合肥工业大学流体力学试卷及答案

A. 流体力学课后习题答案 沈小雄 2009年9月版

1-1 从力学分析意义上说流体和固体有何不同？ 1-2 量纲与单位是同一概念吗？ 1-3 流体的容重和密度有何区别与联系？
1-4水的密度为1000 kg/m3，2升的水的质量和重量是多少？ 1-5 体积为0.5m3的油料，重量为4410N，该油料的密度是多少？
1-6 水的容重? = 9.71 kN/m3，? = 0.599 ? 10?3 Pa?s，求它的运动粘滞系数。

1-7 如图所示为一0.8 ? 0.2m的平板，在油面上作水平运动，已知运动速度u = 1m/s，平
板与固定边界的距离? = 1mm，油的动力粘滞系数为? = 1.15 Pa?s，由平板所带动的油的速度
成直线分布，求平板所受的阻力。

1-8 旋转圆筒粘度计，悬挂着的内圆筒半径r = 20cm，高度h = 40cm，内筒不动，外圆
筒以角速度? = 10 rad/s旋转，两筒间距? = 0.3cm，内盛待测液体。此时测得内筒所受力矩M = 4.905 N?m。求油的动力粘滞系数。（内筒底部与油的相互作用不计）
1-9 一圆锥体绕其中心轴作等角速度? = 16 rad/s旋转，锥体与固定壁面的间隙? = 1mm，其间充满? = 0.1 Pa?s的润滑油，锥体半径R = 0.3m，高R = 0.5m，求作用于圆锥体的阻力矩。
1-10 如图所示为一水暖系统，为了防止水温升高时体积膨胀将水管胀裂，在系统顶部设一膨胀水箱。若系统内水的总体积为8m3，加温前后温差为50?C，在其温度范围内水的膨胀系数为，求膨胀水箱的最小容积。（水的膨胀系数为0.0005 /?C）
1-11 水在常温下，由5at压强增加到10at压强时，密度改变多少？
1-12 容积为4的水，当压强增加了5at时容积减少1升，该水的体积弹性系数为多少？为了使水的体积相对压缩1/1000，需要增大多少压强？

B. 流体力学 速求答案

1、A：上面向左，下面向右；B：等山森于零；C：上面向右，下面向左。A的切应力最大，B的最小。根据是牛顿粘性定律：切应力大小与剪切变形速度成正比。
2、（1）表面力：静水压晌差力；质量力：单位质量宴唯皮的重力。（2）表面力：正应力和切应力；质量力：单位质量的重力。（3）表面力：正应力和切应力；质量力：单位质量的重力。注意这里的质量力里没有惯性力部分，因为平面弯道是不动的，是惯性参照系。若平面弯道有加速度（设其为平动，最简单的情形），则质量力里还要包括惯性力部分。

C. 流体力学孔珑答案二版【流体力学三版第2章课后答案】

第一章 流体的基本概念

1-1 单位换算：

1.海水的密度ρ=1028公斤/米蚂纯3，以达因/厘米3，牛/米3为单位，表示此海水的重度γ值。 解：

g ; 1N105dy

 1028kg/m39.8m/s210074.4N/m31007.44dy/cm3

干克/厘米3 ? 其重度逗物悄γ为若干达因/厘米3 ? 若干牛/米3 ? 解：

√

2.酒精在0℃时的比重为0.807，其密度ρ为若干公斤/米3 ? 若

酒精w1000kg/m3 807kg/m3 0.807g/cm3 807kg/m39.8m/s27908N/m3790.8dy/cm3

l-2 粘度的换算：

1.

石油在

50℃时的重度γ=900达因/厘米3，动力粘度μ=58.86×10-4牛.秒/米2。求此石油的运动粘性系数ν。 解：

g58.8610dys23

 (980cm/s)/900dy/cm

104cm2

64103cm2/s6.4106m2/s

2.某种液体的比重为1.046，动力粘性系数μ=1.85厘泊，其运动粘性系数为若干斯? 解：

1.85102g/scm2

  0.017686cm/s(斯)3

比重w1.0461g/cm



3.求在1大气压下，35℃时空气的动力粘性系数μ及运动粘性系

数ν之值。 解：

0/

scm(泊)；由P8表11得 C 122

T27335(K) ;  18.710-6Ns/m2(帕秒)18.710-5(泊)； 0.1686810-4m2/s

0.16868cm2/s(斯)

20℃的蓖麻油(动力粘度μ=9.72泊)。下板固定不动，上板以1.5米/秒的速度移动，问在油中的切应力τ是多少牛/米2? 解：

9.72g/scm(泊)

1.5m/s

145.8N/m2145.8Pa(帕)10mm

√

1-3 相距10毫米的两块相互平行的板子，水平放置，板间充满

1-4 直径为150毫米的圆柱，固定不动。内径为151.24毫米的圆筒，同心地套在圆柱之外。二者的长度均为250毫米。柱面与筒内壁之间的空隙充以甘油。转动外筒，每分钟100转，测得转矩山渣为9.091牛米。假设空隙中甘油的速度按线性分布，也不考虑末端效应。计算甘油的动力粘度μ。 解：

P120.22N

; y(151.24-150)/20.6210-3m

R0.15124m/2

n100

R

vRRm/s ; A2Rl2R0.25m2

3030

 0.792N/m2s

l-5 某流体在圆筒形容器中。当压强为2×106牛/米2时，体积为995厘米3；当压强为l×l06牛/米2时，体积为1000厘米3。求此流体的体积压缩系数βp之值。 解：

(1000995)cm382

0.502510m/N

l-6 当压强增量为50000牛/米0.02％，求此种液体的弹性模量。 解：

2

2

时，某种液体的密度增长为

50000N/m2

25107N/m2

0.0002

l-7 石油充满油箱。指示箱内压强的压力表读数为49千牛/米。油的密度为890公斤/米3。 今由油箱排出石油40公斤，箱内的压强降到9.8千牛/米2。设石油的弹性模量为1.32×106千牛/米2。 求油箱的容积。 解：

890kg/m3(9.849)kN/m23

0.02643kg/m

1.32106kN/m2

40kg3

1513.414m0.02643kg/m3

1-8 汽车轮胎中的空气温度原为27℃，绝对压强为29.4牛/厘米2。设体积不变，温度升为65℃时，其压强应为若干? 解：

p2RT2 两式相除则有：

29.4104N/m2(27365)33.124N/cm2

27327

l-9 一个容器的容积为34升，内装29℃的空气，其绝对压强为784.5千牛/米2。容器中的空气重若干 1升1103m31103cm31 dm3牛? 解：

p784.5kN/m2

pRT   9.0197N/m3

RT288(27329) mV9.0197N/m334103m30.306kg3.01N

l-10 某车间装有水银气压计与温度计，夏季读数的平均值分别为725毫米水银柱与32℃；冬季读数的平均数值分别为765毫米水银柱与-15℃，此车间的空气在夏季与在冬季的重度及密度各为若

干？

解：

p1725mmHg

pRT  1 0.1122kg/m3 ; 11.100N/m3

RT1288(27332) 2

p2765mmHg 0.1405kg/m3 ; 11.377N/m3RT2287(273(15))

第二章 流体静力学

2-1 在图示油罐中，自由面p0=pa=9.8N/cm2，油的重度γoil =7350 N/m3，h=8m。求探视孔中心处B点的相对压强。

解：

32

pBoilh 7350N/m8m58.8N/m

2-2 图示密闭盛水容器，h=1.5m，pa=9.8N/cm2，h=1.2m，问容器内液面压强p0为多少？ 解：

p0paw(hh) 9.810498000.3100940N/m2

2-3 容器内装有气体，旁边的一个U形测压管内盛清水，如图所示。现测得hv=0.3米，问容器中气体的相对压强p为多少? 它的真空度为多少

?

解： pph ; ppph98000.32940N/m2

awvawv

pvpapwhv98000.32940N/m2

2-4 在盛水容器M的旁边装有一支U形测压管，内盛水银，并量得有关数值，如图所示。问容器中心M处的绝对压强、相对压强各位多少？ 解：

pMpaw(1.50.5)M0.5 174440N/m2

2

pMw(1.50.5)M0.5 76440N/m

1工程大气压98000Pa ;

M 133280N/m3

2-5 内装空气的容器与两根水银U形测压管相通，水银的重度

P2

p1

γM=0.133N/m3，今量得下面U形测压管(敞口)中的水银面高差为h1=30厘米，如图所示。问上面的U形测压管(闭口)中的水银面高差h2为若干? (气体重度的影响可以忽略不计)。

解：

2-6 如图所示，在某栋建筑物的第一层楼处，测得煤气管中煤气的相对压强p’为100毫米水柱高，已知第八层楼比第一层楼高H=32米。问在第八层楼处煤气管中，煤气的相对压强为若干? 空气及煤

3

1 /m20/.102气的密度可以假定不随高度而变化，煤气的重度γN牛米mmH。 2O ;G=4.9

 p1p2GH ; 解：

1 mmH2O 9.8N/m2

 p2p1GH100mmH2O4.9N/m332m0.10284mmH2O

php

2-7 用杯式微压计确定容器K中气体的真空度(以毫米水柱高表示之)。该压力计中盛以油(γoil = 9016牛/米3)及水两种液体，已知杯的内径D=40毫米，管的内径d=4毫米，h=200毫米，参阅附图。

解：做两杯中液面高度差的中线（图中红线），距两液面的距离均为Δh，右杯中缺少部分的体积应等于U形管中水位高差一半的体积（两绿线部分），则有D2d2h: d2h

h;  h21mm442D2

设右杯液面与U形管左侧液面高差为x，研究蓝色线U形管两侧压强，则有：

1 N/m20.102mmH2O ;paoil(xh)pKoil(x2h)Wh ;

C

D

B

 pvpapkh(woil)2oilh 174.8320.10217.833mmH2O

1 mmH2O 9.8N/m2

200mm(9800-9016)N/m329016N/m31mm174.832Pa

2-8 如图所示，试由多管压力计中水银面高度的读数确定压力水箱中A点的相对压强。(所有读数均自地面算起，其单位为米)。 解： pDpAW(2.50.9) pCγM(2.00.9) ; 而 pBpCγW(2.00.7)paγM(1.80.7)

 pA paM(1.80.7)W(2.00.7)W(2.50.9)M(2.00.9)

33

 p(2.2)(2.9)133280N/m2.2m9800N/m2.9mAMW

264796Pa27.01mH2O

2-9 压力筒内，需引入多大的压强p1，方能在拉杆方向上产生一个力P为7840牛。活塞在圆筒中以及拉杆在油封槽中的摩擦力等于活塞上总压力P的10％。已知：压强p2=9.8牛/厘米2，D=100毫米，

d=30毫米。

解：

4

 p1118.72N/cm2

X0 P p1

D2

p2

(D2d2)

4

10%P7840N

2-10 如图所示的圆锥形盛水容器，已知：D=1米，d=0.5米，h=2米。如在盖B上加重物G =2.94千牛，容器底部所受的总压力为若干?

G

W2.0m34.573kN/m22d

流体只传递压强而不直接传递力！ 4 D2

 瓶底部的总压力为：PDpD27.1538kN

4 2-11 水压机中，大活塞上要求的作用力G=4.9千牛。已知：杠

pD pBWh

解：瓶底部D处的压强为

杆柄上的作用力F=147牛；杠杆臂b=75厘米；a =15厘米。若小活塞直径为d，问大活塞的直径D应为d的若干倍? 活塞的高差、重量及其所受的摩擦力均可忽略不计。

解：

G

N

GN

 而 NaF(ab)  D2.36d22

Dd

2-12 水池的侧壁上，装有一根直径d=0.6米的圆管，圆管内口切成α=450的倾角，并在这切口上装了一块可以绕上端铰链旋转的盖板，h=2米，如果不计盖板自重以及盖板与铰链间的摩擦力，问升起盖板的力T为若干JC )

a3b

4

d0.6dd 解： PhA()ab9800()1175.5868N1cW

2222

P2hcAW(h)ab9800(2)

d2



d

7837.2455N2

a3b

JC1dda2 zDZcZcA2cos4501d2d22ab0

2cos45

d2() d2 0.4242640.4242640.4242640.1060660.53033md2242

zc

T

d

0.4242642

P1175.58680.530337837.24550.4242641zDP2ZC

6580.850N

d0.6

2-13 矩形闸门长1.5米，宽2米(垂直于图面)，A端为铰链，B端连在一条倾斜角α=450的铁链上，用以开启此闸门。量得库内水深，并标在图上。今欲沿铁链方向用力T拉起此闸门，若不计摩擦与闸门自重，问所需力T为若干？（解法同12题）。 解： P1hcAW(

AB1.5

)AB29800()1.5222050N22

P2hcAW(h)AB29800(3)1.5288200N

1.532

J1.5zDZcC0.750.251.0m

1.5ZcA2 1.522

AB zc0.752

P1zDP2ZC220501882000.75T83155.757N0

1.5/2 ABcos45

2-14 容器底部有一直径为d的圆孔，用一个直径为D(=2r)、重量为G的圆球堵塞。当容器内水深H=4r时，欲将此球向上升起以便放水，问所需垂直向上的力P为若干? 已知 d3 r；水的重度设为γ。

解：球体体积：

球缺体积：

r

r5

()2(r)r3

2324

3

24

8

浸入液体的球缺部分的体积： V(45)πr39r3潜体所受垂直压力（即浮力！）： 符！）

9PzVr3

8升起球体所需垂直向上的力P

此答案与书中不

D. 工程流体力学 答案

先答第第一题:
一、判断题
1、 根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。 错误
2、 一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均值。 正确
3、 流体流动时，只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。 错误
4、 在相同条件下，管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。 正确
5、 稳定（定常）流一定是缓变流动。 错误
6、 水击产生的根本原因是液体具有粘性。 错误
7、 长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。 错误
8、 所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。 错误
9、 外径为D，内径为d的环形过流有效断面，其水力半径为 。题?
10、 凡是满管流流动，任何断面上的压强均大于大气的压强。 错误