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工程流体力学习题解析(夏泰淳_著)_上海交通大学出版社
第1章 绪论
选择题
【1.1】 按连续介质的概念，流体质点是指：（）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。
解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 （）
【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（）切应力和压强；（b）切应力和剪切变形速度；（c）切应力和剪切变形；（d）切应力和流速。
解：牛顿内摩擦定律是，而且速度梯度是流体微团的剪切变形速度，故。 （）
【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是：（）m2/s；（b）N/m2；（c）kg/m；（d）Ns/m2。
解：流体的运动黏度υ的国际单位是。 （）
【1.4】 理想流体的特征是：（）黏度是常数；（b）不可压缩；（c）无黏性；（d）符合。
解：不考虑黏性的流体称为理想流体。 （）
【1.5】 当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（）1/20 000；（b）1/1 000；（c）1/4 000；（d）1/2 000。
解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约。 （）
【1.6】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（）能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（b）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。
解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。 （）
【1.7】 下列流体哪个属牛顿流体：（）汽油；（b）纸浆；（c）血液；（d）沥青。
解：满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 （）
【1.8】 时空气和水的运动黏度，，这说明：在运动中（）空气比水的黏性力大；（b）空气比水的黏性力小；（c）空气与水的黏性力接近；（d）不能直接比较。
解：空气的运动黏度比水大近10倍，但由于水的密度是空气的近800倍，因此水的黏度反而比空气大近50倍，而黏性力除了同流体的黏度有关，还和速度梯度有关，因此它们不能直接比较。 （）
【1.9】 液体的黏性主要来自于液体：（）分子热运动；（b）分子间内聚力；（c）易变形性；（d）抗拒变形的能力。
解：液体的黏性主要由分子内聚力决定。 （）
计算题
【1.10】 黏度μ=3.9210﹣2Pas的黏性流体沿壁面流动，距壁面y处的流速为v=3y+y2（m/s），试求壁面的切应力。
解：由牛顿内摩擦定律，壁面的切应力为
【1.11】在相距1mm的两平行平板之间充有某种黏性液体，当其中一板以1.2m/s的速度相对于另一板作等速移动时，作用于板上的切应力为3 500 Pa。试求该液体的黏度。
解：由，
【1.12】一圆锥体绕竖直中心轴作等速转动，锥体与固体的外锥体之间的缝隙
δ=1mm，其间充满μ=0.1Pas的润滑油。已知锥体顶面半径R=0.3m,锥体高度H=0.5m,当锥体转速n=150r/min时，求所需旋转力矩。
解：如图，在离圆锥顶h处，取一微圆锥体（半径为），其高为。
这里
该处速度
剪切应力
高为一段圆锥体的旋转力矩为
其中代入
总旋转力矩
其中
代入上式得旋转力矩
【1.13】上下两平行圆盘，直径均为d，间隙为δ，其间隙间充满黏度为μ的液体。若下盘固定不动，上盘以角速度旋转时，试写出所需力矩M的表达式。
解：在圆盘半径为处取的圆环，如图。
其上面的切应力
则所需力矩
总力矩
【1.14】当压强增量=5104N/m2时，某种液体的密度增长0.02%。求此液体的体积弹性模量。
解：液体的弹性模量
【1.15】一圆筒形盛水容器以等角速度绕其中心轴旋转。试写出图中A(x,y,z)
处质量力的表达式。
解：位于处的流体质点，其质量力有
惯性力
重力 （Z轴向上）
故质量力的表达式为
【1.16】图示为一水暖系统，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℃，在其温度范围内水的热胀系数α=0.000 5/℃。求膨胀水箱的最小容积。
解：由液体的热胀系数 公式，
据题意， ℃，，℃
故膨胀水箱的最小容积
【1.17】汽车上路时，轮胎内空气的温度为20℃，绝对压强为395kPa，行驶后，
轮胎内空气温度上升到50С，试求这时的压强。
解：由理想气体状态方程，由于轮胎的容积不变，故空气的密度不变，
故 ，
其中 ，
，
得
【1.18】图示为压力表校正器。器内充满压缩系数为k=4.7510﹣10m2/N的油液。器内压强
为105Pa时，油液的体积为200mL。现用手轮丝杆和活塞加压，活塞直径为1cm，丝杆螺距为2mm，当压强升高至20MPa时，问需将手轮摇多少转？
解：由液体压缩系数定义，
设，
因此，，
其中手轮转转后，
体积变化了（为活塞直径，为螺距）
即 ，
其中 ，
得
解得 转
【1.19】黏度测量仪有内外两个同心圆筒组成，两筒的间隙充满油液。外筒与转轴连接，其
半径为r2,旋转角速度为。内筒悬挂于一金属丝下，金属丝上所受的力矩M可以通过扭转角的值确定。外筒与内筒底面间隙为，内筒高H，如题1.19图所示。试推出油液黏度的计算式。
解：外筒侧面的切应力为
，这里
故侧面黏性应力对转轴的力矩为
（由于是小量，）
对于内筒底面，距转轴取宽度为微圆环处的切应力为
则该微圆环上黏性力为
故内筒底面黏性力为转轴的力矩为
显然
即
第2章 流体静力学
选择题：
【2.1】 相对压强的起算基准是：（）绝对真空；（b）1个标准大气压；（c）当
地大气压；（d）液面压强。
解：相对压强是绝对压强和当地大气压之差。 （c）
【2.2】 金属压力表的读值是：（）绝对压强；（b）相对压强；（c）绝对压强加当地大气压；（d）相对压强加当地大气压。
解：金属压力表的读数值是相对压强。 （b）
【2.3】 某点的真空压强为65 000Pa，当地大气压为0.1MPa，该点的绝对压强为：（）65 000 Pa；（b）55 000 Pa；（c）35 000 Pa；（d）165 000 Pa。
解：真空压强是当相对压强为负值时它的绝对值。故该点的绝对压强。 （c）
【2.4】 绝对压强与相对压强p、真空压强、当地大气压之间的关系是：（）；（b）；（c）；（d）。
解：绝对压强－当地大气压＝相对压强，当相对压强为负值时，其绝对值即为真空压强。即，故。 （c）
【2.5】 在封闭容器上装有U形水银测压计，其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系为：（）p1>p２> p3；（b）p1=p２= p3；（c）p1
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