工程流体力学 禹华谦 习题答案 第1章.docVIP

试谈牛顿内摩擦定律？产生摩擦力的根本原因是什么？（参考分数：8分） 答：流体内只要存在相对运动，流体内就会产生内摩擦力来抵抗此相对运动，牛顿经过大量牛顿平板试验得出单位面积上的内摩擦力：τ=F/A=μ·du/dy即为牛顿内摩擦定律。产生摩擦力的根本原因是流体内存在着相对运动。 液体和气体的粘性随温度的升高或降低发生变化，变化趋势是否相同？为什么？（参考分数：8分） 答：不相同，液体的粘度随温度升高而减小，气体的粘度却随温度升高而增大。其原因是，液体分子间距小，内聚力强，粘性作用主要来源于分子内聚力，当液体温度升高时，其分子间距加大，内聚力减小，粘度随温度上升而减小；而气体的内聚力极小，可以忽略，其粘性作用可以说完全是分子热运动中动量交换的结果，当气体温度升高时，热运动加剧，其粘度随温度升高而增加。 1.3 何谓流体的连续介质模型？为了研究流体机械运动规律，说明引入连续介质模型的必要性。 答：流体的连续介质模型：假流体流体质点连续介质假设，流体运动的物理量为空间坐标和时间变量的连续函数，这样就用数学分析方法来研究流体运动。动力粘度μ＝0.172Pa·s的润滑油充满在两个同轴圆柱体的间隙中，外筒固定，内径D＝12cm，间隙h＝0.02cm，试求：（1）内筒以速度U＝1m/s沿轴线方向运动，内筒表面的力τ如1-3（a）；（2）内筒以转速n＝180r/min旋转，内筒表面的力τ如1-3（b）。 解：内筒外径 （1）当内筒以速度U＝1m/s沿轴线方向运动，内筒表面的力 （2）当内筒以转速n＝180r/min旋转，，内筒表面的力 1.6 如图，在δ＝40mm的两平行间充满动力粘度μ＝0.7Pa·s的液体，液体中有一长为a＝60mm的薄平板以U＝15m/s的速度。假定平板运动引起液体流动的速度分布是线性分布。求：当h＝10mm时，平板单位宽度上受到的阻力。 解： 1.7 如图，有一0.8m×0.2m的平板在油面上作水平运动，已知运动速度＝1m/s，平板与固定边界的距离δ＝1mm动力粘度μ＝Pa·s，由平板所带动的油的速度成直线分布，试求平板所受的阻力。 解： 1.8 为防止水温升高时，体积膨胀将水管胀裂，通常在水暖系统顶部设有膨胀水箱，若系统内水的总体积为10m3，加温前后温差为50℃，在其温度范围内水的体积膨胀系数αV＝0.0005/℃。求膨胀水箱的最小容积Vmin。 解：由，得出 所以 Vmin＝0.25m3 1.9 相距a＝2mm的两块平板插入水中，水的表面张力系数σ＝0.0725N/m，接触角θ＝8o，求两板间的毛细水柱高h。 解： 1.10 某油的密度为851kg/m3，运动粘度为3.39×10－6m2/s，求此油的重度γ、比容v和动力粘度μ。