《流體力學》習題答案

1、1-5：薄液膜，流速可按線性分布作者參考答案半徑r處的微元摩擦力矩摩擦合力矩dl是圓錐斜邊的微元長度實際上，半徑r處的動靜兩壁面的間隙應(yīng)該按照/cos來計算摩擦合力矩=169.6N1.1-6：在圓筒的側(cè)面和底面都存在摩擦側(cè)面摩擦應(yīng)力側(cè)面摩擦力矩底面摩擦應(yīng)力半徑r處的微元摩擦力矩底面摩擦合力矩2.3.1-7：簡諧運動，需求瞬時功率和積分求平均功率。往復速度摩擦力瞬時功率平均功率4.1-8：按照P11 （1-4）進行計算2-1：2-3：Pa=P頂+gh5.2-7：順序法，從A出發(fā)，向上則-gh，向上則升高ghPA+1gh1 2gh2+3gh3 2gh4-1g（h1 h2+h3-h4 ）=PBPA-

2、PB =9956.8Pa6.2-9：對稱圓柱，作用其上的微元壓力都通過軸心，合力也是通過軸心，不產(chǎn)生扭矩水平方向單位寬度壓力：合壓力作用點：豎直方向單位寬度壓力：對半圓求形心：合力的角度如圖所示，即作用在各自合力作用點的px和py的合成力經(jīng)過圓心7.3-1：8.3-2：跡線方程由題目可知，通過（a,b）點，因此，積分常數(shù)C=0所以，通過（a,b）點的跡線方程為：9.3-3：流線方程為流線方程一般形式代入流場10.3-4：與剛體相同，即無應(yīng)變變形流場無線變形無切向應(yīng)變與剛體相同11.3-5：流場成立，即連續(xù)性方程成立12.4-3：13.4-5：根據(jù)不可壓縮流體（水）連續(xù)性方程單變量方程解得：第一

3、孔流速為8.04m/s第八孔流速為6.98m/s14.4-7：根據(jù)連續(xù)性方程再根據(jù)伯努利方程15.4-9：根據(jù)連續(xù)性方程和伯努利方程16.4-11：根據(jù)連續(xù)性方程和伯努利方程xy17.5-1：根據(jù)量綱齊次性a、b為整數(shù)，d為常數(shù)參照p918.5-2：用量綱分析法所歸納出的式子往往還帶有待定的系數(shù)，這個系數(shù)要通過實驗來確定。還有，按照數(shù)學原理，這些無量綱數(shù)也可以是帶指數(shù)的關(guān)系或者所以19.但是從實驗或經(jīng)驗可以得出推力F與粘性以及船速v是成正比的，因此，推力與項無量綱數(shù)的指數(shù)等于1。同理得到v項無量綱數(shù)的指數(shù)也是1。=所以20.5-3：nQH效率TM00101L03-102T-1-1-20-2所以

4、21.D密度粘度vFM01101L1-3-111T00-1-1-2但是從實驗或經(jīng)驗可以得出推力F與粘性是成正比的與P114圓球繞流阻力公式進行對比！5-4：22.vcAl密度粘度FL（ FD ）M0000111L1121-3-11T-1-1000-1-2與P112二維物體定常繞流阻力和升力計算公式對比！5-5：用面積來替換一下，不會影響分析過程但兩式使用的面積有不同，F(xiàn)L中取的面積是與來流平行的面積（水平投影面積）；FD中取的是垂直于來流的迎風面積（迎風的投影面積）。23.2022/9/132424.2022/9/132525.2022/9/1326例4 實驗發(fā)現(xiàn)，球形物體在粘性流體中運動所受

5、阻力FD與球體直徑d、球體運動速度V、流體的密度和動力粘度有關(guān)，試用定理量綱分析法建立FD的公式結(jié)構(gòu).解選基本物理量、V、d，根據(jù)定理，上式可變?yōu)槠渲屑俣▽?：解上述三元一次方程組得：故26.2022/9/1327代入 ，并就FD解出，可得：式中 為繞流阻力系數(shù)，由實驗確定。同理：27.2022/9/1328例5 已知溢流壩的過流量Q1000m3/s,若用長度比尺CL60的模型(介質(zhì)相同)進行實驗研究，試求模型的流量Q .解溢流壩流動，起主要作用的是重力，應(yīng)選擇弗勞德準則進行模型設(shè)計.由Fr準則：28.【例】密度和動力粘度相等的兩種液體從幾何相似的噴嘴中噴出。一種液體的表面張力為0.04409

6、N/m，出口流束直徑為7.5cm，流速為12.5m/s，在離噴嘴10m處破裂成霧滴；另一液體的表面張力為0.07348N/m。如果二流動相似，另一液體的出口流束直徑、流速、破裂成霧滴的距離應(yīng)多大？29.30.6-2：根據(jù)層流邊界層微分方程的精確解P96距平板前緣x=2m處邊界層厚度：應(yīng)為過渡區(qū)，仍取層流公式計算，則為，否則。16.926.831.6-4：根據(jù)平板混合邊界層阻力系數(shù)計算公式P101經(jīng)過湍流修正（在轉(zhuǎn)捩成湍流前的層流阻力較?。┦街邢禂?shù)A取P101表中的8700的數(shù)值X2共有兩個面20.5N32.6-6：P96層流摩擦阻力系數(shù)（6-14e）：（1）層流33.6-6：（2）湍流半經(jīng)驗公

7、式，與速度分布有關(guān)P101式中系數(shù)A取P101表中的3300的數(shù)值34.6-8：所以，Lcr=0.161m式中系數(shù)A取P101表中的8700的數(shù)值35.6-10：P113中未給出這個Re數(shù)下Sr的數(shù)值，因此，選Sr=0.21而實際上，由泰勒(FTaylor)和瑞利(LRayleigh)提出下列經(jīng)驗公式，適用于250Re106,達到完全湍流的阻力平方區(qū)，此時的CD與Re無關(guān)，只與相對粗糙度有關(guān)。38.6-11：擾流阻力應(yīng)與重力平衡時達到自由沉降速度，39.7-7：需要迭代計算，參考P135 7-7試算，取=0.02斯瓦米江公式40.7-7：所以，41.7-8：并聯(lián)，所以，hf1=hf2假設(shè)兩沿程1=2根據(jù)斯瓦米江公式42.迭代計算，43.驗算，44.7-9 首先確定hf和hj：列伯努利方程：45.7-10根據(jù)斯瓦米江公式列伯