流体力学第1234章课后习题答案.docx
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流体力学第1234章课后习题答案
第一章习题答案
选择题(单选题)
1.1按连续介质得概念,流体质点就是指:
(d)
(a)流体得分子;(b)流体内得固体颗粒;(c)几何得点;(d)几何尺寸同流动空间相比就是极小量,又含有大量分子得微元体。
1.2作用于流体得质量力包括:
(c)
(a)压力;(b)摩擦阻力;(c)重力;(d)表面张力。
1.3单位质量力得国际单位就是:
(d)
(a)N;(b)Pa;(c);(d)。
1.4与牛顿内摩擦定律直接有关得因素就是:
(b)
(a)剪应力与压强;(b)剪应力与剪应变率;(c)剪应力与剪应变;(d)剪应力与流速。
1.5水得动力黏度μ随温度得升高:
(b)
(a)增大;(b)减小;(c)不变;(d)不定。
1.6流体运动黏度得国际单位就是:
(a)
(a);(b);(c);(d)。
1.7无黏性流体得特征就是:
(c)
(a)黏度就是常数;(b)不可压缩;(c)无黏性;(d)符合。
1.8当水得压强增加1个大气压时,水得密度增大约为:
(a)
(a)1/20000;(b)1/10000;(c)1/4000;(d)1/2000。
1.9水得密度为1000,2L水得质量与重量就是多少?
解:
(kg)
(N)
答:
2L水得质量就是2kg,重量就是19、614N。
1、10体积为0、5得油料,重量为4410N,试求该油料得密度就是多少?
解:
(kg/m3)
答:
该油料得密度就是899、358kg/m3。
1.11某液体得动力黏度为0、005,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60cm×40cm得平板,质量为5Kg,沿一与水平面成20°角得斜面下滑,平面与斜面之间得油层厚度为0、6mm,若下滑速度0、84,求油得动力黏度。
解:
平板受力如图。
沿轴投影,有:
∴()
答:
油得动力黏度。
1.13为了进行绝缘处理,将导线从充满绝缘涂料得模具中间拉过。
已知导线直径为0、8mm;涂料得黏度=0、02,模具得直径为0、9mm,长度为20mm,导线得牵拉速度为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,锥体与固定壁面间得距离=1mm,用=0、1得润滑油充满间隙,锥底半径R=0、3m,高H=0、5m。
求作用于圆锥体得阻力矩。
解:
选择坐标如图,在处半径为得微元力矩为。
其中
∴
()
答:
作用于圆锥体得阻力矩为。
1.15活塞加压,缸体内液体得压强为0、1Mpa时,体积为1000,压强为10Mpa时,体积为995,试求液体得体积弹性模量。
解:
(Mpa)
(m3)
(pa)
答:
液体得体积弹性模量pa。
1.16图示为压力表校正器,器内充满压缩系数为=4、75×10-10得液压油,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,加压前油得体积为200mL,为使油压达到20Mpa,手轮要摇多少转?
解:
∵
∴(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。
若系统内水得总体积为8,加温前后温差为50℃,在其温度范围内水得膨胀系数=0、00051/℃。
求膨胀水箱得最小容积。
解:
∵
∴(m3)
答:
膨胀水箱得最小容积m3。
1.18钢贮罐内装满10℃得水,密封加热到75℃,在加热增压得温度与压强范围内,水得热膨胀系数=4、1×10-4/℃,体积弹性模量=2×109,罐体坚固,假设容积不变,试估算加热后罐壁承受得压强。
解:
∵
∴自由膨胀下有:
又∵
∴(Mpa)
加热后,钢罐内得压强为Mpa。
设(表压强)。
答:
加热后罐壁承受得压强就是Mpa。
1.19汽车上路时,轮胎内空气得温度为20℃,绝对压强为395kPa,行驶后轮胎内空气得得温度上升到50℃,试求这时得压强。
解:
设满足理想气体方程,则有:
假设,可解得(kPa)
答:
这时得压强为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)压应力与拉应力;(c)压应力与剪应力;(d)压应力、拉应力与剪应力。
2.2相对压强得起算基准就是:
(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金属压力表得读值就是:
(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。
2.4某点得真空度为65000Pa,当地大气压为0、1MPa,该点得绝对压强为:
(d)
(a)65000Pa;(b)55000Pa;(c)35000Pa;(d)165000Pa。
2.5绝对压强与相对压强、真空度、当地大气压之间得关系就是:
(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两点得压强差,水银面高差hp=10cm,-为:
(b)
(a)13、33kPa;(b)12、35kPa;(c)9、8kPa;(d)6、4kPa。
2.8露天水池,水深5m处得相对压强为:
(b)
(a)5kPa;(b)49kPa;(c)147kPa;(d)205kPa。
2.9垂直放置得矩形平板挡水,水深3m,静水总压力P得作用点到水面得距离为:
(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得大小:
(b)
(a)与潜体得密度成正比;(b)与液体得密度成正比;(c)与潜体淹没得深度成正比;(d)与液体表面得压强成反比。
2.12正常成人得血压就是收缩压100~120mmHg,舒张压60~90mmHg,用国际单位制表示就是多少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,液体得密度为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,压力表得示值为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kPa,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与4个支座得支座反力,并讨论总压力与支座反力不相等得原因。
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得乘积,为压力体。
而支座反力与水体重量及箱体重力相平衡,而水体重量为水得实际体积。
答:
水箱底面上总压力就是kN,4个支座得支座反力就是kN。
2.16盛满水得容器,顶口装有活塞,直径=0、4m,容器底得直径=1、0m,高=1、8m,如活塞上加力2520N(包括活塞自重),求容器底得压强与总压力。
解:
(1)容器底得压强:
(kPa)(相对压强)
(2)容器底得总压力:
(kN)
答:
容器底得压强为kPa,总压力为kN。
2.17用多管水银测压计测压,图中标高得单位为m,试求水面得压强。
解:
(kPa)
答:
水面得压强kPa。
2.18盛有水得密闭容器,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圆柱形容器得半径=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得坐标系,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,对任意点得压强,依然等于自由面压强。
∴等压面为旋转、相互平行得抛物面。
答:
最大为18、67rad/s时不致使水从容器中溢出。
2.20装满油得圆柱形容器,直径=80cm,油得密度=801,顶盖中心点装有真空表,表得读值为4900Pa,试求:
(1)容器静止时,作用于顶盖上总压力得大小与方向;
(2)容器以角速度=20旋转时,真空表得读值不变,作用于顶盖上总压力得大小与方向。
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得大小为kN,方向向下;
(2)容器以角速度=20旋转时,真空表得读值不变,作用于顶盖上总压力为kN,方向指向上方。
2.21绘制题图中面上得压强分布图。
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得压强就是多少?
(2)画出垂直壁上得压强分布图。
解:
(1)当A室内C处得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得压强就是kPa。
2.23输水管道试压时,压力表得读值为8、5at,管道直径=1m,试求作用在管端法兰堵头上得静水总压力。
解:
(kN)
答:
作用在管端法兰堵头上得静水总压力为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,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)作用在闸门上得静水总压力;
(2)压力中心得位置。
解:
(1)图解法。
压强分布如图所示:
∵
(kPa)
(kN)
合力作用位置:
在闸门得几何中心,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)作用在闸门上得静水总压力kN;
(2)压力中心得位置在闸门得几何中心,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,试求转轴应设得位置。
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。
(kPa)
(m)
∴转轴位置距渠底得距离为:
(m)
可行性判定:
当增大时增大,则减小,即压力作用位置距闸门形越近,即作用力距渠底得距离将大于米。
答:
转轴应设得位置m。
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