yhm流体工热习题解答

流体工热习题解答

云和明

流体力学知识总结回顾 流体的物理性质(密度、容重、粘性、压缩 性和热胀性、毛细特性及表面张力 流体力学研究的三个模型(连续介质模型、 理想流体模型、压缩和不可压缩模型 流体静力学压强的两个特性、压强的表示方 法及单位、平面和曲面受液体的总压力、液体 匀加速和等角速度旋转时压强分布规律

作用在流体微元上的力 表面力dFs / dA流场中的分布力

法向应力p 切向应力

体积力 dFb / d

单位质量流体 单位体积流体

f ρf

重力、惯性力 电磁力

重力场： 重力势：

f gk (gz )

π gz

B3.6.2 压强计算方法与单位

2.压强单位 国际单位制(SI):帕斯卡Pa1Pa =1N m2

液柱高： 米汞柱mH2O (水头高) 毫米汞柱mmHg(血压计) 标准大气压atm(标准国际大气模型)1atm 101.3kpa 10.33mH2O 760mmHg

B3.6 压强场

B3.6.2 压强计算方法与单位 1. 压强计算方法

p p0 ρgh

完全真空 压强基准

绝对压强 pab 表压强 p g 真空度 pv

大气压强 pa

习惯上

p pg

B1. 流体及其物理性质

B1.5 流体模型分类 无粘性流体 按粘性分类 粘性流体 可压缩流体 流体模型 按可压缩性分类 不可压缩流体 完全气体 其他分类 正压流体 斜压流体 牛顿流体

非牛顿流体

均质流体等熵流体 恒温流体

C1

流体的平衡

C1 流体的平衡 C1.1 引言

平衡的条件 压强分布

任 务 相对平衡

总压力浮体稳定性

流体静力学

固壁受力分析 应 用 液压系统原理 压力仪器设计 浮体稳定性分析

液缸,水坝,闸门等

水压机,油压系统等比重计,测高仪,分离器等 舰船,浮吊,气艇等

1-7. 一 底 面 积 为45x45cm2 , 高 为 1cm 的 木 块， 质 量 为5kg , 沿 涂 有 润 滑 油 的 斜 面 向 下 作 等 速 运 动， 木 块 运 动 速 u=1m/s , 油 层 厚 度1mm , 斜 坡 角 (见 图 示), 求 油 的动力 粘 度 。

du m g sin T A dy5 sin 13

m gsin 5 9.8 5 / 13 u 1 A 0.4 0.45 0.001

0.1047Pa s

1-8.一个圆锥体绕其铅直中心轴等速旋转，锥体与固定壁的间距为δ=1mm,全 部为润滑油充满，μ=0.1Pa.s ,当旋转角速度ω=16s-1,锥体底部半径R= 0.3m,高H=0.5m时，求：作用于圆锥的阻力矩。解： 取微元体 dh dA 2 r dl 2 r 微元面积： cos

切应力：

du r 0 dy

阻力： dT dA 阻力矩： dM dT r

M H

dM rdT r dA1 dh cos H

r 2 r 0

1 2 cos

r0

3

dh( r tg h)

H 1 3 2 tg h 3 dh cos 0

2 3 H 4 0.1 16

0.54 0.6 3 tg 39.6 Nm 3 4 cos 10 0.857 2

A

对闸板上端点取矩：

作业解答

2-29.如图， 600 ,上部油深h=1m,下部水深h1=2m, 7.84kN / m3 油 求：单位宽度上液体的静压力及其作用点。

解 ： 合力

P b

1 h 1 h1 h1 油h 水 h1 + 油h 2 sin600 2 sin600 sin600 =45.26kNh 作用点： P 1 h 4.5kN 1 2 油 s i n600 ' h1 2.69m 1 h1 水 h1 22.65kN 2 s i n600 ' h2 0.77m P2

h1 18.1kN si n600 ' h3 1.155m P3 油h

对B点 取 矩 ： 1h1 P2h '2 P3h '3 Ph'D P '' hD 1.115m ' hD 3 hD s i n600 2.03m

P y1A P2 y2 A 1

2-37

解题要点：曲面为如图所示 曲面受到的压力分解为水平分力和 竖直分力 (1)水平分力 (2)竖直分力 竖直分力关键是压力体的计算 如图所示分别对曲线1的压力体1和曲线2 的压力体2分别计算，然后合成求解！

2-40

解题思路：1.根据题意，分析水平 分力为零 2.竖直分力如图所示，分别画出压力体 合成，然后在求解；其中压力体1为 实压力体，压力体2为虚压力体 3.进一步可推断，锥形体上表面距离 水面的深度不同，其可能上浮， (下沉，静止)但此题同为静止