流体力学课后练习题答案(孔珑编)中国电力出版社.docx

第一章 1-4 解： 系统内水的总体积，水的体积膨胀系数1/℃。 水温升高℃时，水的体积膨胀量 。 1-6解：油的运动粘度，密度，则油的动力粘度。 1-7解：水的动力粘度，密度，则水的运动粘度。 1-9解：如图示：在锥体表面距离定点处取一宽度为的微圆环，则在处的微圆环的半径。由牛顿粘性定律可得，微圆环所受到的摩擦阻力 ， 微圆环旋转时所需的微圆力矩为 所以锥体旋转时所需的总力矩 1-10解：设轴承内轴旋转角速度为，所以由牛顿粘性定律可得，内轴表面所受的摩擦阻力， 内轴旋转的摩擦力矩 克服摩擦需要消耗的功率 所以内轴的圆周角速度 所以内轴转速 1-13解：润滑油的动力粘度， 活塞表面所受的摩擦阻力， 所以活塞运动所消耗的功率 第二章 流体静力学 2-1解：在图中1－2等压面处列平衡方程： ，， 因为， 所以， 所以 2-2解：如图示，分别在等压面1-2，3-4处列平衡方程 ， 因为， 所以 2-3 解：如图示，在1-2等压面处列平衡方程 因为， 所以，， 所以 2-5解：如图示，设A点距1-2等压面的距离为，B点距3-4等压面的距离为，1-2等压面距基准面的距离为， 在等压面1-2处列平衡方程， 在等压面3-4处列平衡方程， 因为，所以， 故， 又因为，，，所以 所以，，所以 2-7解：有压力引起的压强 如图示，在等压面1-2处列平衡方程 ， 因为，所以， ， 所以 2-10解：如图示，1-1，2-2，3-3分别为等压面， 设2-2面距A-B面的距离为，B点到3-3面的距离为 在1-1等压面处列等压面方程 因为，所以，即 在3-3等压面处列等压面方程得，所以 2-14解：活塞的受力分析如图示， 所以 故 2-15 解：当中间隔板受到的液体总压力为零时，隔板两侧的叶位高度肯定相等，且等于。在加速度a和g的作用下，容器中液体处于相对静止状态，隔板两侧液体的等压面与水平面的夹角分别为、，所以， 因为，即，所以 因为，所以 2-17解：（1）由题意得单位质量力 ，， 由于容器中水处于相对静止状态，所以压强差微分方程为 当，，当，，对方程两边同时积分得 ，所以， 所以 （2）若，所以，即 （3）若，则， 即 流体力学作业 第二章 2 2-19解：如图所示，建立坐标系，设容器的旋转速度为，则在，容器开口处液面的表压 又因为在顶盖开口处，的表压。所以有 ，所以，所以在处容器液面的压强公式为， 在容器顶部距中心处取微圆环，则微圆环所受到的压力为 所以整个容器顶盖受到的总压力为 当时，即 所以，， 故， 所以容器的转速为 2－22解: 设闸门宽为，长为。闸门和重物共重10000N，重心距轴A的水平间距为。 （1）求液体作用在闸门上的总压力F （2）总压力F的作用点 （3）所以作用在A点处的力矩为 当闸门刚好打开时,有,即 所以， 2－28解：如图示，作用在上半球体上的压强左右对称，所以总压力的水平分力为零。根据压力体的概念，上半球体的压力体如图阴影部分所示。垂直分力方向向上，其大小为 2－33 解：如图所示：柱形体在液体中所受的水平分力合力为零，仅受竖直向上的浮力作用。 浸没在上层流体（）中的柱体受到的浮力； 浸没在上层流体（）中的柱体受到的浮力，所以柱形体所受到的合力,方向竖直向上。 2－20解：如图所示，建立坐标系，当系统静止时，圆筒内液面距底面，圆管内液面高度为,当系统转动时,圆筒内液面高度下降，圆管内液面上升，根据流体质量守恒定律可知，，即, 当系统静止时，活塞底面处液面对活塞的压力等于活塞的重力，即。 当系统旋转时，液体压强的分布公式为， 当，时，， 即，可得 ,所以液体表压的分布公式为 在活塞底面半径为处取微元环，则作用在活塞表面（）的总力为 因为作用在活塞底面上的总压力F等于活塞的总重量，即，所以，所以 ，因为，，所以 2－25解：设闸门宽为，则左侧水体作用在闸门上的总压力为 ，其作用点位置 右侧水体作用在闸门上的总压力为 其作用点位置 当闸门自动开启时，力和对O点的力矩相等，即 ，所以 2-30解: 如图示,用压流体求解竖直方向上的静水总压力 2-32解：设闸门宽为，长为。闸门和重物共重10000N，重心距轴A的水平间距为。以AB板为X轴建立坐标系，距A点X处取一微元dx，则微元体的面积为L1dx，微元体处的压强为 所以微元体所受到的压力为 该力对A点的力矩 所以，整个水施加在闸门上的总力矩为 若闸门刚好能打开，则 所以 第三章 3-1解：流场的速度分布为 (1) 流动属于三维流动 (2) 同理可得： 所以，，, 3－2解：(1) 该流动属于三维流动， (2) 流场的速度分布为, 所以，， 3-7解：平面流动的速度分布为，则其流线方程为 ，则， 所以， 即：，方程两边积分得：， 所以流线方程为 3