流体力学第二版课后习题答案Word格式.docx
- 文档编号:20027832
- 上传时间:2023-01-16
- 格式:DOCX
- 页数:70
- 大小:337.91KB
流体力学第二版课后习题答案Word格式.docx
《流体力学第二版课后习题答案Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《流体力学第二版课后习题答案Word格式.docx(70页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
1.10体积为0.5m3的油料,重量为4410N,试求该油料的密度是多少?
mGg44109.807汽
899.358(kg/m)
VV0.5
3
该油料的密度是899.358kg/m。
1.11
某液体的动力黏度为0.005Pas,其密度为850kg/m3,试求其运动黏度。
.二一二0.005=5.88210~(m/s)
P850
其运动黏度为5.88210卫m/s。
1.12有一底面积为60cmx40cm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0.84m/s,求油的动力黏度」。
%6
m
Fs
二
平板受力如图。
沿s轴投影,有:
<
20°
Gsin20-T=0
Ta=Gsin20:
o
.p_Gsin20「65汉9.807汉sin2o"
汇0.6汇10’
UA
0.60.40.84
=5.010"
(kgms)
油的动力黏度J=5.010
s
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4=0.02PaS,模具的直径为0.9mm,长度为20mm导线的牵拉速度为50m/s,试求所需牵拉力。
20mm
mmDOO
-U
”U5000002
0.0220(kN/m)
6(0.9-0.8)'
'
2TI芥=黒決0.810’2010^20=1.01(N)
所需牵拉力为1.01N。
1.14一圆锥体绕其中心轴作等角速度旋转-■=16rad/s,锥体与固定壁面间的距离
6=1mm用卜=0.1PaS的润滑油充满间隙,锥底半径R=0.3m,高H=0.5mo求作用
于圆锥体的阻力矩。
选择坐标如图,在
j
z
L
/
qL
9■'
2rdz
dM二dAr=—-
costr
.H2R2
dz
其中
H3z3dZ
—R3.H2R2
2:
0.1160.33,0.520.32
2110”
二39.568(Nm)
作用于圆锥体的阻力矩为39.568Nm。
1.15活塞加压,缸体内液体的压强为O.IMpa时,体积为1000cm3,压强为10Mpa时,体
积为995cm3,试求液体的体积弹性模量。
6
卩=]10-0.110=9.9(Mpa
•N二995-100010^=-510$(m)
9.9"
O6
匚5一10"
6100^10^
=1.98109
(pa)
液体的体积弹性模量K=1.98109pa。
1.16图示为压力表校正器,器内充满压缩系数为k=4.75X10-10m2/N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?
V--KVp--4.75104020010*20106=「1.910^(斥)
兀2
设手轮摇动圈数为n,则有n—d2人1=AV
4
4:
V4-1.910°
n2212.10圈
7dl■■1110^1:
210^
即要摇动12圈以上。
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8m3,加温前后温差为50C,在其温度范围内水的
膨胀系数:
^=0.00051/C。
求膨胀水箱的最小容积。
解:
:
V
---V=-■vV〔T=0.00051850=0.204(m)
膨胀水箱的最小容积0.204恳
1.18钢贮罐内装满10C的水,密封加热到75C,在加热增压的温度和压强范围内,水的
热膨胀系数\=4.1x10-4/C,体积弹性模量k=2x109n/m2,罐体坚固,假设容积
不变,试估算加热后罐壁承受的压强。
•••自由膨胀下有:
―^=:
^T
又•••K二
—p—K「二K,•汀詁110,21。
975=10"
3.3(叭
加热后,钢罐内的压强为
p=p0=p=53.3Mpa设心=0(表压强)。
1.19汽车上路时,轮胎内空气的温度为20C,绝对压强为395kPa,行驶后轮胎内空气的
的温度上升到50C,试求这时的压强。
设满足理想气体方程,则有:
假设v=v2,可解得p
这时的压强为435.4kPa。
pV395V,p2V2T2732027350323395p2435.4(kPa)293
第二章习题答案
2.1静止流体中存在:
(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:
(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:
(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。
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:
(a)65000Pa;
(b)55000Pa;
(c)35000Pa;
(d)165000Pa。
2.5绝对压强pabs与相对压强p、真空度pv、当地大气压Pa之间的关系是:
(a)Pabs=p+pv;
(b)p=Pabs+Pa;
(C)pv=Pa-Pabs;
(d)p=pv+pv。
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:
2.7用U形水银压差计测量水管内AB两点的压强差,水银面高差hp=10cm.Pa-Pb为:
(a)13.33kPa;
(b)12.35kPa;
(c)9.8kPa;
(d)6.4kPa。
2.8露天水池,水深5m处的相对压强为:
(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yD为:
(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)1/2;
(b)1.0;
(c)2;
(d)3。
2.11在液体中潜体所受浮力的大小:
(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100~120mmHg舒张压60~90mmHg用国际单位制表示是多
少Pa?
•••
彳101.325x10
1mm133.3Pa
760
•••收缩压:
100L120mmHg13.33kPa]16.00kPa
舒张压:
60L90mmHg8.00kPa]12.00kPa
用国际单位制表示收缩压:
100L120mmH*13.33kPaL16.00kPa;
60L90mmHg8.00kPa]12.00kPa。
2.13密闭容器,测压管液面高于容器内液面h=1.8m,液体的密度为850kg/m,求液面压
强。
|P0
h
1
Po=Pa'
gh=pa8509.8071.8
相对压强为:
15.00kPa。
绝对压强为:
116.33kPa。
液面相对压强为15.00kPa,绝对压强为116.33kPa。
2
2.14密闭容器,压力表的示值为4900N/m,压力表中心比A点高0.4m,A点在水下1.5m,,求水面压强。
Po
1.5m
0.4m
Po=PaP-1-1-g=pa4900-1.110009.807=pa-5.888(kPa)
-5.888kPa。
95.437kPa。
水面相对压强为-5.888kPa,绝对压强为95.437kPa。
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。
(1)总压力:
B二Ap=4ig33=353・052(kN)
(2)支反力:
R二W总、二WkW箱二W箱rg111333
980728=274.596kNW箱
不同之原因:
总压力位底面水压力与面积的乘积,为压力体rg。
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。
水箱底面上总压力是353.052kN,4个支座的支座反力是274.596kN。
2.16盛满水的容器,顶口装有活塞A,直径d=0.4m,容器底的直径D=1.0m,高h=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。
(1)容器底的压强:
Pd=Pa'
gh=252098071.8=37.706(kPa)(相对压强)4d2
(2)容器底的总压力:
■2:
23
PD=ApDD卩D137.70610=29.614(kN)44
容器底的压强为37.706kPa,总压力为29.614kN。
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p0。
PoA3.0
水
A5
A1.4
汞
Po二P4-3.0-1.4-g
=P52.5-1.4%g-3.0-1.4-g
二Pa2.3-1.2,Hgg-2.5-1.2「g2.5-1.4%g-3.0-1.4g
二Pa2.32.5—1.2—1.4^Hgg一2.53.0—1.2—1.4-g
=p^02.32.5-1.2-1.413.6-2.53.0-1.2-1.4-g-g
=pa265.00(kPa)
水面的压强p0=265.00kPa。
2.18盛有水的密闭容器,水面压强为P0,当容器自由下落时,求水中压强分部规律。
选择坐标系,z轴铅垂朝上。
由欧拉运动方程:
fz-~—=0P氐
其中fz=—gg=0•••艺=o,p=0:
即水中压强分布P=p0
水中压强分部规律为P=p0。
2.19圆柱形容器的半径R=15cm,高H=50cm,盛水深h=30cm,若容器以等角速度•■绕z
轴旋转,试求「最大为多少时不致使水从容器中溢出。
D
—
建立随圆柱容器一起转动的坐标系oxyz,o点在水面最低点。
则有:
?
fx
.:
x
即有:
其中:
fy
fz
和0
Jfxdx亠fydy亠;
tdz二dp
fx=r・2cost■x■2;
故有:
22
dp=『x-dxy■dy_gdz
p-Po=-Tgz—x2y2
P⑷22
Lp0」gz
当在自由面时,p二po,「.自由面满足z^=—r2
2g
二p=Po'
gZo-Z=Po'
gh
po水深'
g。
上式说明,对任意点x,y,zyi:
r,z的压强,依然等于自由面压强
•••等压面为旋转、相互平行的抛物面。
•■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D=80cm,油的密度「=801kg/m,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■=20r/s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。
7
II
1)•「Pv=Pa〜P二4.9kPa
•••相对压强p=pa--4.9kPa
2
P=pA--4.94.90.8二2.46(kN)44
负号说明顶盖所受作用力指向下。
!
[2当•-20r/s时,压强分布满足p=p0—■=gzx2y22
坐顶中心为坐标原点,•••x,y,z二0,0,0时,p0--4.9kPa
P=..pdA=..p°
」gz2
AA-2
(x2+y2)dA
2JID2f
Pco22
P0+r
2丿
dBrdr
2①
二PoD2-'
■-D4
464
二0.8
801
1000
二204
4.90.8
64
=3.98(kN)
总压力指向上方。
(1)容器静止时,作用于顶盖上总压力的大小为2.46kN,方向向下;
(2)容器以角速
度=20r/s旋转时,真空表的读值不变,作用于顶盖上总压力为3.98kN,方向指向上方。
2.21绘制题图中AB面上的压强分布图。
h2
B
A
pghi
4川「
rpghi
Pg
X
^4
ph2
P(h2-hi)
2.22
A送压缩空
河水深H=12m,沉箱高h=1.8m,试求:
(1)使河床处不漏水,向工作室气的压强是多少?
(2)画出垂直壁BC上的压强分布图。
(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。
p亠pc=12•「g=117.684kPa
(2)BC压强分布图为:
C
17.653
使河床处不漏水,向工作室A送压缩空气的压强是117.684kPa。
2.23输水管道试压时,压力表的读值为8.5at,管道直径d=1m试求作用在管端法兰堵
头上的静水总压力。
2:
:
.2
P=pADp=8.598.071000—1=654.7(kN)44
作用在管端法兰堵头上的静水总压力为654.7kN。
2.24矩形平板闸门AB,一侧挡水,已知长I=2m宽b=1m,形心点水深hc=2m倾角:
-=45,闸门上缘A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T。
1T
i
—/
hc
A/
彳b
a
l
//
(1)解析法。
P=PcA=hjgbl=10009.807212=39.228(kN)
bl32
2.946(m)
y°
=yc丄c世也22222
yCAsin:
hesin4512212
bl
sin:
sin45
对A点取矩,当开启闸门时,拉力T满足:
PIy-Ya-TIcos/=0
l2
P:
+—
12hc..2
sin3.9228
ICOST
2cos45:
=31.007(kN)
当T-31.007kN时,
可以开启闸门。
(2)图解法。
压强分布如图所示:
sin45
D2
C'
g=12.68(kPa)
=26.55(kPa)
±
Jb(12.68+26.55^2"
P〜PB1厂
=39.23(kN)
对A点取矩,有pAD^F2AD2—TABqos45*=0
l12
PaIb2PbfPa1~b—1
1cos45;
12.681126.55-12.681
cos45:
=31.009(kN)
开启闸门所需拉力T=31.009kN。
2.25矩形闸门咼h=3m,宽b=2m,上游水深h1=6m,下游水深h2=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。
(1)图解法。
p_|肿_h,:
;
〕h2_h[j「g
=h-h2-g
=6-4.510009.807
=14.71(kPa)
(1.5m,b)处。
P=phb=14.7132=88.263(kN)
合力作用位置:
在闸门的几何中心,即距地面
(2)解析法。
P=|^A=Pg(h—1.5)hb=(6—1.5)x9807x3x2=264.789(kN)
bh3
丄4.512
yC2A4.5bh
4.5
4.5嚅
汉(20.25+0.75)=4.667(m)
P2=P2A=勺h2-1.5hb=39.80732=176.526(kN)
I1i'
|'
i1
yD2®
煮HyC1亍s30.75"
25(m
合力:
P=P-R2=88.263(kN)
合力作用位置(对闸门与渠底接触点取矩)
YdP=P(h1—y°
1)—R(h2—yD2)
yD二
Rh-yD1-P2h2-yD2
p
264.7896-4.667-176.5264.5-3.25
88.263
88.263kN;
(2)压力中心的位置在闸门的几何中心,
1.499(m)
(1)作用在闸门上的静水总压力
即距地面(1.5m,-)处。
2.26矩形平板闸门一侧挡水,门高h=1m宽b=0.8m,要求挡水深h1超过2m时,闸门即
可自动开启,试求转轴应设的位置y。
时,水压力作用
当挡水深达到hi时,水压力作用位置应作用在转轴上,当水深大于
位置应作用于转轴上,使闸门开启。
(kPa)
fh\Pin——Tghb=1.510009.80710.8=11.7684129
yD二h1
h-h良12I2丿
=1.511.556(m
1.512
•••转轴位置距渠底的距离为:
2-1.556二0.444(m)
可行性判定:
当h增大时yC二h1-h增大,则一~减小,
I2丿
即压力作用位置距闸门
ycA
形越近,即作用力距渠底的距离将大于0.444米。
转轴应设的位置y=0.444m。
2.27折板ABC一侧挡水,板宽b=1m高度h1=h2=2m倾角:
上的静水总压力。
=45,试求作用在折板
水平分力:
h1
■gh1h2b=2-210009.8071-78.456(kN)(~)
竖直分力:
—Z二vTg「gh1h2cor1h1h2co^Jb
二'
g~hih2b
=10009.807221
=58.842(kN)(J)
P=、.P:
Py2=98.07(kN)
tan-z=0.75,二
Px
-tan,旦=36.87
作用在折板上的静水总压力
P=98.07kN。
2.28金属矩形平板闸门,门高
h=3m宽b=1m由两根工字钢横梁支撑,挡水面与闸门顶
边齐平,如要求两横梁所受的力相等,两横梁的位置
y1、y2应为多少?
1(m)
静水总压力:
h32
PS「ghb巧10009.807"
必132(kN)
总压力作用位置:
距渠底
对总压力作用点取矩,•••
yiyi匚h
设水压力合力为P,对应的水深为h1;
虹:
、gb二—-gb
224
•••hi2h=2.1213(m)
•y1A=1.414(m)
y2h-4-1.414=2.586(m)
两横梁的位置%=1.414my^2.586m,
一R
2.29一弧形闸门,宽2m圆心角:
-=30,半径R=3m闸门转轴与水平齐平,试求作用在闸门上的静水总压力的大小和方向。
(1)水平压力:
「空匚29.807
=22.066(kN)3
(2)垂向压力:
FZ二V-'
g=j'
R
2丄-^Rsin:
Rcos:
122
22\
=9.807
兀汇3232c‘
sin30cos30汉2
122丿
=7.996(kN)(f)
F=.P2P2二‘22.06627.99&
=23.470(kN)
-二arctanPz=19.92
作用在闸
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 流体力学 第二 课后 习题 答案