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1、 wit Impossible is nothing with my being! 1第第 1 章章绪论绪论 选择题 【1.1】 按连续介质的概念，流体质点是指：（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。 解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具 有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 （d） 【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a）切应力和压强；（b）切应力和剪切 变形速度；（c）切应力和剪切变形；（d）切应力和流速。解：牛顿内摩擦定律是d dv y ，而且速度梯度
2、d dv y是流体微团的剪切变形速度d dt，故d dt 。 （b）【1.3】 流体运动黏度 的国际单位是：（a）m2/s；（b）N/m2；（c）kg/m；（d）Ns/m2。解：流体的运动黏度 的国际单位是/sm2。 （a）【1.4】 理想流体的特征是：（a）黏度是常数；（b）不可压缩；（c）无黏性；（d）符合RTp。解：不考虑黏性的流体称为理想流体。 （c）【1.5】当水的压强增加一个 大气压时，水的密度增大约为：（a）1/20 000；（b）1/1 000；（c） 1/4 000；（d）1/2 000。 解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约95d1d0.5 101 1020 000
3、k p 。 （a） 【1.6】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a）能承受拉力，平衡 时不能承受切应力；（b）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c）不能承受 拉力，平衡时不能承受切应力；（d）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。 解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受 切应力。 （c） 【1.7】下列流体哪个属牛顿 流体：（a）汽油；（ b）纸浆；（ c）血液；（ d）沥青。 解：满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 wit Impossible is nothing with my being! 2（a）【1.8】15 Co时空气和水的运动
4、黏度6215.2 10 m /s合合，621.146 10 m /s合， 这说明：在运动中（a）空气比水的黏性力大；（b）空气比水的黏性力小； （c）空气与水的黏性力接近；（d）不能直接比较。 解：空气的运动黏度比水大近 10 倍，但由于水的密度是空气的近 800 倍，因此水 的黏度反而比空气大近 50 倍，而黏性力除了同流体的黏度有关，还和速度梯度有 关，因此它们不能直接比较。 （ d） 【1.9】 液体的黏性主要来自于液体：（a）分子热运动；（b）分子间内聚力；（c）易 变形性；（d）抗拒变形的能力。 解：液体的黏性主要由分子内聚力决定。 （b）计算题 【1.10】黏度 =3.92102P
5、as 的黏性流体沿壁面流动，距壁面 y 处的流速为 v=3y+y2（m/s） ，试求壁面的切应力。解：由牛顿内摩擦定律，壁面的切应力0为22 00 0d(32 )3.92 10311.76 10 Pady yvyy 【1.11】在相距 1mm 的两平行平板之间充有某种黏性液体，当其中一板以 1.2m/s 的速度 相对于另一板作等速移动时，作用于板上的切应力为 3 500 Pa。试求该液体的黏 度。解：由d dv y ，3d1 103 5002.917Pa sd1.2y v【1.12】一圆锥体绕竖直中心轴作等速转动，锥体与固体的外锥体之间的缝隙 =1mm，其间充满 =0.1Pas 的润滑油。已知
6、锥体顶面半径R=0.3m,锥体 高度 H=0.5m,当锥体转速 n=150r/min 时，求所需旋转力矩。 解：如图，在离圆锥顶h处，取一微圆锥体（半径为r） ，其高为dh。这里RrhH该处速度( )Rv hrhH剪切应力( )vRhrH高为dh一段圆锥体的旋转力矩为d( )( )2M hrd coshrr习题.121图hdhrwit Impossible is nothing with my being! 32Rh H2d coshr其中tanrh代入32tan2dcosRhhH 总旋转力矩2 3002tand( )dcosHRMM hhh 342tan cos4 其中rad/s7 .156
7、02150s,Pa1 . 030.3tan0.6,cos0.857,0.5m,1 10 m0.5RHH 代入上式得旋转力矩34320.1 15.7 0.60.538.83N m1 100.8574M 【1.13】上下两平行圆盘，直径均为 d，间隙为 ，其间隙间充满黏度为 的液体。若下盘 固定不动，上盘以角速度旋转时，试写出所需力矩 M 的 表达式。解：在圆盘半径为r处取dr的圆环，如图。其上面的切应力 rr则所需力矩 d2Mr32ddr rrrr 总力矩 4 223002dd32dddMMrr 【1.14】当压强增量p=5104N/m2时，某种液体的密度增 长 0.02%。求此液体的体积弹性模
8、量。 解：液体的弹性模量4 8dd5 102.5 10 Padd0.0002ppE 【1.15】一圆筒形盛水容器以等角速度绕其中心轴旋转。 试写出图中 A(x,y,z) 处质量力的表达式。解：位于( , , )A x y z处的流体质点，其质量力有 惯性力22cosxfrx22sinyfryd习题.131图rdrO习题.151图Ayxwit Impossible is nothing with my being! 4重力zfg （Z轴向上）故质量力的表达式为22xygFijk 【1.16】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。若系统内水的总体积为
9、8m3，加温前后温差为 50，在其温度范围内 水的热胀系数 =0.000 5/。求膨胀水箱的最小容积。解：由液体的热胀系数1 d dV VT 公式， 据题意，0.000 5/，38mV ，d50T 故膨胀水箱的最小容积 3dd0.000 5 8 500.2mVV T 【1.17】汽车上路时，轮胎内空气的温度为20，绝对压强为 395kPa，行驶后，轮胎内空气温度上升到50，试求这时的压强。 解：由理想气体状态方程，由于轮胎的容积不变，故空气的密度不变，故 00pp TT ，其中0395kPap ，020273293KT ，50273323KT 得395 323435.4kPa293p【1.18
10、】图示为压力表校正器。器内充满压缩系数为 k=4.751010m2/N 的油液。器内压强 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，当压强升高至 20MPa 时，问需将手轮摇多少转？锅炉散热器习题.161图wit Impossible is nothing with my being! 5d习题.181图解：由液体压缩系数定义ddkp ，设m V ，dmm VVV因此，d V VV ，其中手轮转n转后，体积变化了24Vd Hn （d为活塞直径，H为螺距）即224d4d Hn k p Vd Hn ，其中1024.75 10m /
11、 Nk，65d(20 1010 )Pap 得1065d4.75 10(20 1010 )k p23-3-3230.012 104200 10100.012 104nn 解得12n 转【1.19】黏度测量仪有内外两个同心圆筒组成，两筒的 间隙充满油液。外筒与转轴连接，其 半径为 r2,旋转角速度为。内筒悬挂于一金属丝下，金 属丝上所受的力矩 M 可以通过扭转角的值确定。外筒与 内筒底面间隙为a，内筒高 H，如题 1.19 图所示。试推 出油液黏度的计算式。 解：外筒侧面的切应力为2/r，这里21rr故侧面黏性应力对转轴的力矩1M为习题.191图Hr1r2awit Impossible is no
12、thing with my being! 62 1112rMrHr （由于a是小量，HaH） 对于内筒底面，距转轴r取宽度为dr微圆环处的切应力为 /r a 则该微圆环上黏性力为22d2drFr ra 故内筒底面黏性力为转轴的力矩2M为134 21012d2rMrrraa显然42 1212 12121 2()ar HMMMrarrr即42 12 12121 2()M ar Hrarrrwit Impossible is nothing with my being! 7第第 2 章章 流体静力学流体静力学选择题：【2.1】 相对压强的起算基准是：（a）绝对真空；（ b）1 个标准大气压； （c）
13、当地大气压；（ d）液面压强。 解：相对压强是绝对压强和当地大气压之差。 （c）【2.2】 金属压力表的读值是：（a）绝对压强；（ b）相对压强；（ c）绝对压 强加当地大气压；（ d）相对压强加当地大气压。 解：金属压力表的读数值是相对压强。 （b）【2.3】 某点的真空压强为65 000Pa，当地大气压为0.1MPa，该点的绝对压强为： （a）65 000 Pa；（b）55 000 Pa；（ c）35 000 Pa；（d）165 000 Pa。 解：真空压强是当相对压强为负值时它的绝对值。故该点的绝对压强64 ab0.1 106.5 1035 000Pap。 （c）【2.4】 绝对压强ab
14、p与相对压强 p、真空压强vp、当地大气压ap之间的关系是：（a）abvppp；（ b）abappp；（ c）vabappp；（ d）vappp。 解：绝对压强当地大气压相对压强，当相对压强为负值时，其绝对值即为真空压强。即abavpppp ，故abvappp。 （c）【2.5】 在封闭容器上装有U 形水银测压计，其中1、2、3 点位于同一水平面上， 其压强关系为：（a）p1p p3；（ b）p1=p= p3；（c）p12 300为紊流。求流动的沿程摩阻因数有以下方法：方法 1，由Re及紊流光滑区，查穆迪图，得034. 0方法 2，由经验公式，由于31042 300为紊流可应用普朗特史里希廷（Schlichting）公式wit Impossible is nothing with my being! 9812.0lg0.8Re （适用范围为3000G时，粉尘被烟气带走即 03U d3 m()6dgd5 0m1818 5 100.5 ()(12000.25)9.81U g =1.95510-4m验证 4 0 50.25 0.5 1.955 100.4895 10U dRe
