流体力学答案刘鹤年,中国建筑工业出版社

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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);(d)。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;(c)不变;(d)不定。1.6 流体

2、运动黏度的国际单位是:(a)(a);(b);(c);(d)。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。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1000,2L水的质量和重量是多少?解: (kg)(N)答:2L水的质量是2 kg,重量是19.614N。1.10 体积为0.5的油料,重量为4410N,试求该油料的密度是多少?解: (kg/m3)答:该油料的密度是899.358 kg/m3。1.11 某液体的动力黏度为0.005,

3、其密度为850,试求其运动黏度。解:(m2/s)答:其运动黏度为 m2/s。1.12 有一底面积为60cm40cm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0.84,求油的动力黏度。解: 平板受力如图。沿轴投影,有:()答:油的动力黏度。1.13 为了进行绝缘处理,将导线从充满绝缘涂料的模具中间拉过。已知导线直径为0.8mm;涂料的黏度=0.02,模具的直径为0.9mm,长度为20mm,导线的牵拉速度为50,试求所需牵拉力。解: (kN/m2)(N)答:所需牵拉力为N。1.14 一圆锥体绕其中心轴作等角速度旋转=16,锥体与固定壁面间

4、的距离=1mm,用=0.1的润滑油充满间隙,锥底半径R=0.3m,高H=0.5m。求作用于圆锥体的阻力矩。解: 选择坐标如图,在处半径为的微元力矩为。其中 ()答:作用于圆锥体的阻力矩为。1.15 活塞加压,缸体内液体的压强为0.1Mpa时,体积为1000 ,压强为10Mpa时,体积为995 ,试求液体的体积弹性模量。解: (Mpa)(m3)(pa)答:液体的体积弹性模量 pa。1.16 图示为压力表校正器,器内充满压缩系数为=4.7510-10的液压油,由手轮丝杠推进活塞加压,已知活塞直径为1cm,丝杠螺距为2mm,加压前油的体积为200mL,为使油压达到20Mpa,手轮要摇多少转?解: (

5、m3)设手轮摇动圈数为,则有圈即要摇动12圈以上。答:手轮要摇12转以上。1.17 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8,加温前后温差为50,在其温度范围内水的膨胀系数=0.00051/。求膨胀水箱的最小容积。解: (m3)答:膨胀水箱的最小容积 m3。1.18 钢贮罐内装满10的水,密封加热到75,在加热增压的温度和压强范围内,水的热膨胀系数=4.110-4/,体积弹性模量=2109,罐体坚固,假设容积不变,试估算加热后罐壁承受的压强。解: 自由膨胀下有:又(Mpa)加热后,钢罐内的压强为Mpa。设(表压强)。答:加热后罐壁

6、承受的压强是 Mpa。1.19 汽车上路时,轮胎内空气的温度为20,绝对压强为395kPa,行驶后轮胎内空气的的温度上升到50,试求这时的压强。解: 设满足理想气体方程,则有:假设,可解得(kPa)答:这时的压强为 kPa。第二章习题答案选择题(单选题)2.1 静止流体中存在:(a)(a)压应力;(b)压应力和拉应力;(c)压应力和剪应力;(d)压应力、拉应力和剪应力。2.2 相对压强的起算基准是:(c)(a)绝对真空;(b)1个标准大气压;(c)当地大气压;(d)液面压强。2.3 金属压力表的读值是:(b)(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

7、。2.4 某点的真空度为65000Pa,当地大气压为0.1MPa,该点的绝对压强为:(d)(a)65000Pa;(b)55000Pa;(c)35000Pa;(d)165000Pa。2.5 绝对压强与相对压强、真空度、当地大气压之间的关系是:(c)(a)=+;(b)=+;(c)=-;(d)=+。2.6 在密闭容器上装有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:(c)(a);(b)=;(c);(d)。2.7 用U形水银压差计测量水管内A、B两点的压强差,水银面高差hp=10cm, -为:(b)(a)13.33kPa;(b)12.35kPa;(c)9.8kPa;(d)6.4kP

8、a。2.8 露天水池,水深5 m处的相对压强为:(b)(a)5kPa;(b)49kPa;(c)147kPa;(d)205kPa。2.9 垂直放置的矩形平板挡水,水深3m,静水总压力P的作用点到水面的距离为:(c)(a)1.25m;(b)1.5m;(c)2m;(d)2.5m。2.10 圆形水桶,顶部及底部用环箍紧,桶内盛满液体,顶箍与底箍所受张力之比为:(a)(a)1/2;(b)1.0;(c)2;(d)3。2.11 在液体中潜体所受浮力的大小:(b)(a)与潜体的密度成正比;(b)与液体的密度成正比;(c)与潜体淹没的深度成正比;(d)与液体表面的压强成反比。2.12 正常成人的血压是收缩压10

9、0120mmHg,舒张压6090mmHg,用国际单位制表示是多少Pa?解: mmPa 收缩压:mmHgkPakPa舒张压:mmHgkPakPa答:用国际单位制表示收缩压:mmHgkPakPa;舒张压:mmHgkPakPa。2.13 密闭容器,测压管液面高于容器内液面=1.8m,液体的密度为850kg/m3,求液面压强。解: 相对压强为:kPa。绝对压强为:kPa。答:液面相对压强为kPa,绝对压强为kPa。2.14 密闭容器,压力表的示值为4900N/m2,压力表中心比A点高0.4m,A点在水下1.5m,求水面压强。解: (kPa)相对压强为:kPa。绝对压强为:kPa。答:水面相对压强为kP

10、a,绝对压强为kPa。2.15 水箱形状如图所示,底部有4个支座,试求水箱底面上总压力和4个支座的支座反力,并讨论总压力和支座反力不相等的原因。解:(1)总压力:(kN)(2)支反力:kN不同之原因:总压力位底面水压力与面积的乘积,为压力体。而支座反力与水体重量及箱体重力相平衡,而水体重量为水的实际体积。答:水箱底面上总压力是kN,4个支座的支座反力是kN。2.16 盛满水的容器,顶口装有活塞,直径=0.4m,容器底的直径=1.0m,高=1.8m,如活塞上加力2520N(包括活塞自重),求容器底的压强和总压力。解:(1)容器底的压强:(kPa) (相对压强)(2)容器底的总压力:(kN)答:容

11、器底的压强为kPa,总压力为kN。2.17 用多管水银测压计测压,图中标高的单位为m,试求水面的压强。解: (kPa)答:水面的压强kPa。2.18 盛有水的密闭容器,水面压强为,当容器自由下落时,求水中压强分部规律。解: 选择坐标系,轴铅垂朝上。由欧拉运动方程:其中 ,即水中压强分布 答:水中压强分部规律为。2.19 圆柱形容器的半径=15cm,高=50cm,盛水深=30cm,若容器以等角速度绕轴旋转,试求最大为多少时不致使水从容器中溢出。解: 建立随圆柱容器一起转动的坐标系,点在水面最低点。则有:即有:其中:;故有:当在自由面时,自由面满足上式说明,对任意点的压强,依然等于自由面压强。等压

12、面为旋转、相互平行的抛物面。答:最大为18.67rad/s时不致使水从容器中溢出。2.20 装满油的圆柱形容器,直径=80cm,油的密度=801,顶盖中心点装有真空表,表的读值为4900Pa,试求:(1)容器静止时,作用于顶盖上总压力的大小和方向;(2)容器以角速度=20旋转时,真空表的读值不变,作用于顶盖上总压力的大小和方向。解:(1)kPa相对压强kPa(kN)负号说明顶盖所受作用力指向下。(2)当r/s时,压强分布满足坐顶中心为坐标原点,时,kPa(kN)总压力指向上方。答:(1)容器静止时,作用于顶盖上总压力的大小为kN,方向向下;(2)容器以角速度=20旋转时,真空表的读值不变,作用

13、于顶盖上总压力为kN,方向指向上方。2.21 绘制题图中面上的压强分布图。解:2.22 河水深=12m,沉箱高=1.8m,试求:(1)使河床处不漏水,向工作室送压缩空气的压强是多少?(2)画出垂直壁上的压强分布图。解:(1)当A室内C处的压强大于等于水压时,不会发生漏水现象。 kPa(2)BC压强分布图为:答:使河床处不漏水,向工作室送压缩空气的压强是kPa。2.23 输水管道试压时,压力表的读值为8.5at,管道直径=1m,试求作用在管端法兰堵头上的静水总压力。解:(kN)答:作用在管端法兰堵头上的静水总压力为kN。2.24 矩形平板闸门,一侧挡水,已知长=2m,宽=1m,形心点水深=2m,

14、倾角=,闸门上缘处设有转轴,忽略闸门自重及门轴摩擦力,试求开启闸门所需拉力。解:(1)解析法。(kN)(m)对A点取矩,当开启闸门时,拉力满足:(kN)当kN时,可以开启闸门。(2)图解法。压强分布如图所示:(kPa)(kPa)(kN)对A点取矩,有 (kN)答:开启闸门所需拉力kN。2.25 矩形闸门高=3m,宽=2m,上游水深=6m,下游水深=4.5m,试求:(1)作用在闸门上的静水总压力;(2)压力中心的位置。解:(1)图解法。压强分布如图所示: (kPa)(kN)合力作用位置:在闸门的几何中心,即距地面处。(2)解析法。(kN)(m)(kN)(m)合力:(kN)合力作用位置(对闸门与渠底接触点取矩):(m)答:(1)作用在闸门上的静水总压力kN;(2)压力中心的位置在闸门的几何中心,即距地面处。2.26 矩形平板闸门一侧挡水,门高=1m,宽=0.8m,要求挡水深超过2m时,闸门即可自动开启,试求转轴应设的位置。解:当挡水深达到时,水压力作用位置应作用在转轴上,当水深大于时,水压力作用位置应作用于转轴上,使闸门开启。

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