(mV 铅垂分力： kNgVFpz 1.629.10合力： pzxp 5.4.45.222方向： .1.arctnarctpxzF2-9如图所示容器，上层为空气，中层为 的石油，下层为 3mN870石 油 3mN1250甘 油的甘油，试求：当测压管中的甘油表面高程为 9.14m 时压力表的读数。 解 设甘油密度为 ，石油密度为 ，做等压面 1-1，则有12)6.3.7()6.34.9(1 gpgpGG28.51.96.37845.22kN/m732-10某处设置安全闸门如图所示，闸门宽 b=0.6m，高 h1= 1m，铰接装置于距离底 h2= 0.4m，闸门可绕A 点转动，求闸门自动打开的水深 h 为多少米。解 当 时，闸门自动开启2hD612)2(1)(3hbhAJcC将 代入上述不等式Dh4.0612hG BA 空 气 石 油 甘 油 7.623.61.529.14m11hh hA1 21.062h得 m342-11有一盛水的开口容器以的加速度3.6m/s 2沿与水平面成30 o夹角的斜面向上运动，试求容器中水面的倾角。解 由液体平衡微分方程 )dd(zfyxfp， ，03cosafxy )30sin(agz在液面上为大气压， pd)30sin(d0cszagx269.icotan0z0152-12如图所示盛水U形管，静止时，两支管水面距离管口均为 h，当U形管绕OZ轴以等角速度旋转时，求保持液体不溢出管口的最大角速度 max。解 由液体质量守恒知， 管液体上升高度与 管液体下降高度应相等，且两者液面同在一等压面上，满足等压面方程： Czgr2液体不溢出，要求 ，h2I以 分别代入等压面方程得： bra21,2g2maxbh2-13如图， ，上部油深h 11.0m ，下部水深h 22.0m，油的重度 =8.0kN/m3，求：平板ab单位06 宽度上的流体静压力及其作用点。a bh zabI I解 合力 kN2.46 60sin60sin210sin1 212 油水油 hhhbP作用点： mhkNhP69.262.40sin1 1油k7.09.3si202水mhkNP15.48.6sin302油hPhD03.26sin.B D1点 取 矩 ：对2-14平面闸门AB倾斜放置，已知 45，门宽b1m ，水深H 13m ，H 22m ，求闸门所受水静压力的大小及作用点。 4512BA解 闸门左侧水压力： kNbhgP 41.625sin3807.912sin211 作用点： mh4.5i3i1 闸门右侧水压力： kNbhgP 74.215sin28.9102sin21 作用点： mh43.5i3i2总压力大小： kNP67.21621对B点取矩： D21hD67.349.074.6hmh9D2-15如图所示，一个有盖的圆柱形容器，底半径R2m，容器内充满水，顶盖上距中心为r 0处开一个小孔通大气。容器绕其主轴作等角速度旋转。试问当r 0多少时，顶盖所受