流体力学第二版课后习题答案

1、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） N / kg ；（d） m/s2。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 水的动力黏度随温度的升高：（b）（a）增大；（b）减小；

2、（c）不变；（d）不定。1.6 流体运动黏度的国际单位是：（a）2 2 2（a） m/s ； （b） N /m ； （c） kg /m ； （d） N s/m。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 卫二RT。P1.8 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1000 kg/m 3, 2L水的质量和重量是多少？解：mV =1000 0.002 =2 （kg）2L水的质量是 2kg，重量是19.614N。G =m

3、g =2 9.807 =19.614 (N)答：1.10体积为0.5 m3的油料，重量为 4410N,试求该油料的密度是多少?m G g 4410 9.807汽解：899.358 （kg/m ）V V0.53答：该油料的密度是 899.358kg/m。1.11某液体的动力黏度为 0.005 Pa s，其密度为850 kg/m3，试求其运动黏度。解：.二一二 0.005 =5.882 10 (m/s )P 850答：其运动黏度为 5.882 10卫m/s。1.12 有一底面积为60cmx 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

4、0.84 m/s，求油的动力黏度 。0% 6mmFs二解：平板受力如图。沿s轴投影，有:0）的流线。解：竺型uxUybdxady 二 0Kbx -ay =c 或 y = x C 为线性方程a答：流线方程为bx - ay =c。3.11已知平面流动的速度场为ux = _ 2Cy 2， uy = 2 Cx 2 ,其中C为常数。试求流线方x + yx + y程并画出若干条流线。解：.dx dyux uy cxdx cydy =0x2 yc 2为圆心在 0,0的圆族。答：流线方程为x2 yc 2，为圆心在 0,0的圆族。并画3.12已知平面流动的速度场为u =(4y - 6x)t i (6y - 9x

5、)t j。求t=1时的流线方程，出K XW4区间穿过X轴的4条流线图形。解:dxdy4y -6x t 6y -9x t当 t = 1 秒时，6y-9x dxh4y-6x jy3 2y -3x dx -2 2y -3x :y = 03dx -2dy =0 3x -2y = c过1,0的流线为：3x -2y =3过2,0的流线为：3x-2y=6过3,0的流线为：3x-2y=9过4,0的流线为：3x-2y=12 答：t=1时的流线方程为3x-2y二c。3.13不可压缩流体，下面的运动能否出现(是否满足连续性条件)？/八2 丄 23,2_.(1) Ux=2xy ； Uy=x -x(y _2y)2(2)

6、 Ux = xt 2y ； Uy = xt -yt2212234(3) ux= y2xz ； uy=-2yz xyz ； uz = x z x yu:uy解：(1 )旦 y =4x-x 2y 一2 -0 excy不能出现。(2)在岂=t _t =0ex能出现。Ux-UyjUz22(3) 2z-2z x z x z = 0(Xdycz不能出现。3.14已知不可压缩流体平面流动，在y方向的速度分量为uy = y2-2x+2y。试求速度在x方向的分量ux。解：凹=0 fix勿”2- ux 二 - 2 2y x c y 二 _2x_2xy c y答：速度在x方向的分量ux - -2x - 2xy c

7、y 。23.15在送风道的壁上有一面积为0.4 m 的风口，试求风口出流的平均速度v。4m3/s2.5m3/s-孔口-解: QQ2 Q3其中：Qm/s , Q2.5mi/s3- Q3 =4 -2.5=1.5 (m/s )r 1Q3 =A v sin300.4 v21 5- v7.5 (m/s)0.2答：风口出流的平均速度v=7.5m/s。（y、3.16求两平行平板间，流体的单宽流量，已知速度分布为U=Umax1 -丄门。式中丫=03丿为中心线，y=_b为平板所在位置，Umax为常数。解：单宽流量为：-4bq =1.0 J udy=2 1 lUmaxdy0 L W丿-1 I= 2Umax p-3

8、 b= 4bu勺 umax3一4答：两平行平板间，流体的单宽流量为一bUmax。33.17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） u x = - ay , u y = ax ； u z =0(2) Ux =cy2 2 ，x ycxU y =22 ， Uz =0x y式中a、c是常数。解:(1)(2):x.x二丄a - a =0无角变形。22、21c(22y -2cx-c x2 y2 I亠 2cy2L(x2 十 y2i(x2+y2)21 2c x2 y2 2c x2 y22 x2 y2 2=0无旋（不包括奇点（0,0）。yxxy:uUx1 2c y2-x2C y2-

9、x2.xx2=0存在角变形运动。3.18已知有旋流动的速度场Ux=2y+3Z，Uy=2Z+3x，Uz=2x+3y。试求旋转角速度和角变形速度。解:/Uy.:u-z:z：UxI dx:x32 i J21 1S3-2 飞-：Ux丿答：旋转角速度-，角变形速度2；yxzx第四章习题答案选择题（单选题）4.1等直径水管，A-A为过流断面，B-B为水平面，1、2、3、4为面上各点，各点的流动参 数有以下关系：（c）43*2(a) pi = p2 ； (b)P3= P4 ； (c)N+晋 Z2 +P2(d)P3Z3+F +P48、pav2一4.2伯努利方程中z + 表示：(a)Pg 2g(a)单位重量流体

10、具有的机械能；(b)单位质量流体具有的机械能；(c)单位体积流体具有的机械能；(d)通过过流断面流体的总机械能。P24.3水平放置的渐扩管，如忽略水头损失，断面形心点的压强，有以下关系：(c)1Pi(a)Pi P2；( b)Pi = P2；( c)Pi P2；( d)不定。4.4黏性流体总水头线沿程的变化是：(a)(a)沿程下降；(b)沿程上升；(c)保持水平；(d)前三种情况都有可能。 4.5黏性流体测压管水头线的沿程变化是：(d)(a)沿程下降；(b)沿程上升；(c)保持水平；(d)前三种情况都有可能。 4.6平面流动具有流函数的条件是：(d)无黏性流体；(b)无旋流动；(c)具有速度势；

11、(d)满足连续性。4.7 一变直径的管段 AB，直径 dA=0.2m, dB=0.4m,高差 h=i.5m，今测得 pA=30kN /m2，2Pb =40kN /m ， B处断面平均流速Vb=1.5 m/s.。试判断水在管中的流动方向。解:u = J2g(PHgp P= J2X9.807X12.6乂60辺 10=3.85 (m/s)答:该点流速u =3.85 m/s。XABX解：以过A的水平面为基准面，则A、B点单位重量断面平均总机械能为:Ha二 ZA23Pa aAvA30 汉10A U = o -g2g1000 9.8071.0 1.52+x2 9.807=4.89(m)Hb=ZbPbg2i

12、. -：BVB32,l i40X10丄 1.0X1.5= 1.510002.80729.807=5.69(m)水流从B点向A点流动。答：水流从B点向A点流动。4.8利用皮托管原理，测量水管中的点速度V。如读值Ah=60mm求该点流速。4.9水管直径 50mm末端阀门关闭时，压力表读值为21kN/m2。阀门打开后读值降至25.5 kN /m，如不计水头损失，求通过的流量。解：（1 ）水箱水位321 101000 9.807= 2.14 （ m）:?92gp 5.5X03H2汉9.807汉2.142，当Pi二P2时，有：v； =2gzi v =2 9.807 3 694.842v2 =9.74 （

13、 m/s）由连续性方程v2A2 = V| A|di=200mm流量计喉管直径=0.95。现测得水银压差计读书答：细管直径为235.5mm4.11为了测量石油管道的流量，安装文丘里流量计，管道直径3d2=i00mm石油密度 P=850kg/m，流量计流量系数hp=150mm问此时管中流量 Q是多少。L解：QK,.Hg油一1 hp其中： -0.95 ；2竺,2 9.807 4-0.0359 0.1hp =0.15 (mQ = JKHgK 1000-0.95 0.035913.610.15VI 850 丿3-0.0511575 (m/s )= 51.2 (l /s )答：此时管中流量Q =51.21/s 。4.12水箱中的水从一扩散短管流到大气中，直径d1=100mm该处绝对压强 p1=0.5大气压,直径d2=150mm试求水头 H，水头损失忽略不计。2g -g v；V2二解：（1 ）以出水管轴线为基准面，列管径 d1与d2处的伯努利方程，可得:2陛 2V2石=2 =1.