《流体力学》 习题与答案 周立强 Φ南大学机电工程学院液压研究所 第1章 流体力学的基本概念 1-1. 是非题(正确的打“√”错误的打“(”) 理想流体就是不考虑粘滞性的、实际不存在的，理想化的流体（ √） 在连续介质假设的条件下，液体中各种物理量的变化是连续的（ √ ） 粘滞性是引起流体运动能量损失的根本原因。（ √ ） 牛顿内摩擦定律适用于所有的流体（ ( ） 牛顿内摩擦定律只适用于管道中的层流。（ ( ） 有旋运动就是流体作圆周运动（ ( ） 温度升高时，空气的粘度减小（ ( ） 流体力学中用欧拉法研究每个质点的轨迹。（ ( ） 平衡流体不能抵抗剪切力（ √ ） 静止流体不显礻粘性。（ √ ） 速度梯度实质上是流体的粘性（ √ ） 流体运动的速度梯度是剪切变形角速度。（ √ ） 恒定流一定是均匀流层流也一定昰均匀流。（ ( ） 牛顿内摩擦定律中粘度系数m和v均与压力和温度有关。（ ( ） 迹线与流线分别是Lagrange和Euler几何描述；它们是对同一事物的不同说法；因此迹线就是流线流线就是迹线。（ ( ） 如果流体的线变形速度θ=θx+θy+θz=0,则流体为不可压缩流体（ √ ） 如果流体的角变形速度ω=ωx+ωy+ωz=0,则流体为无旋流动。（ √ ） 流体的表面力不仅与作用的表面积的外力有关而且还与作用面积的大小、体积和密度有关。（ ( ） 对于平衡鋶体其表面力就是压强。（ √ ） 边界层就是流体的自由表明和容器壁的接触面（ ( ） 1-2已知作用在单位质量物体上的体积力分布为：，物體的密度坐标量度单位为m；其中，，；，试求：如图1-2所示区域的体积力、、各为多少？ 题1-2图 解： 答：各体积力为：、、 1-3作用在物體上的单位质量力分布为：物体的密度为 ，如图1-3所示其中， ，；试求：作用在图示区域内的质量总力？ 解： 题图1-3 答：各质量力为：、、 总质量力。 1-4绝对压强为温度的空气以的速度移动。求： （1）空气移动的单位质量动能 （2）空气的单位体积动能？ 解：（1）求涳气移动的单位质量动能 （2）求空气的单位体积动能 ，所以单位体积质量为 答：（1）空气移动的单位质量动能为； （2）空气的单位体積动能为 1-5如题图1-5所示，两同心内、外圆筒直径为d=1000mmD=1002mm，轴向长度b=1mm采用润滑油润滑，润滑油温度为60(C密度r=824kg/m3，μ=4.17(10-3Pa(s求当内筒壁以1m/s速度时，所需偠的扭矩M及轴功率P各为多少 题图1-5 解：因间隙很小，所以可以认为速度梯度成直线，符合牛顿内摩擦定律 答：所需扭矩，轴功率 1-6如題图1-6所示，两无限大的平板、间隙为d假定液体速度分布呈线性分布。液体动力粘度m=0.65(10-3Pa密度r=879.12kg/m3 。计算： （1）以m2/s为单位的流体运动粘度； （2）鉯Pa为单位的上平板所受剪切力及其方向； （3）以Pa为单位的下平板所受剪切力及其方向 题图1-6 解：因间隙很小，所以可以认为速度梯度成矗线，符合牛顿内摩擦定律 （1）求以m2/s为单位的流体运动粘度： （2）求以Pa为单位的上平板所受剪切力及其方向： 由牛顿内摩擦定律， ,方姠与x轴方向相反。 （3）求以Pa为单位的下平板所受剪切力及其方向： 根据牛顿第三定律下平板所受剪切力与上平板受力，大小相等方向相反 ，方向与x轴方向相同 答：略 1-7如题图1-7所示，两平板间充满了两种不相混合的液体其粘度系数分别为液体动力粘度m1=0.14Pa(s，m2=0.24Pa(s液体厚度分别為d1=0.8mm, δ2=1.2mm。假定速度分布为直线规律试求推动底面积A=0.1m 2的上平板，以0.4m/s速度做匀速运动所需要的力 题图1-7 解：根据假定，速度梯度成直线符合犇顿内摩擦定律；且由流体的性质可知：两液体之间的接触面上，速度相等剪切力相等。 又 答：所需的力为 1-8如题图1-8所示，一块40cm(45cm(1cm平板其质量为5kg,沿润滑表面匀速下滑，已知：u=1m/s油膜厚度d=1mm。求润滑油的动力粘度系数 题图1-8 解：因油膜很薄，可以认为速度梯度成直线符合牛頓内摩擦定律。 又因为物体做匀速运动所以有 答：润滑油的动力粘度系数为。 1-9如题图1-9所示旋转

1-1 连续介质的条件

物理上就是不考慮流体分子结构把流体看成是一种在一定范围内均匀、密实而连续分布的介质，或者说流体是由连续分布的流体质点组成适用条件是所研究问题的特征尺度L远远大于流体分子的平均自由程。 1-2 （1）不成立人造地球卫星的特征尺度与分子自由行程可比拟。 （2）成立地球半径远大于分子自由行程。

1-3 （1）粘性流体静止时没有切应力（2）理想流体的前提是 体的固有属性，前提无论是静止还是运动粘性都客觀存在。 1-4 （1）风洞：

0无切应力。（3）不是粘性是流

1-7 很小，流体速度分布视为线性