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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：（a）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。 （d）
【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a）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
???dvdvdy，而且速度梯度dy是流体微团的剪切变形速度
d?d????dt，故dt。
（b）
【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是：（a）m2/s；（b）N/m2；（c）kg/m；（d）N·s/m2。
2解：流体的运动黏度υ的国际单位是m/s。
（a）
p?RT【1.4】 理想流体的特征是：（a）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】
（d）1/2 000。
。
（c）
当水的压强增加一个
大气压时，水的密度增大约为：（a）1/20 000；（b）1/1 000；（c）1/4 000；解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约
d???kdp?0.5?10?9?1?105?120 000。
（a）
【1.6】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a）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】
（c）
下列流体哪个属牛顿
流体：（a）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。
（a）
?62?62??15.2?10m/s??1.146?10m/s，这15C【1.8】 时空气和水的运动黏度空气，水说明：在运动中（a）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。 （d）
【1.9】 液体的黏性主要来自于液体：（a）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。
（b）
计算题
2
【1.10】 黏度μ=3.92×102Pa·s的黏性流体沿壁面流动，距壁面y处的流速为v=3y+y（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?0为
?0??
【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
y?0dvdy??(3?2y)y?0?3.92?10?2?3?11.76?10?2Pa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
???dvdy，
【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=0.1Pa·s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r），其高为dh。
dy1?10?3????3 500??2.917Pa?sdv1.2
这里
r?RhH
rdhRv(h)?r??h?H该处速度
h习题1.12图
剪切应力
?(r)??v???Rh?H?
高为dh一段圆锥体的旋转力矩为
dM(h)??(r)2?rdhrcos?
其中r?htan?代入
??Rh?dh2?r2H?cos?
?R?h3tan2??2?dhH?cos?
M??H总旋转力矩
02???R?tan2??3dM(h)?hdh?0??cos?
2???tan3??4??cos?4
其中
??0.1Pa?s,??150?2??15.7rad/s60
tan??R0.3??0.6,cos??0.857,H?0.5m,??1?10?3mH0.5
代入上式得旋转力矩
2??0.1?15.7?0.630.54M???38.83N?m1?10?3?0.8574
ω【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。
δ解：在圆盘半径为r处取dr的圆环，如图。
ddrrO其上面的切应力
??r????r?
2???r3drrdrr?dM??r2???则所需力矩
?
总力矩
习题1.13图M??dM?0d22?????d20???d4rdr?32?
3