工程流体力学杨树人课后思考题答案

工程流体力学

目 录

第一章 流体的物理性质 ................................................................................................. 1

一、学习引导 ........................................................................................................... 1 二、难点分析 ........................................................................................................... 2 习题详解 ................................................................................................................... 3 第二章 流体静力学 .....................................

流体力学思考题

第一章 流体及其主要物理性质

1、什么是连续介质？在流体力学中为什么也出现连续介质这一理论模型？ 2、什么是流体质点或流体微团? 有人说—个球形体积的气体，如果其直径小于0.01cm就可以认为它是一个流体质点，如果直径大于100cm则不可能把它看作是流体质点。 这种说法正确吗? 为什么？ 3、什么是连续性假设?

4、什么是流体的压缩性？一般可用什么参数来描述它。 5、气体在什么情况下可视为不可压缩流体？ 6、体积弹性模量与温度和压强有何关系？

7、一封闭容器盛满流体，流体随容器一起运动(即相对于容器无运动)请问这时流体内有没有切应力？

8、什么是粘性？流体的粘性与流体的宏观运动是否有关？静止流体是否有粘性? 静止流体内部是否有粘性应力?

9、阐明动力粘性系数的定义和量钢。它和易流性概念有何关系? 10、流体粘性切应力与固体内的切应力有何区别? 11、何谓牛顿流体？?与

么？

12、液体粘度与气体的粘度，随温度变化为何不同？ 13、动力粘度的单位与运动粘度单位有何不同？

dvx成线性关系的流体是否一定是牛顿流体？为什dy第二章 流体静力学基础

1、流体中任一点的压强各向相等的结论，适用所有平衡流体及流动的非粘性

流体，对吗？为什

1-2 一盛水封闭容器从空中自由下落，则器内水体质点所受单位质量力等于多少 解：受到的质量力有两个，一个是重力，一个是惯性力。 重力方向竖直向下，大小为mg；惯性力方向和重力加速度方向相反为竖直向上，大小为mg，其合力为0，受到的单位质量力为0

1-5 如图，在相距δ＝40mm的两平行平板间充满动力粘度μ＝0.7Pa·s的液体，液体中有一长为a＝60mm的薄平板以u＝15m/s的速度水平向右移动。假定平板运动引起液体流动的速度分布是线性分布。当h＝10mm时，求薄平板单位宽度上受到的阻力。

解：平板受到上下两侧黏滞切力T1和T2作用，由T??Adu可得 dy T?T1?T2??A反）

UU1515????A?0.7?0.06?????84N（方向与u相

??hh0.04?0.010.01??1-9 某圆锥体绕竖直中心轴以角速度ω＝15rad/s等速旋转，该锥体与固定的外锥体之

间的间隙δ＝1mm，其间充满动力粘度μ＝0.1Pa·s的润滑油，若锥体顶部直径d＝0.6m，锥体的高度H＝0.5m，求所需的旋转力矩M。

题1-9图

解：取微元

第一章 流体及其主要物理性质

1-1 轻柴油在温度15oC时相对密度为0.83，求它的密度和重度。

1-2 甘油在温度0oC时密度为1.26g/cm3，求以国际单位表示的密度和重度。 1-3 水的体积弹性系数为1.96×109N/m2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？

1-4 容积4m3的水，温度不变，当压强增加105N/m2时容积减少1000cm3，求该水的体积压缩系数βp和体积弹性系数E。

1-5 用200L汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液面上压强为1个大气压，封闭后由于温度变化升高了20oC，此时汽油的蒸气压为0.18大气压。若汽油的膨胀系数为0.0006oC－1，弹性系数为14000kg/cm2。试计算由于压力及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？ 1-6 石油相对密度0.9，粘度28cP，求运动粘度为多少m2/s?

1-7 相对密度0.89的石油，温度20oC时的运动粘度为40cSt，求动力粘度为多少？

1-8 图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1m/s，板与固定边界的距离δ=1mm，油的动力粘度μ＝1.147Pa·s，由平板所带动的油层的运动速度呈直线分布，求作用在平板单

第一章 流体及其主要物理性质

1-1 轻柴油在温度15oC时相对密度为0.83，求它的密度和重度。

1-2 甘油在温度0oC时密度为1.26g/cm3，求以国际单位表示的密度和重度。 1-3 水的体积弹性系数为1.96×109N/m2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？

1-4 容积4m3的水，温度不变，当压强增加105N/m2时容积减少1000cm3，求该水的体积压缩系数βp和体积弹性系数E。

1-5 用200L汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液面上压强为1个大气压，封闭后由于温度变化升高了20oC，此时汽油的蒸气压为0.18大气压。若汽油的膨胀系数为0.0006oC－1，弹性系数为14000kg/cm2。试计算由于压力及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？ 1-6 石油相对密度0.9，粘度28cP，求运动粘度为多少m2/s?

1-7 相对密度0.89的石油，温度20oC时的运动粘度为40cSt，求动力粘度为多少？

1-8 图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1m/s，板与固定边界的距离δ=1mm，油的动力粘度μ＝1.147Pa·s，由平板所带动的油层的运动速度呈直线分布，求作用在平板单

第二章 流体静力学

1o 研究任务：流体在静止状态下的平衡规律及其应用。根据平衡条件研究静止状态下压力的分布规律，进而确定静止流体作用在各种表面的总压力大小、方向、作用点。

2o 静止：是一个相对的概念，流体质点对建立的坐标系没有相对运动。 ① 绝对静止：流体整体相对于地球没有相对运动。

重力 压力

② 相对静止：流体整体（如装在容器中）对地球有相对运动，但液体各部分之间没有相对运动。

重力 压力

重力 直线惯性力 压力

质量力

重力 离心惯性力 压力

质量力

共同点：不体现粘性，无切应力 3o 适用范围：理想流体、实际流体 4o 主要内容：

? 流体平衡微分方程式

? 静力学基本方程式（重点） ? 等压面方程（测压计）

? 作用于平面和曲面上的力（难点）

第一节 流体静压强及其特性

一、 基本概念

1、 流体静压强：静止流体作用在单位面积上的力。p 设微小面积?A上的总压力为?P，则

p?平均静压强：

?P?A

ΔP

?A?0点静压强：

即流体单位面积上所受的垂直于该表面上的力。 单位：N/m2 (Pa)

p?lim?P?A

ΔA 2、 总压力：作用于某一面上的总的静压力。P 单位：N (牛) 3、流体静压强单位：

国际单位：

第二章 流体静力学

1o 研究任务：流体在静止状态下的平衡规律及其应用。根据平衡条件研究静止状态下压力的分布规律，进而确定静止流体作用在各种表面的总压力大小、方向、作用点。

2o 静止：是一个相对的概念，流体质点对建立的坐标系没有相对运动。 ① 绝对静止：流体整体相对于地球没有相对运动。

重力 压力

② 相对静止：流体整体（如装在容器中）对地球有相对运动，但液体各部分之间没有相对运动。

重力 压力

重力 直线惯性力 压力

质量力

重力 离心惯性力 压力

质量力

共同点：不体现粘性，无切应力 3o 适用范围：理想流体、实际流体 4o 主要内容：

? 流体平衡微分方程式

? 静力学基本方程式（重点） ? 等压面方程（测压计）

? 作用于平面和曲面上的力（难点）

第一节 流体静压强及其特性

一、 基本概念

1、 流体静压强：静止流体作用在单位面积上的力。p 设微小面积?A上的总压力为?P，则

p?平均静压强：

?P?A

ΔP

?A?0点静压强：

即流体单位面积上所受的垂直于该表面上的力。 单位：N/m2 (Pa)

p?lim?P?A

ΔA 2、 总压力：作用于某一面上的总的静压力。P 单位：N (牛) 3、流体静压强单位：

国际单位：

第一章 流体及其主要物理性质

1-1.

轻柴油在温度15oC时相对密度为0.83，求它的密度和重度。 解：4oC时

?水?1000kg/m3?水?9800N/m3 相对密度：d???? ?水?水所以，1-2.

??0.83?水?0.83?1000?830kg/m3??0.83?水?0.83?9800?8134N/m3

甘油在温度0oC时密度为1.26g/cm3，求以国际单位表示的密度和重度。

kg/m3 ???g 解：1g/cm3?1000 ??1.26g/cm3?126kg0/m3????g?126?09.8?1234N8/m3 1-3.

水的体积弹性系数为1.96×109N/m2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？ 解：E?1?p(Pa)??p??dVV dp ?p?1-4.

?VV?p?V E?0.01E?1.96?107Pa?19.6MPaV容积4m3的水，温度不变，当压强增加105N/m2时容积减少1000cm3，求该水的体积压缩系数βp和体积弹性系数E。

?1000?10?6?VV?9?14???2.5?10Pa 解：?p?? 5?p10E?1-5.

1?p?18?4?10Pa ?92

第一章 流体及其主要物理性质

1-1.

轻柴油在温度15oC时相对密度为0.83，求它的密度和重度。 解：4oC时

?水?1000kg/m3?水?9800N/m3 相对密度：d???? ?水?水所以，1-2.

??0.83?水?0.83?1000?830kg/m3??0.83?水?0.83?9800?8134N/m3

甘油在温度0oC时密度为1.26g/cm3，求以国际单位表示的密度和重度。

kg/m3 ???g 解：1g/cm3?1000 ??1.26g/cm3?126kg0/m3????g?126?09.8?1234N8/m3 1-3.

水的体积弹性系数为1.96×109N/m2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？ 解：E?1?p(Pa)??p??dVV dp ?p?1-4.

?VV?p?V E?0.01E?1.96?107Pa?19.6MPaV容积4m3的水，温度不变，当压强增加105N/m2时容积减少1000cm3，求该水的体积压缩系数βp和体积弹性系数E。

?1000?10?6?VV?9?14???2.5?10Pa 解：?p?? 5?p10E?1-5.

1?p?18?4?10Pa ?92

【2012年】《液压与气压传动》姜继海 宋锦春 高常识-第1-7章课后答案【最新经典版】

1.1 液体传动有哪两种形式？它们的主要区别是什么？

答：用液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式被称之为液体传动。按照其工作

原理的不同，液体传动又可分为液压传动和液力传动，其中液压传动是利用在密封容器内

液体的压力能来传递动力的；而液力传动则的利用液体的动能来传递动力的。 1.2 液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？ 答：（1）动力装置：动力装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置，它是

液压系统的动力源。

（2）控制调节装置：其作用是用来控制和调节工作介质的流动方向、压力和流量，以

保证执行元件和工作机构的工作要求。

（3）执行装置：是将液压能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的推动下输出

力和速度（或转矩和转速），输出一定的功率以驱动工作机构做功。

（4）辅助装置：除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄

能器、冷却器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是一些对完成主运动起辅助作

用的元件，在系统中是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。 （5）工作介质：工作介质指传动液体，在液压系统中