流体力学与流体机械习题参考答案

高 等 学 校 教 学 用 书流体力学与流体机械习题参考答案主讲：陈庆光中国矿业大学出版社张 景松编.流体力学与流体机械, 徐州：中国矿业大学出版社，2001.6（2005.1 重印）删掉的题目：1-14、2-6、2-9、2-11 、2-17、3-10、3-19 、4-5、4-13流体力学与流体机械之流体力学第一章 流体及其物理性质1-8 1.5 的容器中装满了油。已知油的重量为 12591N。求油的重度 和密度 。3m 解： ；3125986.kg/m.V3894N/mg1-11 面积 的平板水平放在厚度 的油膜上。用 的水0A10h4.8NF平力拉它以 速度移动（图 1-6） 。若油的密度 。求油的./sU 3856kg/动力粘度和运动粘度。解： ， ，29.6N/mFAUh所以， ，01PashA42/0.12/856.10m/s1-12 重量 、面积 的平板置于斜面上。其间充满粘度2G.的油液（图 1-7） 。当油液厚度 时。问匀速下滑时平板的速0.65asAh度是多少。解： ， ，sin206.84FGN 57PasFA因为 ，所以Uh570.8.m/s6h1-13 直径 的轴颈同心地在 的轴承中转动（图 1-8） 。间隙50md.1D中润滑油的粘度 。当转速 时，求因油膜摩擦而附加的.4PasA950r/in阻力矩 。M解：将接触面沿圆柱展开，可得接触面的面积为： 20.51.06mAdL接触面上的相对速度为： 249/snu接触面间的距离为： .D接触面之间的作用力： 358.4NdFAyu则油膜的附加阻力矩为： .9m2M1-14 直径为 的圆盘水平地放在厚度为 的油膜上。当驱动圆盘以转速 旋转Dhn时，试证明油的动力粘度 与驱动力矩 的关系为：2460nD证明： ，2603n3rv， ，dAr215ddFAh2315nrdMFh/2032415960DnDM所以： 24h第二章 流体静力学2-5 试求潜水员在海面以下 50m 处受到的压力。海面上为标准大气压，海水重度 。390N/m解： 55109610PaaPh2-6 开敞容器，盛装 两种液体，如图 2-27 所示，求：在下层液体中任21一点的压力；1 和 2 两测压管中的液面哪个高些？哪个和容器内的液面同高？为什么？解： 其中， 为上层液体的深度， 为下层液体中任一12aPh1h2h点距离分界面的距离。测压管 1 的液面高些，与容器的液面同高。管 1 中的流体与容器中上层流体为同一种流体，并相互连通，根据等压面的性质，对于同一种流体并连通时，任一水平面为等压面，即管 1 中的液面与容器内的液面等高。划交界面的延长线，并与管 2 相交，根据等压面的定义可知，这是一个等压面： 12ph212-7 如图 2-28 所示的双 U 形管，用来测定重度比水小的液体的密度。试用液柱高度差来确定位置液体的密度 。 （管中的水是在标准大气压下， 的纯水）4C解： 1）43()aPh度2）1232()h水将 1）式代入 2）式得： 12341234)h 水 水（ 1234g水2-9 某地大气压为 。求：绝对压力为 202650 时的相对压力21035N/m2N/m及水柱高度；相对压力为 8m 水柱时的绝对压力； 绝对压力为 78066时的真空度。2N/m解： ， ，所以，206251305/P度 hP度 10.34h ，所以，428N/mh度 21835N/m 2769/2-10 用两个 U 行管串联在一起去测量一个贮气罐中的气体的压力，见图 2-30所示。已知 ， ， ，大气压为 101325 ，180ch20c380ch2/，气柱重力可略去，求罐内气体的压力等于多少。53=.32N/m汞解： ，1Ph度 32)aPh度所以： 312a度所以： 23()076N/m度2-11 两根水银测压管与盛有水的封闭容器连接，如图 2-31 所示。已知， ， ，试求下面测压管水银面距自由液面的深度160cmh25c3ch。4解： 012aPh度43度所以： 02143ahP度所以： 34()28cmh度度2-12 封闭容器内盛有油和水，如图 2-32 所示。油层厚 ，油的重度130cmh，另已知 ， ，试求油面上的表压力。3=870N/m油 250ch4c解： ，01212)Phh度 度 204579N/mP2-14 如图 2-34 所示，欲使活塞产生 的推力，活塞左侧需引入多高压8F力 的油？已知活塞直径 ，活塞杆直径 ，活塞和活塞杆的总1p1cmd23cd摩擦力等于活塞总推力的 10%，活塞右侧的表压力 .429.810/p解： ，解得：2211()(0%)784N4Pdd5219.80N/mP2-16 如图 2-36 所示，无盖水箱盛水深度 ，水箱宽度 ，高mhb，若 ，试求：水箱的水保持不致溢出时的加速度 ；以此.mH3l a加速度运动时，水箱后板壁所受的总压力。解： ， ， ，()/2blhHbl0.8mh0.13aHhgl2.1m/sa由压力分布公式可得： 0()paygz在水箱后壁板， ；将其带入上式并对水箱后壁板进行积分：2ly00 2200()2()()()2AAHhlPpdagzdlbbahplhAglAHp两边的大气压正好相抵，即： 10584N2cPA2-17 贮水小车沿倾角为 的轨道向下做等加速运动，设加速度为 ，如图 2-37a所示。求水车内水面的倾角 。解：在自由液面上建立直角坐标系，以水平方向为 x 轴，向右为正向，竖直方向为 y 轴，向上为正向。作用在液体上的单位质量力为：cosXainYg0Z根据压强差平均微分方程式： d(d)pXxYyZz在液面上为大气压强， ，代入压强差平均微分方程式，可得：0，cosdsinaxgyaticosartnig2-18 尺寸为 的飞机汽油箱如图 2-38 所示，其中所装的汽油为邮箱油量bl的三分之一。试确定下面两种情况下飞机作水平等加速飞行时的加速度 各是a多少？解： ，所以， ， ，得：/3/2blchl2/3hb23ahbgc21.7m/sag ，所以， ， ，/3(/2)blclb/6c1.5/2abgc1.54.7/sag2-19 在一直径 ，高度 的圆柱形容器中，注水至高度30md50mH，使容器绕垂直轴作等角速度旋转，如图 2-39 所示。130h试确定使水之自由液面正好达到容器边缘时的转速 。1n求抛物面顶端碰到容器底时的转速 ，若此时容器停止旋转，水面高度 将2n 2h为若干？解： ，所以，211()rhH12()40mhH，所以， ，得2rzhg128.6rad/sghr30178.r/minn ，所以， ，得2H2.7r/H3019.r/minn容器中剩余水的体积为：，所以， ，所以，222rh21250mh第三章 流体运动学3-9 直径 的水箱通过 的小孔泄流。今测得水箱的液面在 1s1.mD30md内下降了 0.8mm。求泄流量 和小孔处的平均速度 。Qv解： ，223.81.9L/s4Qh因为： ，所以，1dv.7/v3-10 密度 的重油沿 的输油管流动。当质量流量340kg/m50md时，求体积流量 和平均速度 。50kg/hmQQv解： ，因为： ，所以，23.9510/h214d3.67m/hv3-11 大管 和小管 之间用一变径接头连接。若小管中的1md20d速度 ，求