合工大流體力學課后作業(yè)

1、流體力學第一章作業(yè)【例1-1】如圖1-3，軸置于軸套中。F=90N的力由左端推軸，使軸向右移動，速度v=0.122m/s，軸直徑d=75mm，其他尺寸如下圖。求軸與軸套見流體的動力黏性系數(shù)。解：因軸與軸套間的徑向間隙很小，故設間隙內流體的速度為線性分布由式 式中解得 【例1-2】圖1-4中有兩個同心圓。外筒直徑D=100mm，內筒外壁與外筒內壁在半徑方向上間隙=0.05mm。筒長l=200mm，間隙內充滿某種黏度的流體。當內筒不轉，外筒以n=120r/min的速度勻速旋轉時，測得需扭矩M=1.44Nm不計軸承上的摩擦扭矩。液體密度=900kg/m³，求液體的動力黏度、運動黏度和恩式黏

2、度。解：軸上扭矩式中， ,代入上式，得 根據(jù)公式1.5-10求取正根，得恩氏黏度【例1-3】如圖1-5，動力黏度系數(shù)為0.2Pa.s的油充滿在縫隙厚度=0.2mm中，求轉軸的力矩和發(fā)熱量。轉軸速度n=90r/min，,=45°，a=45mm，b=60mm。解：因為縫隙厚度很小，縫隙間速度分布可以近似為線性，故，切應力取微元面 那么微元面上的粘性力 從而轉軸力矩 將代入上式，并積分轉軸摩擦產生的熱量 【例1-4】如圖1-6，兩塊相距20mm的平板間充滿動力黏度0.065Ns/m²的油，假設以1m/s的速度拉動距平板5mm處、面積為0.5的薄板，求需要的拉力。解：平板間速度分布

3、可以近似線性，故其間切應力可用式計算思考與練習1-8 有一金屬套在自重下沿垂直軸下滑，軸與軸套間充滿=0.3c/s、=850kg/m³的油液，套的內徑D=102mm，軸的外徑d=100mm，套長l=250mm，套重10kg，試求套筒自由下落的最大速度。解：在沿運動方向對金屬套進行受力分析。受重力和油液的內摩擦阻力，內摩擦阻力隨著速度的增加而增加，當?shù)竭_最大速度時兩者相等，有。 由于油液很薄，假設流速呈直線分布，有內摩擦阻力 式中 ， 代入得 又由 有 解得 1-11 如下列圖所示，水流在平板上運動，靠近板壁附近的流速呈拋物線形分布，E點為拋物線端點，E點處，水的運動黏度=1.0

4、15;，試求=0，2，4cm處的切應力。提示：先設流速分布，利用給定的條件確定待定常數(shù)A、B、C解：以D點為原點建立坐標系，設流速分布，由條件得 C=0，A=-625，B=50 那么 由切應力公式 得1 y=0cm時，；2 y=2cm時，；3 y=4cm時，流體力學第二章作業(yè)2-14 裝有空氣、油()及水的壓力容器,油面及U形差壓計的液面高如下圖,求容器中空氣的壓強。解：U形管中同一等壓面上M、N兩點壓強相等，即 又故解得2-15如下圖，高H=1m的容器中，上半裝油下半裝水，油上部真空表讀數(shù)p1=4500Pa，水下部壓力表讀數(shù)p2=4500Pa，試求油的密度。解：由題意可得：解得2-23繞鉸鏈

5、軸O轉動的自動開啟式水閘如下圖，當水位超過H=2m，閘門自動開啟。假設閘門另一側的水位h=0.4m，角=60°，試求鉸鏈的位置x。解：設水閘寬度為b，水閘左側水淹沒的閘門長度為，水閘右側水淹沒的閘門長度為。作用在水閘左側壓力為 其中， ，那么 作用在水閘右側壓力為其中， ，那么 由于矩形平面的壓力中心的坐標為 所以，水閘左側在閘門面上壓力中心與水面距離為 水閘右側在閘門面上壓力中心與水面距離為 對通過O點垂直于圖面的軸取矩，設水閘左側的力臂為d1，那么 得 設水閘右側的力臂為d2，那么 得 當滿足閘門自動開啟條件時，對于通過O點垂直于圖面的軸的合力矩應為零，因此 那么 解得：2-25

6、圖示一圓柱,其左半部在水作用下,受有浮力Pz,問圓柱在該浮力作用下能否繞其中心軸轉動不息。解：否；圓柱固定不動。 浮力Pz對中心軸產生力矩，使圓柱順時針轉動，但同時水平壓力Px作用于垂直軸的下方，產生大小相等的反力矩，使圓柱逆時針轉動。故相互抵消，圓柱固定不動。4-6水銀壓差計連接在水平放置的汾丘里流量計上，如圖。今測得其中水銀高差h=80mm,D=10厘米，d=5厘米，汾丘里流量計的流量系數(shù)=0.98。問水通過流量計的實際流量為多少？解：由文丘流量計流量公式得其中，實際流量為 4-8設用一附有水銀壓差計的文丘里管測定傾斜管內水流的流量。d1=0.10m，d2=0.05m，壓差計讀數(shù)h=0.04m，文丘里管流量系數(shù)=0.98，試求流量Q。解：流量5-17如下圖,虹吸管將A池中的水輸入B池,管長,直徑,兩池的水面高差,最大超高,進口阻力系數(shù)en=1.0，出口阻力系數(shù)ex=1.0，轉彎的阻力系數(shù)b=0.2，沿程阻力系數(shù)=0.025