流體力學(xué)答案解析

1、流體力學(xué)答案流體力學(xué)答案流體力學(xué)課后答案分析答案解答B(yǎng)P1.1.1根據(jù)阿佛迦德羅定律，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（T=273K，p=1.013105Pa）一摩爾空氣（28.96ɡ）含有6.0221023個(gè)分子。在地球表面上70km高空測量得空氣密度為8.75105㎏m3。試估算此處103μm3體積的空氣中，含多少分子數(shù)n(一般認(rèn)為n106時(shí)，連續(xù)介質(zhì)假設(shè)不再成立)答：n=1.82103提示：計(jì)算每個(gè)空氣分子的質(zhì)量和103μm3體積空氣的質(zhì)量解：每個(gè)空

2、氣分子的質(zhì)量為g1081.410022.6g96.282323?????m設(shè)70km處103μm3體積空氣的質(zhì)量為Mg1075.8)m1010)(kgm1075.8(20318335????????M323201082.1g1081.4g1075.8????????mMn說明在離地面70km高空的稀薄大氣中連續(xù)介質(zhì)假設(shè)不再成立。BP1.3.1兩無限大平行平板，保持兩板的間距δ=0.2mm。板間充滿錠子油，粘度為μ=0.01Pa?s，密度

3、為ρ=800kgm3。若下板固定，上板以u=0.5ms的速度滑移，設(shè)油內(nèi)沿板垂直方向y的速度u(y)為線性分布，試求：(1)錠子油運(yùn)動的粘度υ；(2)上下板的粘性切應(yīng)力τ1、τ2。答：υ=1.2510–5m2sτ1=τ2=25Nm2。提示：用牛頓粘性定侓求解，速度梯度取平均值。解：(1)sm1025.1kgm800smkg0.01253???????（2）沿垂直方向（y軸）速度梯度保持常數(shù)，=(0.01Nsm2)(0.5ms)(0.21

4、03m)=25Nm2?????21udydu???BP1.3.220℃的水在兩固定的平行平板間作定常層流流動。設(shè)y軸垂直板面，原點(diǎn)在下板上，速度分布u(y)為)(623ybybQu??式中b為兩板間距，Q為單位寬度上的流量。若設(shè)b=4mm，。試求msm33.03??Q兩板上的切應(yīng)力。w?答：23Nm10124.0????AhUAmg?????sinsPa101.734)(1ms)(2min45m)(9.81N)s10(0.5sin32ο

5、3????????UAhmg??BP1.3.5一根直徑d=10mm，長度l=3cm的圓柱形軸芯裝在固定的軸套內(nèi)，間隙為δ=0.1mm間隙內(nèi)充滿粘度μ=1.5Pa?s的潤滑油為使軸芯運(yùn)動速度分別為V=5cms5ms50ms軸向推動力F分別應(yīng)為多大。答：F1=0.705NF2=70.5NF3=705N。提示：用牛頓粘性定侓求解，速度梯度取平均值。解：F=τA，，A=πdl???V?)Nsm14.1m100.1)m)(0.03m(0.01)s

6、m(1.5N32V(VdlVF????????當(dāng)V1=510–2ms時(shí)，F(xiàn)1=0.705NV2=5ms時(shí)，F(xiàn)2=70.5NV3=50ms時(shí)，F(xiàn)3=705NBP1.3.6一圓柱形機(jī)軸在固定的軸承中勻速轉(zhuǎn)動。軸徑d=20cm軸承寬b=20cm潤滑油粘度μ=0.2Pas軸承轉(zhuǎn)速為n=150rmin。設(shè)間隙分別為δ=0.8mm0.08mm0.008mm時(shí)求所需轉(zhuǎn)動功率。W?答:。W7740W774W4.77321???WWW???提示：軸承面上

7、的切應(yīng)力用牛頓粘性定侓求解，所需功率為M為軸承面上?MW??粘性力對軸心的合力矩，?為角速度。解:軸承面上的切應(yīng)力為?????2ddrdu??式中15.7rads(60smin)(150rmin)2602???πn??軸承面上的合力矩為?????????4212232bdbdddbdAM????所需要的功率為)smN(1062.0142m)π(0.2m)(0.s)s)(15.7rad(0.2Pa423232??????????????b