流体力学与流体机械习题参考答案

袃高等学校教学用书

莈流体力学与流体机械

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习题参考答案

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主讲：张明辉

中国矿业大学出版社

薁蚂张景松编.流体力学与流体机械,徐州：中国矿业大学出版社，2001.6（2005.1重印）

羇删掉的题目：1-14、2-6、2-9、2-11、2-17、3-10、3-19、4-5、4-13

蒄《流体力学与流体机械之流体力学》

蚄第一章流体及其物理性质

螂1-81.5m3的容器中装满了油。已知油的重量为12591N。求油的重度?和密度?。

m12591??856.5kg/m3；???g?8394N/m3 V9.8?1.5

莈解：??

膆21-11面积A?0.5m的平板水平放在厚度h?10mm的油膜上。用F?4.8N的水平力拉它以

速度移动（图1-6）。若油的密度??856kg/m3。求油的动力粘度和运动粘度。 U?0.8m/s

莃解：??FU?9.6N/m2，???， Ah

袂所以，???hU?0.12Pas，???/??0.12/856?1.4?10?4m2/s

蝿1-12重量G?20N、面积A?0.12m2的平板置于斜面上。其间充满粘度??0.65Pas的油液（图

1-7）。当油液厚度h?8mm时。问匀速下滑时平板的速度是多少。

F薄解：F?Gsin20?6.84N，???57Pas，

A

膂因为????h57?0.008U??0.7m/s ，所以U??0.65h

羁1-13直径d?50mm的轴颈同心地在D?50.1mm的轴承中转动（图1-8）。间隙中润滑油的粘度

??0.45Pas。当转速n?950r/min时，求因油膜摩擦而附加的阻力矩M。

袆解：将接触面沿圆柱展开，可得接触面的面积为：

dd2?n芆接触面上的相对速度为：u????2.49m/s

2260

D?d羁接触面间的距离为：???0.05mm

2

羁接触面之间的作用力：F??A

du???A?358.44N dyu芇则油膜的附加阻力矩为：M?Fd?8.9Nm 2

螄1-14直径为D的圆盘水平地放在厚度为h的油膜上。当驱动圆盘以转速n旋转时，试证明油的动

力粘度?与驱动力矩M的关系为：

羄证明：??2?n?n?nr，v??r? ?603030

v??2nr2dr??2nr3dr?肁dA?2?rdr，dF??dA，dM?dFr? h15h15h

蚈所以：??960hM 24?nD

蒆第二章流体静力学

螃2-5试求潜水员在海面以下50m处受到的压力。海面上为标准大气压，海水重度??9990N/m3。

膁解：P?Pa??h?1?105?9990?50?6?105Pa

腿2-6开敞容器，盛装?2??1两种液体，如图2-27所示，求：①在下层液体中任一点的压力；②1

和2两测压管中的液面哪个高些？哪个和容器内的液面同高？为什么？

羃解：①P?Pa??1h1??2h2其中，h1为上层液体的深度，h2为下层液体中任一点距离分界面的距离。

薂②测压管1的液面高些，与容器的液面同高。

芁管1中的流体与容器中上层流体为同一种流体，并相互连通，根据等压面的性质，对于同一种流体并连通时，任一水平面为等压面，即管1中的液面与容器内的液面等高。

芅划交界面的延长线，并与管2相交，根据等压面的定义可知，这是一个等压面：p??1h1??2h'

蚅2-7如图2-28所示的双U形管，用来测定重度比水小的液体的密度。试用液柱高度差来确定位置

液体的密度?。（管中的水是在标准大气压下，4C的纯水）

芀解：Pa??水(h4?h3)??h1）

莁Pa??水(h1?h2)??(h?h3?h2)2）

蚆将1）式代入2）式得：

肃2-9某地大气压为101325N/m2。求：①绝对压力为202650N/m2时的相对压力及水柱高度；②相

对压力为8m水柱时的绝对压力；③绝对压力为78066N/m2时的真空度。

莃解：①P相?202625?101325?101325N/m2，?水h?P相，所以，h?10.34m

蒁②P相??水h?8?104N/m2，所以，P?181325N/m2

肇③真空度?101325?78066?23259N/m2

袅2-10用两个U行管串联在一起去测量一个贮气罐中的气体的压力，见图2-30所示。已知h1?80cm，

h2?70cm，h3?80cm，大气压为101325N/m2，?汞==1.3332?105N/m3，气柱重力可略去，求罐

内气体的压力等于多少。

肂（h?h2) 解：P气??汞h1??水h，Pa??汞h3??水

薁所以：Pa??汞h3?P气??汞h1??水h2

蒈所以：P气?Pa??汞(h1?h3)??水h2?307637N/m2

芃2-11两根水银测压管与盛有水的封闭容器连接，如图2-31所示。已知h1?60cm，h2?25cm，

h3?30cm，试求下面测压管水银面距自由液面的深度h4。

袁解：P0??水h1?Pa??汞h2

薀所以：P0??汞h2??水h1??水h4?Pa??汞h3

衿所以：h4??汞(h3?h2)??水h1?128cm

?水

羅2-12封闭容器内盛有油和水，如图2-32所示。油层厚h1?30cm，油的重度?油=8370N/m3，另已

知h2?50cm，h?40cm，试求油面上的表压力。

袄（h1?h2?h)，?P0?45709N/m2 解：P0??油h1??水h2??汞

蚀2-14如图2-34所示，欲使活塞产生F?7848N的推力，活塞左侧需引入多高压力p1的油？已知

活塞直径d1?10cm，活塞杆直径d2?3cm，活塞和活塞杆的总摩擦力等于活塞总推力的10%，活塞