第一章 绪论1-1.20℃的水2.5m3,当温度升至80℃时,其体积增加多少?[解] 温度变化前后质量守恒,即(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)又20℃时,水的密度(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)80℃时,水的密度(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)则增加的体积为(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)1-2.当空气温度从0℃增加至20℃时,运动粘度(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)增加15%,重度(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)减少10%,问此时动力粘度(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)增加多少(百分数)?[解] (rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)此时动力粘度(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)增加了3.5%1-3.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2),式中(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)、(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)分别为水的密度和动力粘度,(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)为水深。试求(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)时渠底(y=0)处的切应力。[解] (rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)当(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)=0.5m,y=0时(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)1-4.一底面积为45×50cm2,高为1cm的木块,质量为5kg,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块运动速度u=1m/s,油层厚1cm,斜坡角22.62 (见图示),求油的粘度。(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)[解] 木块重量沿斜坡分力F与切力T平衡时,等速下滑1-5.已知液体中流速沿y方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律,定性绘出切应力沿y方向的分布图。(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)[解]1-6.为导线表面红绝缘,将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径0.9mm,长度20mm,涂料的粘度(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)=0.02Pa.s。若导线以速率50m/s拉过模具,试求所需牵拉力。(1.O1N)(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)[解] (rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)1-7.两平行平板相距0.5mm,其间充满流体,下板固定,上板在2Pa的压强作用下以0.25m/s匀速移动,求该流体的动力粘度。[解] 根据牛顿内摩擦定律,得1-8.一圆锥体绕其中心轴作等角速度旋转。锥体与固定壁面间的距离=1mm,用的润滑油充满间隙。锥体半径R=0.3m,高H=0.5m。求作用于圆锥体的阻力矩。(39.6N·m) [解] 取微元体如图所示微元面积:切应力:阻力:阻力矩:(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)1-9.一封闭容器盛有水或油,在地球上静止时,其单位质量力为若干?当封闭容器从空中自由下落时,其单位质量力又为若干?[解] 在地球上静止时:因为 代入柯列勃洛克公式(5-35)得㏒ = -2㏒()所以 = 检验: (rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2) (rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)因为,属于过渡区,故假定正确,计算有效。5-16 混凝土排水管的水力半径(rho )_(1)(V)_(1)=(rho )_(2)(V)_(2)。水均匀流动1km的水头损失为1 m,粗糙系数,试计算管中流速。
第一章 绪论
1-1.20℃的水2.5m3,当温度升至80℃时,其体积增加多少?
[解] 温度变化前后质量守恒,即
又20℃时,水的密度
80℃时,水的密度
则增加的体积为
1-2.当空气温度从0℃增加至20℃时,运动粘度增加15%,重度
减少10%,问此时动力粘度
增加多少(百分数)?
[解]
此时动力粘度增加了3.5%
1-3.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为,式中
、
分别为水的密度和动力粘度,
为水深。试求
时渠底(y=0)处的切应力。
[解]
当=0.5m,y=0时
1-4.一底面积为45×50cm2,高为1cm的木块,质量为5kg,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块运动速度u=1m/s,油层厚1cm,斜坡角22.62 (见图示),求油的粘度。
[解] 木块重量沿斜坡分力F与切力T平衡时,等速下滑
1-5.已知液体中流速沿y方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律,定性绘出切应力沿y方向的分布图。
[解]
1-6.为导线表面红绝缘,将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径0.9mm,长度20mm,涂料的粘度=0.02Pa.s。若导线以速率50m/s拉过模具,试求所需牵拉力。(1.O1N)
[解]
1-7.两平行平板相距0.5mm,其间充满流体,下板固定,上板在2Pa的压强作用下以0.25m/s匀速移动,求该流体的动力粘度。
[解] 根据牛顿内摩擦定律,得
1-8.一圆锥体绕其中心轴作等角速度旋转。锥体与固定壁面间的距离=1mm,用的润滑油充满间隙。锥体半径R=0.3m,高H=0.5m。求作用于圆锥体的阻力矩。(39.6N·m)
[解] 取微元体如图所示
微元面积:
切应力:
阻力:
阻力矩:
1-9.一封闭容器盛有水或油,在地球上静止时,其单位质量力为若干?当封闭容器从空中自由下落时,其单位质量力又为若干?
[解] 在地球上静止时:
因为
代入柯列勃洛克公式(5-35)得
㏒ = -2㏒()
所以
=
检验:
因为,属于过渡区,故假定正确,计算有效。
5-16 混凝土排水管的水力半径。水均匀流动1km的水头损失为1 m,粗糙系数,试计算管中流速。
题目解答
答案
解:水力坡度
谢才系数
代入谢才公式得
5-20流速由变为的突然扩大管,如分为二次扩大,中间流取何值时局部水头损失最小,此时水头损失为多少?并与一次扩大时的水头损失比较。
解:一次扩大时的局部水头损失为:
分两次扩大的总局部水头损失为:
在、已确定的条件下,求产生最小的值:
即当时,局部水头损失最小,此时水头损失为
由此可见,分两次扩大可减小一半的局部水头损失。
5-21 水从封闭容器沿直径,长度的管道流入容器。若容器水面的相对压强为2个工程大气压, ,局部阻力系数沿程阻力系数,求流量。
解:取基准面,列断面能量方程
所以,
=
=
Q==
5-22 自水池中引出一根具有三段不同直径的水管如图所示。已知,
,,局部阻力系数求管中通过的流量并绘出总水头线与测压管水头线。
解:取基准面,则断面方程得
其中,
5-23 图中,
,计算水银差压计的水银面高差,并表示出水银面高差方向。
解:以为基准面,据
又
==7.65
5-25 计算图中逐渐扩大管的局部阻力系数。已知,
工程大气压,,工程大气压,,流过的水量。
解:以断面为基准面,据
又,
=
=
又
自由下落时: