[工程流体力学(水力学)]1-4章习题解答

2019-06-17 12:53

第一章 绪论

1-1.20℃的水2.5m,当温度升至80℃时,其体积增加多少?

3

[解] 温度变化前后质量守恒,即?1V1??2V2

又20℃时,水的密度?1?998.23kg/m3 80℃时,水的密度?2?971.83kg/m3

?V2??1V1?2.5679m3 ?2 则增加的体积为?V?V2?V1?0.0679m3

1-2.当空气温度从0℃增加至20℃时,运动粘度?增加15%,重度?减少10%,问此时动力粘度

?增加多少(百分数)?

[解] ??????(1?0.15)?原(1?0.1)?原

?1.035?原?原?1.035?原

???原1.035?原??原???0.035

?原?原此时动力粘度?增加了3.5%

1-3.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为u?0.002?g(hy?0.5y2)/?,式中?、?分别为水的密度和动力粘度,h为水深。试求h?0.5m时渠底(y=0)处的切应力。

[解] ?du?0.002?g(h?y)/? dydu?0.002?g(h?y) dy????当h=0.5m,y=0时

??0.002?1000?9.807(0.5?0)

?9.807Pa

1-4.一底面积为45×50cm2,高为1cm的木块,质量为5kg,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块运动速度u=1m/s,油层厚1cm,斜坡角22.620 (见图示),求油的粘度。

u?

?

[解] 木块重量沿斜坡分力F与切力T平衡时,等速下滑

mgsin??T??Adu dy??mgsin?5?9.8?sin22.62 ?u1A0.4?0.45??0.001??0.1047Pa?s

1-5.已知液体中流速沿y方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律???du,定性绘出dy切应力沿y方向的分布图。

y

uu

[解] y

?= 0

?

yuuy?=?0?第二章 流体静力学yuuy0??

2-1.一密闭盛水容器如图所示,U形测压计液面高于容器内液面h=1.5m,求容器液面的相对压强。

[解] ?p0?pa??gh

?pe?p0?pa??gh?1000?9.807?1.5?14.7kPa

2-2.密闭水箱,压力表测得压强为4900Pa。压力表中心比A点高0.5m,A点在液面下1.5m。求液面的绝对压强和相对压强。

[解] pA?p表?0.5?g

p0?pA?1.5?g?p表??g?4900?1000?9.8??4900Pa ??p0?pa??4900?98000?93100p0Pa

2-3.多管水银测压计用来测水箱中的表面压强。图中高程的单位为m。试求水面的绝对压强pabs。

[解] p0??水g(3.0?1.4)??汞g(2.5?1.4)??水g(2.5?1.2)?pa??汞g(2.3?1.2)

p0?1.6?水g?1.1?汞g?1.3?水g?pa?1.1?汞g

p0?pa?2.2?汞g?2.9?水g?98000?2.2?13.6?103?9.8?2.9?103?9.8?362.8kPa

2-4. 水管A、B两点高差h1=0.2m,U形压差计中水银液面高差h2=0.2m。试求A、B两点的压强差。(22.736N/m2)

[解] ?pA??水g(h1?h2)?pB??水银gh2

?pA?pB??水银gh2??水g(h1?h2)?13.6?103?9.8?0.2?103?9.8?(0.2?0.2)?22736Pa

2-5.水车的水箱长3m,高1.8m,盛水深1.2m,以等加速度向前平驶,为使水不溢出,加速度a的允许值是多少?


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