流体力学(刘鹤年)课后答案和过程..doc

第1章 绪 论 1.1 解： 1.2 解： 当时，此处的流速梯度为 当时，此处的流速梯度为 1.3 解： 1.4 解： 充入内外筒间隙中的实验液体，在外筒的带动下做圆周运动。因间隙很小，速度可视为近似直线分布，不计内筒端面的影响，内桶剪切应力由牛顿内摩擦定律推得： 作用于内筒的扭矩： 1.5 解： 体积压缩系数： （负号表示体积减少） 手轮转数： 1.6 解： ，即比增加了3.5％。 1.7 解： 测压管内液面超高： 当测压管内液面标高为5.437m时，若箱内盛水，水箱液面高程为： 若箱内盛水银，水箱液面高程为： 1.8 解： 当液体静止时，它所受到的单位质量力： 。 当封闭容器自由下落时，它所受到质量力除向下的重力G＝mg外，还有与重力加速度方向相反（即向上）的惯性力F＝－mg ，所以 其单位质量力为 1.9 解： 水平方向（法向）的单位质量力为： 同理可求： 则A点处单位质量力为： 与水平方向夹角为： 1.10 解： 体积膨胀系数： 解法二： 积分： 所以，膨胀水箱的最小容积为： 1.11 答：运动粘度—— 切应力—— 体积模量—— 表面张力系数—— 动量—— 功—— 1.12 答：① （欧拉数） ② ③ ④ （韦伯数） 1.13 解： 由已知条件可将溢流堰过流时单宽流量q与堰顶水头H、水的密度ρ和重力加速度g的关系写成下面的一般表达式： 其量纲公式： 根据量纲一致性原则： ： ： ： 解得： 令（即堰流流量系数），得堰流单宽流量计算公式： 解： 根据题意已知列出水泵输出功率与有关的物理量的关系式： 由于用瑞利法求力学方程，有关物理量不能超过4个，当有关物理量超过4个时，则需要归并有关物理量，令 写出指数乘积关系式： 写出量纲式： 以基本量纲（、、）表示各物理量量纲： 根据量纲和谐原理求量纲指数： ： ： ： 得：，， 整理方程：令K为试验确定的系数： 解： 列出有关物理量的关系式： 取，，为基本量 ，， ： ： ： ： 得：， 同理可得： ： 解得：，，， 即： 第2章 流体静力学 2.1 解： 相对压强： 2.2 解： 设小活塞顶部所受的来自杠杆的压力为F，则小活塞给杠杆的反力亦为F，对杠杆列力矩平衡方程： 小活塞底部的压强为： 根据帕斯卡原理，p将等值的传递到液体当中各点，大活塞底部亦如此。 2.3 解： （1） （2） 水柱高 2.4 解： 2.5 解： 1－1为等压面： 2.6 解: 2.7 解： 如图所示，过1、2、3点的水平面是等压面。 2.8 解： ＝ ＝ ＝34.6528 解： 如图所示，A、B、C点水平面是等压面。 解： 对上支U形管： 所以 （1） 对下支U形管： （2） 将(2)代入(1)得： 代入（2）得： 2.11 解： 2.12 解： 静水总压力： 或： 合力作用点D距A点的距离： 或：压力中心至闸门底边的距离： 或：压力中心的位置： ： 2.13 解： （1）求闸门所受的静水总压力P及力矩M 对角式转动闸门铅垂边： 静水总压力： 作用