工程流体力学习题解析_(夏泰淳_着)_上海交通大学出版社概要.doc

工程流体力学习题解析(夏泰淳_著)_上海交通大学出版社 第1章 绪论 选择题 【1.1】 按连续介质的概念，流体质点是指：（）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。 （） 【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（）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，而且速度梯度是流体微团的剪切变形速度，故。 （） 【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是：（）m2/s；（b）N/m2；（c）kg/m；（d）N·s/m2。 解：流体的运动黏度υ的国际单位是。 （） 【1.4】 理想流体的特征是：（）黏度是常数；（b）不可压缩；（c）无黏性；（d）符合。 解：不考虑黏性的流体称为理想流体。 （） 【1.5】 当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（）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。 （） 【1.6】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（）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。 （） 【1.7】 下列流体哪个属牛顿流体：（）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。 （） 【1.8】 时空气和水的运动黏度，，这说明：在运动中（）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。 （） 【1.9】 液体的黏性主要来自于液体：（）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。 （） 计算题 【1.10】 黏度μ=3.92×10﹣2Pa·s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，壁面的切应力为 【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， 【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 δ=1mm，其间充满μ=0.1Pa·s的润滑油。已知锥体顶面半径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），其高为。 这里 该处速度 剪切应力 高为一段圆锥体的旋转力矩为 其中代入 总旋转力矩 其中 代入上式得旋转力矩 【1.13】上下两平行圆盘，直径均为d，间隙为δ，其间隙间充满黏度为μ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：在圆盘半径为处取的圆环，如图。 其上面的切应力 则所需力矩 总力矩 【1.14】当压强增量=5×104N/m2时，某种液体的密度增长0.02%。求此液体的体积弹性模量。 解：液体的弹性模量 【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：位于处的流体质点，其质量力有 惯性力 重力 （Z轴向上） 故质量力的表达式为 【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8m3，加温前后温差为50℃，在其温度范围内水的热胀系数α=0.000 5/℃。求膨胀水箱的最小容积。 解：由液体的热胀系数 公式， 据题意， ℃，，℃ 故膨胀水箱的最小容积 【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