流体力学第三版第二章课后答案

第二章习题简答

2-1 题2-1图示中的A、B点的相对压强各为多少？(单位分别用N/m2和mH2O表示)

题2-1图

解：

PA??ghA?1000?9.8??3.5?3???4900Pa??0.5mH2OPB??ghB?1000?9.8?3?29400Pa?3mH2O

2-2 已知题2-2图中z = 1m， h = 2m，试求A点的相对压强。

解：取等压面1-1，则

PA??gz???ghPA??gz??gh?1000?9.8?(1?2)??9.8?103Pa3h2?0.2m，?油?800kg/m，求h1为多少米？

2-3 已知水箱真空表M的读数为0.98kPa，水箱与油箱的液面差H=1.5m，水银柱差

解：取等压面1-1，则

Pa?P??g?H?h1?h2??Pa??油gh1??Hggh2?Hggh2?P??g?H?h2?h1?????油?g133280?0.2?980?9800??1.5?0.2???1000?800??9.8?5.6m

2-4 为了精确测定密度为?的液体中A、B两点的微小压差，特设计图示微压计。测定时的各液面差如图示。试求?与??的关系及同一高程上A、B两点的压差。

解：如图取等压面1-1，则

?'gb??g?b

流体静力学概述一、流体静压强特性二、重力场中流体静压强的分布静止流体平衡微分方程、压强测量

三、相对静止状态下流体的平衡四、作用在壁面上的流体静压力西安交通大学流体力学课程组

2.1流体静压强的特性流体静压强rΔP p= limΔS→ 0Δ SrΔPBΔS

流体静压强的方向垂直于作用面，并指向流体内部p

s

西安交通大学流体力学课程组

流体静压强的特性2静止流体任意点处静压强的大小与其作用面方位无关，只是作用点位置的函数质量力r 1 f ρ dxdydz 6pydx z C

pndz

pxdy B y

表面力1 p x dydz 2 1 p y dxdz 2A x

O

pz

西安交通大学流体力学课程组

流体静压强的特性3表面力1 pz dxdy 2

pnΔAz C

所受合力为零py

pndz

pxdy B y

O

p= f ( x, y, z )x

dx A

pz

理想流体压强西安交通大学流体力学课程组

p= f ( x, y, z )

2.2静止流体平衡微分方程质量力 r f ρδxδyδz表面力δz

p 1δz p+ z 2

z

p 1δx x p x 2

y

p 1 p δy y 2 p 1δx p+ x 2西安交通大学流体力学课程组

O(p)

δy

δx

p 1 p+δy y 2

p 1δ

工程流体力学练习题

第一章

1-1解：设：柴油的密度为ρ，重度为γ；40C 水的密度为ρ0，重度为γ0。则在同一地点的相对密度和比重为：

0ρρ=d ，0

γγ=c 30/830100083.0m kg d =?=?=ρρ

30/81348.9100083.0m N c =??=?=γγ

1-2解：336/1260101026.1m kg =??=-ρ

3/123488.91260m N g =?==ργ

1-3解：269/106.191096.101.0m N E V

V V V

p p V V p p p ?=??=?-=?-=????-=ββ 1-4解：N m p V V p /105.210

41010002956

--?=?=??-=β 299/104.010

5.211

m N E p p ?=?==-β 1-5解：1）求体积膨涨量和桶内压强

受温度增加的影响，200升汽油的体积膨涨量为：

()l T V V T T 4.2202000006.00=??=?=?β

由于容器封闭，体积不变，从而因体积膨涨量使容器内压强升高，体积压缩量等于体积膨涨量。故：

26400/1027.16108.9140004

.22004.2m N E V V V V V V p p T

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

第二章 液压流体力学基础 练习题 一、填空题

1、油液在外力作用下，液层间作相对运动而产生内摩擦力的性质，叫做

。

2、作用在液体内部所有质点上的力大小与受作用的液体质量成正比，这种力称为

3、作用在所研究的液体外表面上并与液体表面积成正比的力称为 。

。

4、 液体体积随压力变化而改变。在一定温度下，每增加一个单位压力，液体体积的相对变化值，称为 5、液体流动中，任意一点上的运动参数不随时间变化的流动状态称为定常流动，又称

6、伯努利方程是以液体流动过程中的流动参数来表示 达式，即为能量方程。 二、单项选择题

1、粘度指数高的油，表示该油（）。

(A) 粘度较大；

(B) 粘度因压力变化而改变较大； (C) 粘度因温度变化而改变较小； (D) 粘度因温度变化而改变较大； (E) 能与不同粘度的油液混合的程度。

2、20℃时水的运动粘度为1×10-6㎡/S,密度ρ水=1000㎏/m3;20℃时空气的运动粘度为15×10-6㎡/S，密度ρ空气=1.2㎏/m3；试比较水和空气的粘度：

(A) 水的粘性比空气大

的一种数学表。

(B) 空气的粘性比水大

3、试讨论下述情况时，液压油的等效体积弹性模量K值会发生什么变化： 某一液

答案 ：第一章习题答案

选择题（单选题）

1.1 按连续介质的概念，流体质点是指：（d）

（a）流体的分子；（b）流体内的固体颗粒；（c）几何的点；（d）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。 1.2 作用于流体的质量力包括：（c）

（a）压力；（b）摩擦阻力；（c）重力；（d）表面张力。 1.3 单位质量力的国际单位是：（d）

（a）N；（b）Pa；（c）N/kg；（d）m/s2。 1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：（b）

（a）剪应力和压强；（b）剪应力和剪应变率；（c）剪应力和剪应变；（d）剪应力和流速。

1.5 水的动力黏度μ随温度的升高：（b）

（a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不定。 1.6 流体运动黏度?的国际单位是：（a）

（a）m/s2；（b）N/m2；（c）kg/m；（d）N?s/m2。 1.7 无黏性流体的特征是：（c）

（a）黏度是常数；（b）不可压缩；（c）无黏性；（d）符合

p??RT。

1.8 当水的压强增加1个大气压时，水的密度增大约为：（a）

（a）1/20000；（b）1/10000；（c）1/4000；（d）1/2000。 1.9 水的密度为1000kg/m，2L水的质量

第二章 流体静力学

2-1如果地面上空气压力为0.101325MPa，求距地面100m和1000m高空处的压力。 答：取空气密度为??1.226kg/m，并注意到1?MPa??10?Pa?。

36??（1）100米高空处：

p?p0??gh?1.01325?105?Pa??1.226kg/m3?9.81m/s2?100?m??101325?Pa??1203?Pa??1.00122?10?Pa?5????

（2）1000米高空处：

p?p0??gh?1.01325?105?Pa??1.226kg/m3?9.81m/s2?1000?m??101325?Pa??12027?Pa??0.89298?10?Pa?5????

2-2 如果海面压力为一个工程大气压，求潜艇下潜深度为50m、500m和5000m时所承受海水的压力分别为多少？

答：取海水密度为??1.025?10kg/m，并注意到所求压力为相对压力。 （1）当水深为50米时：

3?3?p??gh?1.025?103kg/m3?9.81m/s2?50?m??5.028?105?Pa?。

（2）当水深为500米时：

????p??gh?1.025?103kg/m3?9.81m/s2?500?m?

第2章 流体静力学

2.1 大气压计的读数为100.66kPa(755mmHg)，水面以下7.6m深处的绝对压力

为多少？

知：Pa?100.66KPa ?水?100kg0/m h?7.6m 求：水下h处绝对压力 P

3P?Pa??gh?100.6?9.807?1000?7.6解：

?175KPa2.2 烟囱高H=20m，烟气温度ts=300℃，压力为ps，确定引起火炉中烟气自动

流通的压力差。烟气的密度可按下式计算：p=（1.25-0.0027ts）kg/m3，空气ρ=1.29kg/m3。

解：把ts?300?C代入?s?(1.25?0.0027ts)kg/m得

3?s?(1.25?0.0027ts)kg/m3

?(1.25?0.0027?300)kg/m3?0.44kg/m3

压力差?p=（?a-?s）gH，把?a?1.k2g93m，/?s?0.44kg/m3，g?9.8N/kg，H?20m分别代入上式可得

?p=（?a-?s）gH =(1.29-0.44)?9.8?20Pa

?166.6Pa

2.3 已知大气压力为98.1kN/m2。求以水柱高度表示时：（1）绝对压力为

117.2kN/m2时的相对压力；（2）绝对压力

流体静力学习题

1. 试求图（a），（b），（c）中，A，B，C各点相对压强，图

中p0是绝对压强，大气压强pa 解：（a） （b）

?1atm。

p??gh?1000?9.807?7?68650pa?68.65kpa

p?p0??gh?1atm?100000?1000?9.807?3?101325?28096pa?28.1kpa

（c）pA???gh??1000?9.807?3??29421pa??29.042kpa

pB?0

pC??gh?1000?9.807?2?19614pa?19.614kpa

2. 在封闭管端完全真空的情况下，水银柱差Z2?50mm，求盛水容器液面绝对压强p1和水面高度Z1。 解：

p1??gh?13600?9.807?0.05?6669pa?6.67kpa

Z1?p16669??0.68m?680mm ?g1000?9.807 1

3. 开敞容器盛有?2??1的两种液体，问1，2两测压管中的液体的液面哪个高些？哪个和容器液面同高？

解：1号管液面与容器液面同高，如果为同种液体，两根管液面应一样高，由于?2??1，由?h?常数 ∴2号管液面低。

4. 某地大气压强为98.07KN/m2，求（1）绝对压强

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？ [解] 温度变化前后质量守恒，即?1V1??2V2 又20℃时，水的密度?1?998.23kg/m 80℃时，水的密度?2?971.83kg/m ?V2?333

?1V1?2.5679m3 ?23 则增加的体积为?V?V2?V1?0.0679m

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2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?0.5y)/?，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