中北 工程流体力学 第二章

第一章 绪论

无

第二章 流体的性质

一 选择题

1. 在常温下水的密度为 kg/m3。

(A) 1 (B) 10 (C) 100 (D) 1000 2. 在标准大气压下200C 时空气的密度为 kg/m3。 (A) 1.2 (B) 12 (C) 120 (D) 1200 3. 温度升高时，水的粘性 。

(A) 变小 (B) 变大 (C) 不变 (D) 不能确定 4. 温度升高时，空气的粘性 。

(A) 变小 (B) 变大 (C) 不变 (D) 不能确定 5. 动力粘性系数?与运动粘性系数?的关系为 。

6. 运动粘性系数的单位是 。

(A) s/m2 (B) m2/s (C) N? s/m2 (D) N? m2/s 7. 流体的粘性与流体的 无关。

(A) 分子内聚力 (B) 分子动量交换 (C) 温度 (D) 速度梯度 8. 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是 。

(A) 切应力与速度 (B) 切应力与剪切变形 (C)切应力与剪切变形速度 (D) 切应力与压强

9. 液体的体积压缩系数是在 条件下单位压强变化引起的体积变化率。 (A) 等压 (B) 等温 (C) 等密度 (D) 体积不变 10. 是非牛顿流体。

(A) 空气 (B) 水 (C) 汽油 (D) 沥青 11. 静止流体 剪切应力。

(A) 可以承受 (B) 能承受很小的 (C) 不能承受 (D) 具有粘性时可以承受 12. 流体的基本力学特性是 。

(A) 可以充满整个容器 (B) 不能保持一定的形状 (C) 不能承受剪切力而保持静止 (D)

不能承受剪切力 不可以被压缩

13. 作用在流体上的质量力包括有 。 (A) 压力 (B) 摩阻力 (C) 切应力 (D) 重力 14. 以下作用在流体上的力中不是表面力的为 。 (A) 压力 (B) 剪切力 (C) 摩擦力 (D) 惯性力 15. 按连续介质概念，流体质点是指 。

(A) 流体的分子 (B) 流体内的固体颗粒 (C) 空间几何点 (D) 微观上看由大量分子组成，宏

观上看只占据一个空间点的流体团

16. 下列物理量中不能定义在流体质点上的是 。 (A) 速度 (B) 加速度 (C) 密度 (D) 质量 17. 理想流体假设认为流体 。

(A) 不可压缩 (B) 粘性系数是常数 (C) 无粘性 (D) 符合牛顿内摩擦定律 18. 不可压缩流体的特征是 。

(A) 温度不变 (B) 密度不变 (C) 压强不变 (D) 体积不变 19. 单位质量力是指作用在单位 流体上的质量力。 (A) 面积 (B) 体积 (C) 质量 (D) 重量 20. 单位质量力的国际单位是 。 (A) N/m2 (B) N/m3 (C) m/s2 (D) N

二 思考题

1. 试从力学观点分析液体和气体有何异同？举例说明在空气中和水中相同和不相同的一些流体力学现象。

2. 液体在两块平板间流动，流速分布如图所示，从中取出A、B、C 三块流体微元，试分析：（1）各微元上下两平面上所受切应力的方向；（2）定性指出哪个面上的切应力最大？哪个最小？为什么？

(提示：速度快的一面拉质点运动，慢的一面阻碍流体运动，大小根据牛顿内摩擦定律计算)

3. 已知液体中的流速分布如图中所示三种情况：（1）矩形分布，（2）三角形分布（3）抛物线分布。试定性地画出各种情况下的切应力分布图。

三 计算题

1. 若某种牌号的汽油的重度?为7000N/m3，求它的密度?。

2. 已知水的密度?=997.0kg/m3，运动黏度?=0.893×10-6m2/s，求它的动力黏度?。 3. 一块可动平板与另一块不动平板同时浸在某种液体中，它们之间的距离为0.5mm，可动板若以 0.25m/s的速度移动，为了维持这个速度需要单位面积上的作用力为2N/m2，求这两块平板间流体的动力黏度?。

4. 上下两个平行的圆盘，直径均为d，间隙厚度为δ，间隙中的液体动力黏度系数为μ，若下盘固定不动，上盘以角速度ω旋转，求所需力矩T的表达式。

题4图 题5图

5. 如下图所示，水流在平板上运动，靠近板壁附近的流速呈抛物线形分布，E点为抛物线端点，E点处dudy?0，水的运动黏度?=1.0×10-6m2/s，试求y=0，2，4cm处的切应力。（提示：先设流速分布u?Ay2?By?C，利用给定的条件确定待定常数A、B、C）

6. 某流体在圆筒形容器中。当压强为2×106N/m2时，体积为995cm2；当压强为1×106N/m2

时，体积为1000cm2。求此流体的压缩系数k。

7. 当压强增量为50000 N/m2时，某种液体的密度增长为0.02%，求此液体的体积弹性模数?。

参考答案

一 选择题

1 （D） 2 （A） 3 （A） 4 （B） 5 （B） 6 （B） 7 （D） 8 （C） 9 （B） 10 （D）

11 （C） 12 （C） 13 （D） 14 （D） 15 （D） 16 （D）17 （C） 18 （B） 19 （C） 20 （C）

二 思考题 无 三 计算题

7000N/m31. 解：由???g得，????714.29kg/m3

2g9.8m/m?2. 解：v??3?62?4得，?????997.0kg/m?0.893?10m/s?8.9?10Pa?s ?3. 解：假设板间流体中的速度分布是线性的，则板间流体的速度梯度可计算为

duu0.25?1 ???500s?3dyy0.5?10由牛顿切应力定律???du，可得两块平板间流体的动力黏度为 dy???dydu?4?10?3Pa?s

4. 解：圆盘不同半径处线速度 不同，速度梯度不同，摩擦力也不同，但在微小面积上可视为常量。在半径r处，取增量dr，微面积 ，则微面积dA上的摩擦力dF为

dF??dA由dF可求dA上的摩擦矩dT

dur??2?r?dr dz?2???r3dr

dT?rdF?积分上式则有

?T??dT??d202??????d4?rdr?

32?35.解：以D点为原点建立坐标系，设流速分布u?Ay?By?C，由已知条件得C=0,A=-625,B=50

2则u??625y?50y 由切应力公式???2dudu得??????(?1250y?50)

dydy?22?22y=0cm时，?1?5?10N/m；y=2cm时，?2?2.5?10N/m；y=4cm时，?3?0 6. 解：由k?lim(??V?0?V1dV)???得 V?PVdP1?V1(1000?995)?10?6m3?8?1 k???????0.5?10Pa?636262V?P995?10m2?10N/m?1?10N/m7. 解：由体积弹性模数公式??1dpdp?V?p?得 ?lim????V????V?0kdVd???V??p?p50000N/m2??????2.5?108Pa

?????0.02%

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