动量传输部分习题.docVIP

目　　录 第一章 动量传输的基本概念 2 小结: 2 例题： 5 习题： 13 思考题: 28 名词： 31 符号： 31 第二章 流体动力学 32 小结: 32 例题： 34 习题: 49 思考题: 57 名词: 61 符号: 62 第三章 层流、湍流与湍流运动 63 小结: 63 例题: 64 习题: 72 思考题: 77 名词: 80 符号: 81 第四章 边界层理论 83 小结: 83 例题: 84 习题: 94 思考题: 95 名词: 98 符号: 99 第五章 相似原理与量纲分析 101 小结 101 习题: 101 思考题: 105 试题 105 计算题: 105 填空: 106 选择: 107 判断题: 113 简答题: 113 名词: 114 讨论: 114 第一章 动量传输的基本概念 小结: 一.本章介绍了流体的三个主要力学性质： 1．流体的粘性： 在日常生活中，我们对液体的粘性大小有感性的认识，如油的粘稠程度大于水，本章将粘性提高到理性的高度来认识，粘性是流体通过变形速率来抵抗切应力的属性。它又是流体层间相对移动时层间内摩擦力的根源所在。 2．流体的压缩性： 流体压力增大，体积缩小；压力减小，体积增大。这是流体压缩性的或弹性的表现。不同流体具有不同的压缩性，通常用压缩性系数β或体积弹性模数Ｅ来度量它的大小。体积弹性模数是压力差与体积相对变化率的比值。这和材料力学中的杨氏弹性模量很类似，是应力和应变之比。严格的说，任何流体在压力的作用下，体积都会变化，都是可压缩的，但在流体力学研究中，如果流动过程中的流体的体积变化不大，即密度变化不大，可近似认为，称为不可压缩流体。　　流动中压力变化是由速度变化引起的。对于气体通常我们认为很容易压缩，但当它做低速运动时，压力变化不大，密度变化也较小（如当V70-100m/S时，密度变化约为3%），此时气体可近似的认为是不可压缩流体。 流体力学中常用声速表示流体的压缩性，  3．表面张力： 　　表面张力作用于液体表面，液体表面分子受液体内部分子的吸引作用，表面有收缩的倾向，类似一张紧的膜。　　表面张力很小，但在研究液滴的生成，液体中的气泡的生成，破灭及毛细现象等问题时需要考虑表面张力的作用。液体的表面张力系数是单位长度上的拉力值，它随温度上升而下降。把少量的肥皂或去污剂的溶液加入水中，可以显著的降低它的表面张力系数。这样衣服上的污垢容易克服表面张力进入水中，达到洗涤的目的。　　为克服毛细现象对液柱式的压力计的影响，玻璃测压管的直径不能太小。毛细现象是由于表面张力所引起的。假定毛细管内自由液面为球面，半径为Ｒ则，为毛细管的半径。 　　二.作用于流体的力可以分为两类：质量力和表面力。?　　质量力是直接作用于流体质量（或体积）上的力，通常是指重力，研究电磁流体力学将会涉及电场力，磁场力。?　　表面力是通过接触作用于表面上的力，在研究粘性流体的动力学问题时，表面力相当复杂。但在流体静力学中，作用于单位面积上的表面力（即应力）特性简明：只存在法向应力，并且各向同性，这就是我们经常说的压力。当我们将身体潜入水中时，身体表面承受的静水压力总是垂直于表面的。?　　流体静止平衡的基本方程就是要建立质量力和表面力之间的关系式。除了用分析流体微元受力的方法建立平衡方程外，我们还可用数学的手段直接导出该方程：对于任意流体团，其受的合力为零。?　　?　　事实上，当同一种液体在同一容器中静止平衡时，同一水平高度上各点压力相等；此时容器内两点的压力之差等于两点高度差乘以，相当于一个高度为ｈ的单位面积上的液柱重量。?　　这一原理广泛应用于各种Ｕ形压力计。?　　非惯性坐标系里液体的相对平衡问题，其质量力除包含重力外，还应有惯性力。?　　对于直线匀加速运动坐标系?　　其平衡方程为?　　　　　　　　 ?　　对于绕固定轴等角速旋转的坐标系 ?　　其平衡方程为?　　　　　　　　 例题： 例：1 轴在轴承中空载旋转，两者间隙为，轴径为Ｄ，转动角速度为 ，且温度保持不变，轴瓦长ｌ，测得摩擦力矩为Ｍ，求粘性系数 。 解： 轴和轴承视为同心圆，其间隙与轴径Ｄ相比足够小，并忽略端部影响。轴对轴承相对运动类似于两块平行平板间相对运动。 例：2 上面是水，下面为水银槽内插入一根的短玻璃管，已知 解： 设水槽中水和水银的分界面压力为，则毛细管中水和水银的分界面处， 上侧（水侧）压力为， 下侧（汞侧）压力为，? ? 例：3 如图差压测压管.已知a,b,c及密度 解： ? 例：4 求图示浸没于两种液体中的物体的浮力，选取如图坐标，坐标原点在分界面上。设z=0处， 则物体所受的流体作用力Ｆ为： ? 解： 例:5 容器内有水银，钢制正方体浮于水银表面