流体力学课后习题解答
流体力学课后习题解答
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【2012年】《液压与气压传动》姜继海宋锦春高常识-第1－7章课后答案【最新经典版】
１.１液体传动有哪两种形式?它们的主要区别是什么？
答：用液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式被称之为液体传动。按照其工作
原理的不同,液体传动又可分为液压传动和液力传动，其中液压传动是利用在密封容器内
液体的压力能来传递动力的；而液力传动则的利用液体的动能来传递动力的。１.2 液压传动系统由哪几部分组成?各组成部分的作用是什么?
答:（1）动力装置：动力装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置，它是
液压系统的动力源。
(２)控制调节装置：其作用是用来控制和调节工作介质的流动方向、压力和流量,以
保证执行元件和工作机构的工作要求。
(3)执行装置：是将液压能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的推动下输出
力和速度(或转矩和转速），输出一定的功率以驱动工作机构做功。
（4）辅助装置：除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄
能器、冷却器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是一些对完成主运动起辅助作
用的元件,在系统中是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。(5)工作介质:工作介质指传动液体，在液压系统中通常使用液压油液作为工作介质。
1.3 液压传动的主要优缺点是什么?
答：优点:（1)与电动机相比,在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就
是说,在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑,即：它具有大的功率密度
或力密度，力密度在这里指工作压力。
(2)液压传动容易做到对速度的无级调节，而且调速范围大，并且对速度的调节还可
以在工作过程中进行。
(3）液压传动工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。
(４)液压传动易于实现过载保护,能实现自润滑，使用寿命长。
（5）液压传动易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调
节和控制,并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和
操作。
(６）液压元件易于实现系列化、标准化和通用化,便于设计、制造和推广使用。
答：缺点：（１）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格
的传动比。
（2）液压传动中有较多的能量损失(泄漏损失、摩擦损失等），因此,传动效率相对
低。
（3）液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在较高或较低的温度下工作。（4）液压传动在出现故障时不易找出原因。
1.6 国家新标准规定的液压油液牌号是在多少温度下的哪种粘度的平均值? 答:我国液压油的牌号是用它在温度为40℃时的运动粘度平均值来表示的。例如3２
号液压油，就是指这种油在40℃时的运动粘度平均值为32 mm2/s。
１.７液压油的选用应考虑几个方面?
答:对液压油液的选用,首先应根据液压传动系统的工作环境和工作条件来选择合适
的液压油液类型,然后再选择液压油液的粘度。
１．10 液压传动的介质污染原因主要来自哪几个方面?应该怎样控制介质的污染?
答:液压油液被污染的原因是很复杂的,但大体上有以下几个方面:
（1)残留物的污染:这主要指液压元件以及管道、油箱在制造、储存、运输、安装、
维修过程中,带入的砂粒、铁屑、磨料、焊渣、锈片、棉纱和灰尘等，虽然经过清洗,但
未清洗干净而残留下来的残留物所造成的液压油液污染。
(2）侵入物的污染:液压传动装置工作环境中的污染物，例如空气、尘埃、水滴等通
过一切可能的侵入点,如外露的活塞杆、油箱的通气孔和注油孔等侵入系统所造成的液压
油液污染。
（3)生成物的污染:这主要指液压传动系统在工作过程中所产生的金属微粒、密封材
料磨损颗粒、涂料剥离片、水分、气泡及油液变质后的胶状物等所造成的液压油液污染。
控制污染的方法主要有：
(1）减少外来的污染:液压传动系统在装配前后必须严格清洗。组成液压系统的管
件,用机械的方法除去残渣和表面氧化物,然后进行酸洗。液压传动系统在组装后要进行
全面清洗,最好用系统工作时使用的油液清洗，特别是液压伺服系统最好要经过几次清洗
来保证清洁。油箱要加空气滤清器，给油箱加油要用滤油机，对外露件应装防尘密封,并
经常检查，定期更换。液压传动系统的维修，液压元件的更换、拆卸应在无尘区进行。
(２)滤除系统产生的杂质:应在系统的相应部位安装适当精度的过滤器,并且要定期
检查、清洗或更换滤芯。
（3)控制液压油液的工作温度:液压油液的工作温度过高会加速其氧化变质,产生各
种生成物,缩短它的使用期限。所以要限制油液的最高使用温度。
（４）定期检查更换液压油液：应根据液压设备使用说明书的要求和维护保养规程的有
关规定,定期检查更换液压油液。更换液压油液时要清洗油箱，冲洗系统管道及液压元
件。
2.１什么叫压力?压力有哪几种表示方法？液压系统的压力与外界负载有什么关系?
答:液体在单位面积上所受的内法线方向的法向应力称为压力。压力有绝对压力和相
对压力，绝对压力是以绝对真空为基准来度量的，而相对压力是以大气压为基准来进行度
量的。
由公式Ｐ=F／A可知液压系统中的压力是由外界负载决定的。
2.2 解释下述概念:理想流体、定常流动、通流截面、流量、平均流速、层流、紊流和雷诺数。
答:理想液体:既无粘性又不可压缩的假想液体。
定常流动：流体流动时,流体中任何点处的压力、速度和密度都不随时间而变化,称
这种流动为定常流动。
通流截面：液体在管道中流动时，垂直于流动方向的截面称为通流截面。
流量：在单位时间内流过某一通流截面的液体体积称为体积流量，简称流量。平均流速：流量与通流截面积的比值即为平均流速v=q／Ａ
层流：液体质点互不干扰、液体的流动呈线状或层状、且平行于管道轴线。
紊流:液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动外,还存在剧烈的横向
运动。
雷诺数:由平均流速υ、管径d 和液体的运动粘度ν三个参数组成的无量纲数用来表
明液体的流动状态。
2．3 说明连续性方程的本质是什么？它的物理意义是什么？
答:连续性方程的本质是质量守恒定律。它的物理意义是单位时间流入、流出的质量
流量的差等于体积Ｖ中液体质量的变化率。
2.4 说明伯努利方程的物理意义并指出理想液体伯努利方程和实际液体伯努利方程有什么区别?
答：伯努利方程表明了流动液体的能量守恒定律。实际液体的伯努利方程比理想液体伯努利方程多了一项损耗的能量hｗ和比动能项中的动能修正系数。
理想液体伯努利方程:c ｏn ｓt 实际液体伯努利方程： ２.5 如图2.32所示，已知测压计水银面高度，计算M 点处的压力是多少？ 解：取B －C 等压面，：
因为Ｄ－B 为等压面,故 。
取M 水平面为等压面，。 2．6 如题1．5图所示的液
压千斤顶,小柱塞直径ｄ ＝ 1０ ｍm ，行程Ｓ１ = ２5 mm,大柱塞直径Ｄ = 50 mm,重物产生的力＝ 50 0０0 N ，手压杠杆比L :l = ５00：２5,试求：(1）此时密封容积中的液体压力p 是多少?（2)杠杆端施加力Ｆ1为多少时，才能举起重物?(３）在不计泄漏
的情况下，杠杆上下动作一次，重物的上升高度是多少?解:（1)P ａ ＝ 2５.4６ MPa
(２) N
N （3） mm 答：密封容积中的液体压力p = 25.46 M Ｐａ,杠杆端施加力F 1 =10０ N ，重物的上升高度＝１ mm 。
2．７ 一个压力水箱与两个U 形水银测压计连接如图2．33，a ,b ,c ,d 和ｅ分
2
2p z g g
υρ+
+=22
111222
1222w p p z z h g g g g
αυαυρρ+
+=+++C B p p ＝Hg a C p p γ?+5.0＝C B D p p p ＝＝O H D M p p 2)5.05.1(γ-+＝O H Hg a p 20.15.0γγ++＝F 22S 6232
2
50000
25.4610(5010)4
F p A π-==
=???632125.4610(1010)20004
F pA π
-==????=1252000100500
l F F
L ==?=22121
1210
()25()150
A d S S S A D ===?=2S
题1.5图
L
l
F 1
F 2
别为各液面相对于某基准面的高度值，求压力水箱上部的气体压力p g 是多少？解:由等压面概念:
整理: (为处大气压力)
２.8 如图2.34所示的连通器，内装两种液体，其中已知水的密度ρ１= １ 0
０0 kg/m ，h １= 60 cm,ｈ１= 75 cm,试求另一种液体的密度ρ是多少?
解:取等压面1—1列方程: ２.9 水池如图2.3５侧壁排水管为0.５?0.5 m ?m 的正方形断面,已知,ｈ =
2 ｍ，α ＝ 4５?,不计盖板自重及铰链处摩擦影响,计算打开盖板的力Ｔ是多少?
解:盖板所受的总压力,
（N ） 压
心
位
置，
)(0d e p p Hg d ?-?+γ＝)(2d c p p O H c d ?-?+γ＝)(b c p p Hg c b ?-?+γ＝)(2b a p p p O H b a gas ?-?-γ＝＝20()()gas Hg H O p p c e b d b d c a γγ+?+?-?-?+?-?+?-?＝a p e ?p a
P d h 1
1
1'1
1'
h 2
ρ1
ρ1
11gh p p a ρ+＝左２２右＝gh p p a ρ+12
1
ρρh h ＝
２54.53385.05.0)2
45sin 5.02(81.91000＝＝＝???
?+??A gh F G ρ
(ｍ）
对铰链力矩平衡， (Ｎ）
2.10 如图2.３６所示的渐扩水管,已知d = 15 cm,Ｄ = 3０ cm ，ｐＡ ＝ 6.86
×10 4 P ａ，ｐB ＝ 5．8８×10 ４ Pa,h = 1 m,υB = １.5 m/s,求（１)υA ＝?（2）水流的方向,(3）压力损失为多少？
解:（1）
（m ／ｓ) （2）A 点总能头
（ｍＨ２O ） Ｂ点总能头
（mH 2O ） 故水流方向为由A 到B
(3)能头损失为 (mH 2O) 压力损失为:(Pa)
2．11 如图2.3７中,液压缸直径D = 15０ mm,活塞直径d = 100 mm ，负载Ｆ
= ５×１0４N 。若不计液压油自重及柱塞与缸体重量,试求图示两种情况下液压缸内的液体压力是多少？
09.35.0)2
5.045sin 2(125.02
5.045sin 224
＝）＝（＝?+?++?+A J G G G C ηηη????
-
45cos 5..0)45sin (T h
F C ＝η66.394945cos 5.0)
45sin 2
09.3(54.5338＝＝
?
??-
?T A B d D q υπυπ2
24
4＝＝0.65.1)1015()1030(2
22
222＝＝
＝???--B A d D υυ83.881.920.681.910001086.622
42
＝＝?+??+g g p A A υρ11.7181
.925.181.910001088.522
42
＝＝+?+??++h g g p B B υρ72.111.783.8＝-4
1069.181.9100072.1???＝d D
d
D F F
解:（a ）
（P ａ) （b ）
（Pa) 2.12 消防水龙软管如图２．38所示，已知水龙出口直径d = ５ ｃm,水流流量
q = 2.３６ m 3/min ，水管直径Ｄ = １0 ｃm,为保持消防水管不致后退，试确定消防员的握持力为多大？
解:（N ）；向左 (N ）；向上 握持力：,
（N) 握持力方向 ；(右下） 2.13 如图2．39中所示的压力阀，当p = 6 MP ａ时,液压阀动作。若ｄ= 10
ｍm,d ＝ 15 mm,ｐ＝ 0.5 MPa,试求:（1）弹簧的预压力Ｆs ；(2)当弹簧刚
度k = 100 N ／m ｍ时的弹簧预压缩量x 。
p d F 2
4
π＝6
2
3421037.6)
10100(10544????-＝＝＝ππd F p p d F 2
4
π＝6
2
3421037.6)
10100(10544????-＝＝＝ππd F p 94.787)105(6036.21000440222
2＝＝＝＝-?????
?????-ππρυρd q q q F x 98.196)1010(6036.2100044
0222
2＝＝＝＝-???
??
????-?--ππρυρD q q q F y x x F F -'＝y y F F -'
＝19.81298.19694.7872222＝＝＝+'+''y x F F F ?''04.1494
.78798
.196＝＝＝arctg
F F arctg
x y
θ
解:（1）力平衡关系: (N ）
（２）由于 则有（mm) 2.14 虹吸管道如图2.40所示,已知水管直径Ｄ = １０ cm,水管总长L = 1 0
０0 m ，h ０ = 3 m ，求流量q 是多少?(局部阻力系数：入口ζ ＝ 0．5,出口ζ = 1.0,弯头ζ= 0.3，沿程阻力系数λ= ０.06)
解:
(m)
（m/ｓ）
（m 3／s ）
２.15 压力表校正装置原理如图２.41所示,已知活塞直径d ＝ 1０ mm ，丝杠导程S =2 m ｍ,装置内油液的体积弹性模量K =1.2×105 MP ａ。当压力为1个大气压 (ｐａ ≈ 0.1 MPa) 时,装置内油液的体积为200 ｍL 。若要在装置内形成２1 MPa 压力，试求手轮要转多少转?
解:由于 则有：（ｍＬ) 26632121()(6100.510)(1010)431.974
4
s F p p d π
π
--?
?-??
??＝＝＝0kx F s ＝0431.97 4.32100
s F x k ＝
＝＝g g D L h 2220２
出口弯头入口）（＝υζζζυλ
+++2
30
2
3
4.985101000
20.060.50.3 1.01010
h L
g
D
υλ
ζζζ--?+++?
+++?入口出口弯头＝
＝＝313.081.9210985.43
＝＝???-υ2123
(1010)0.313 2.461044
q D ππυ--????＝＝
＝V
V p
K ??-
＝48.310
2.1200
)101.01021(966＝＝＝???-?-?-?K pV V
而，
故，(转) 2.16 如图２．4２所示，液压泵的流量ｑ = 25 Ｌ/mi ｎ,吸油管直径d ＝25
ｍm,泵口比油箱液面高出400 m ｍ,管长l = 600 mm 。如果只考虑吸油管中的沿程压力损失△P λ,当用32号液压油,并且油温为40 ℃时,液压油的密度ρ = ９0０kg/ｍ3，试求油泵入口处的真空度是多少?
解:
=0.8４88(m/s) <2320，所以液体是层流。
(Ｐa) 忽略液柱高影响，油泵吸油口的真空度为 (Pa ）
2．17 沿直径d ＝ 2０0 mm ，长度ｌ = 3000 m 的钢管（ε = 0．1 mm ），
输送密度为 ρ ＝ ９００ ｋg ／m 3的油液,流量为q = 9?104 ｋｇ/h,若其粘度为 ν = 1.０９2 cm 2/ｓ，求沿程损失。 解：(ｍ３/s ）
Sn d V 2
4
π＝?15.2210
2)1010(1048.3443
236
2＝＝＝---???????ππS d V
n 60
)1025(1025442
33
2????==--ππυd q 125.6631032.010258488.043
＝＝
＝--???νυd R e 1131.0125
.66375
75＝＝
＝
e
R λ22ρυλ
d l p ＝沿?32
3600109000.84880.1131.03525102
--??????＝＝880101325880.035100444.965v p -＝＝0278.09
.0360090
＝＝
?q
流速(ｍ/s ） ,液体流动是层流 沿程损失（米油柱） （P ａ）
２.18 如图2.43所示水的管路,已知:d 1 = 300 mm ，ｌ1 = 500 m ；d 2 ＝ 2５
０ mm,ｌ2 = 3００ m ；d 3 = 40０ ｍｍ,l 3 ＝ 800 ｍ;d A Ｂ = 50０ mm ，l A Ｂ = 80０ m ；d C Ｄ = ５00 mm ，l ＣD = 40０ ｍ。B 点流量为q ＝３0０ l/ｓ,液体
粘度０．0101ｃm ２/s ，并设 ，计算全程压力损失是多少? 解：全程压力损失
由于，则有
解得:
=０.2１３ (m/s) =0.251 (ｍ/s)
884.02.04
0278
.02
＝＝
＝?πυA q 2300161910
092.1884
.02.04
7575＝＝＝
e R λ22
30000.8840.046.4820.229.81
l l h d g υλ
???＝＝＝275
9009.8127.48 2.42610l p gh ρ????＝＝＝321λλλ＝＝＝沿p ?2
22222
CD CD CD CD BC BC BC BC AB
AB AB AB
d l d l d l ρυλρυλρυλ?+?+?2
22233332
2
22221111ρυλρυλρυλ????d l d l d l p BC ＝＝＝()
q d d d ＝3232221214
υυυ
π
++321λλλ＝＝2
12
1122
2υυl d l d ＝
2
13
1132
3υυl d l d ＝
??
?
?
?
??+?+233
1132
221122114d l d l d d l d l d d q
πυ＝
2υ
=0．1９4 (ｍ/s) ６313９．6
6200５
7６831.7
?／d 1 = ０.00０３3，?/d 2 = 0.00０25,?／d 3 = 0．0００４。 查表:=0.1（m ｍ）,则=0.02,＝0．02,=０．02。 假设成立，故：
(Pa ） （m/s ） >２320，液体流动是紊流。
0．0２5 (Pa ） ，０．02５ (P ａ） 所以
（Ｐa ）
２.1９ 如图2.4４所示，液压泵从一个大容积的油池中抽吸润滑油,流量为ｑ
= 1.２ L/s,油液的粘度?E = ４0，密度ρ = 9０0 k ｇ/m 3,假设液压油的空气分离压为2．８ 米水柱，吸油管长度l ＝ 10 m ，直径d = 40 m ｍ,如果只考虑管中的摩擦损失,求液压泵在油箱液面以上的最大允许安装高度是多少？
3υ＝＝
ν
υ1
11d R e ＝＝
ν
υ2
22d R e ＝＝
ν
υ3
33d R e ε1λ2λ3λ22
1113150010000.2130.02.12300102BC l p d ρυλ-???
???＝＝＝753528.1)
10500(10300442
33
2＝＝＝--????ππυAB AB d q 34
50010 1.5287564350.010110AB AB
eAB d R υν
--??=?＝
＝＝AB λ2
2
38001000 1.5280.02.72500102
AB AB AB AB
AB l p d ρυλ-??????＝＝＝46695AB CD υυ＝＝CD λ＝AB λ22
34001000 1.5280.025.82500102
CD CD CD CD
CD l p d ρυλ-??????＝＝＝23347CD BC AB p p p p ?+?+??＝沿.7753.123347.8++＝46695.6＝70796
解:油液粘度：
(ｍ2/s)
故为层流, 沿程损失 (Pa ） 空气分离压（Pa) 最大安装高度处
故（ｍ) 2.２0 管路系统如图2.45所示，A 点的标高为10 米，B 点的标高为12 米,管
径d ＝ 2５0 mm,管长l ＝100０ 米，求管路中的流量q 是多少?(沿程
阻力系数λ = 0.03,局部阻力系数：入口ζ1 = 0.５,弯管ζ2 = 0．２,出口ζ3 = 1.0）。 解：有效静压头为 （ｍ)
6
1031.631.7-???? ?
??-?=E E ν4
2.922410-?＝()
3
3
2
34
4 1.21040104010130.723002.922410e d
R πυν----????
??<
＝75750.5740130.7
e R λ＝
＝＝()2
323234 1.2109004010100.5740240102l p d πρυλ---?????????
?????????沿＝＝58885.34＝2746881.910008.2＝＝分???p max 10132558885.3427468H g ρ--?＝696.1)81.9900()
2746834.58883101325(max ＝／＝?--H 875.4)1012(2
25
.07)(2＝＝---?-?--
A B d H g
d l 2)(875.42
321υζζζλ+++＝
（m ／s ）
（m 3/s)
2．2１ 已知容器中空气的压力为1．1705?１05 Pa(绝对压力）,空气的温度为0 ℃,经管嘴喷入压力为1．０136?105 Ｐa 的大气中，计算喷嘴出口处气流的速度是多少？ 解：空气在０℃、P ａ时的密度为1．285(ｋg/m 3)，容器中空气的密度为：
(k ｇ/m 3
)
（Pa ）
因为
（m/s ）
３.5 试说明齿轮泵的困油现象及解决办法。 答:齿轮泵要正常工作，齿轮的啮合系数必须大于1，于是总有两对齿轮同时啮合,并有一部分油液因困在两对轮齿形成的封闭油腔之内。当封闭容积减小时，被困油液受挤压而产生高压，并从缝隙中流出，导致油液发热并使轴承等机件受到附加的不平衡负载作用；当封闭容积增大时，又会造成局部真空,使溶于油液中的气体分离出来,产生气穴,这就是齿轮泵的困油现象。 消除困油的办法,通常是在两端盖板上开卸荷槽。
3.6 齿轮泵压力的提高主要受哪些因素的影响？可以采取哪些措施来提高齿轮泵的工作压力?
答:齿轮泵压力的提高主要受压力油的泄漏的影响。通常采用的方法是自动补偿端面间隙,其装置有浮动轴套式和弹性侧板式齿轮泵。 3.９ 试说明叶片泵的工作原理。并比较说明双作用叶片泵和单作用叶片泵各有什么优缺点。
答:叶片在转子的槽内可灵活滑动,在转子转动时的离心力以及通入叶片根部压力油的作用下,叶片顶部贴紧在定子内表面上，于是两相邻叶片、配油盘、定子和转子间便形成了一个个密封的工作腔。当转子旋转时叶片向外伸出,密封工作腔容积逐渐增大，产生真空，于是通过吸油口和配油盘上窗口将油吸入。叶
0.50.2 1.0
υ???+++?-3
29.81 4.875
＝
＝0.8871000
0.0325010232
(25010)7.544
q d ππυ-???＝＝＝0.04355
100140.1?483.1100140.1101705.1285.15
50＝＝???ρ4
501018.6101705.1528.0528.0???＝＝＝p p k k p p >???
??????????? ????-???-?????
?????????? ??----4.11
4.155
51000101705.1100136.11483.1101705.114.14.12112＝＝k k p p p k k ρυ2.149＝
片往里缩进，密封腔的容积逐渐缩小，密封腔中的油液往配油盘另一窗口和压油口被压出而输到系统中去,这就是叶片泵的工作原理。
双作用叶片泵结构复杂,吸油特性不太好，但径向力平衡;单作用叶片泵存在不平衡的径向力。
3.1０ 限压式变量叶片泵的限定压力和最大流量怎样调节？在调节时，叶片泵的压力流量曲线将怎样变化? 答：调节弹簧预紧力可以调节限压式变量叶片泵的限定压力,这时ＢC 段曲线左右平移;调节流量调节螺钉可以改变流量的大小,AB 段曲线上下平移。
3.１8 液压泵的额定压力为2.5 ＭP ａ，当转速为１ 450 r/mi ｎ时，机械效率为ηm ＝0.9。由实验测得,当液压泵的出口压力为零时，流量为106 L/m ｉn ；压力为２.５ ＭP ａ 时，流量为10０.7 Ｌ/ｍi ｎ,试求:(１)液压泵的容积效率ηV 是多少？（２）如果液压泵的转速下降到500 ｒ/m ｉｎ,在额定压力下工作时,估算液压泵的流量是多少？（３)计算在上述两种转速下液压泵的驱动功率是多少？
4.1从能量的观点来看，液压泵和液压马达有什么区别和联系？从结构上来看，液压泵和液压马达又有什么区别和联系？
答：从能量的观点来看，液压泵是将驱动电机的机械能转换成液压系统中的
A A’
B B’
p c p c ’q q t
C
p
p max
油液压力能,是液压传动系统的动力元件;而液压马达是将输入的压力能转换为机械能,输出扭矩和转速,是液压传动系统的执行元件。它们都是能量转换装置。
从结构上来看,它们基本相同，都是靠密封容积的变化来工作的。
4．3在供油流量q不变的情况下,要使单杆活塞式液压缸的活塞杆伸出速度相等和回程速度相等，油路应该差动连接,而且活塞杆的直径ｄ与活塞直径D的关系为：Ｄ=(根号2）乘以ｄ.
4．６
4.7
4.8
4．9
４．1０
4.11
4.１2 设计一单杆活塞液压缸,要求快进时为差动连接，快进和快退(有杆腔进油）时的速度均为６ m/ｍi ｎ。工进时（无杆腔进油，非差动连接)可驱动的负载为Ｆ = ２5 000N,回油背压力为0.25 ＭPa ，采用额定压力为6.3 MPa 、额定流量为25 L/min 的液压泵,试确定:(1)缸筒内径和活塞杆直径各是多少？(2)缸筒壁厚(缸筒材料选用无缝钢管)是多少？
解：（1）活塞缸直径: m
073.06
6060
10254430
=?????=
=-ππv q
d
缸筒直径: ｍ
按国家标准规定,取活塞杆直径 mm ， mm 。
（２）MP ａ ＭＰa, MPa ，
,取;材料取普通碳素钢,则:
MPa mm 5.1 现有一个二位三通阀和一个二位四通阀,如题６．1图所示，请通过堵塞阀口的办法将它们改为二位二通阀。问:（1)改为常开型的如何堵?（２)改为常闭型的如何堵？请画符号表示（应该指出:由于结构上的原因，一般二位四通阀的回油口Ｏ不可堵塞,改作二通阀后，原Ｏ口应作为泄油口单独接管引回油箱）。
答:（1)二位四通阀；（2)改为常开(常通)型二位二通阀，堵住B 口(但由于特殊结构Ｏ口不接）;（3）改为常闭（常断)型二位二通阀,堵住A 口。
（1）二位三通阀;（２）改为常开(常通)型二位二通阀,堵住B 口；（3）改为常闭(常断)型二位二通阀,堵住A 口。
5.8
103.0073.06
6060102544232
2=+?????=+=
-ππd v q D 70d =100d =6.3n p =16≤ 1.5 1.5 6.39.45y n p P ==?=2y b
p Dn δσ=
5=n 235Q 420=b σ66
9.45100.15
242010
???=?? 5.625=A B
P O A B
P O A B
P O
堵住B 口，但由于特殊结构O 口不接
堵住A 口
A B
P A B
P A B
P
堵住B 口，即为常开
堵住A 口，即为常开
流体力学习题解答
《流体力学》选择题库 第一章 绪论 1．与牛顿内摩擦定律有关的因素是： A 、压强、速度和粘度； B 、流体的粘度、切应力与角变形率； C 、切应力、温度、粘度和速度； D 、压强、粘度和角变形。 2．在研究流体运动时，按照是否考虑流体的粘性，可将流体分为： A 、牛顿流体及非牛顿流体； B 、可压缩流体与不可压缩流体； C 、均质流体与非均质流体； D 、理想流体与实际流体。 3．下面四种有关流体的质量和重量的说法，正确而严格的说法是 。 A 、流体的质量和重量不随位置而变化； B 、流体的质量和重量随位置而变化； C 、流体的质量随位置变化，而重量不变； D 、流体的质量不随位置变化，而重量随位置变化。 4．流体是 一种物质。 A 、不断膨胀直到充满容器的； B 、实际上是不可压缩的； C 、不能承受剪切力的； D 、在任一剪切力的作用下不能保持静止的。 5．流体的切应力 。 A 、当流体处于静止状态时不会产生； B 、当流体处于静止状态时，由于内聚力，可以产生； C 、仅仅取决于分子的动量交换； D 、仅仅取决于内聚力。 6．A 、静止液体的动力粘度为0； B 、静止液体的运动粘度为0； C 、静止液体受到的切应力为0； D 、静止液体受到的压应力为0。 7．理想液体的特征是 A 、粘度为常数 B 、无粘性 C 、不可压缩 D 、符合RT p ρ=。 8．水力学中，单位质量力是指作用在单位_____液体上的质量力。 A 、面积 B 、体积 C 、质量 D 、重量
9．单位质量力的量纲是 A、L*T-2 B、M*L2*T C、M*L*T(-2) D、L(-1)*T 10.单位体积液体的重量称为液体的______，其单位。 A、容重N/m2 B、容重N/M3 C、密度kg/m3 D、密度N/m3 11.不同的液体其粘滞性_____，同一种液体的粘滞性具有随温度______而降低的特性。 A、相同降低 B、相同升高 C、不同降低 D、不同升高 12.液体黏度随温度的升高而____，气体黏度随温度的升高而_____。 A、减小，升高； B、增大，减小； C、减小，不变； D、减小，减小 13.运动粘滞系数的量纲是： A、L/T2 B、L/T3 C、L2/T D、L3/T 14.动力粘滞系数的单位是： A、N*s/m B、N*s/m2 C、m2/s D、m/s 15.下列说法正确的是： A、液体不能承受拉力，也不能承受压力。 B、液体不能承受拉力，但能承受压力。 C、液体能承受拉力，但不能承受压力。 D、液体能承受拉力，也能承受压力。 第二章流体静力学 1．在重力作用下静止液体中，等压面是水平面的条件是。 A、同一种液体； B、相互连通； C、不连通； D、同一种液体，相互连通。 2．压力表的读值是 A、绝对压强； B、绝对压强与当地大气压的差值； C、绝对压强加当地大气压； D、当地大气压与绝对压强的差值。 3．相对压强是指该点的绝对压强与的差值。 A、标准大气压； B、当地大气压； C、工程大气压； D、真空压强。
流体力学试题及答案
全国2015年4月高等教育自学考试 --工程流体力学试题 一、单项选择题(每小题1分，共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1.若流体的密度仅随( )变化而变化，则该流体称为正压性流体。 A.质量 B.体积 C.温度 D.压强 2.亚声速流动，是指马赫数( )时的流动。 A.等于1 B.等于临界马赫数 C.大于1 D.小于1 3.气体温度增加，气体粘度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.增加或减小 4.混合气体的密度可按各种气体( )的百分数来计算。 A.总体积 B.总质量 C.总比容 D.总压强 5.某单位购买了一台提升汽车的油压升降机(如图一所示)，原设计操纵方法是：从B管进高压油，A管排油时平台上升(图一的左图)；从A管进高压油，B管排油时平台下降。在安装现场工人不了解原设计意图，将A、B两管联在一起成为C管(图一的右图)。请你判断单靠一个C管通入高压油或排油，能操纵油压机升降吗?你的判断：( ) A.可以 B.不能动作 C.能升不能降 D.能降不能升 6.在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银U形管测压计(如图二)，当箱顶部压强p0=1个大气压时，两测压计水银柱高之差△h=h1-h2=760mm(Hg)，如果顶部再压入一部分空气，使p0=2个大气压时。则△h应为( )
C.△h=760mm(Hg) D.△h=1520mm(Hg) 7.流体流动时，流场各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为( ) A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 8.流体在流动时，根据流体微团( )来判断流动是有旋流动还是无旋流动。 A.运动轨迹是水平的 B.运动轨迹是曲线 C.运动轨迹是直线 D.是否绕自身轴旋转 9.在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( ) A.重合 B.相交 C.相切 D.平行 10.图示三个油动机的油缸的内径D相等，油压P也相等，而三缸所配的活塞结构不同，三个油动机的出力F1，F2，F3的大小关系是(忽略活塞重量)( ) A.F1=F2=F3 B.F1>F2>F3 C.F1
流体力学课后习题第四章作业答案
第四章作业答案 4-3水在变直径竖管中流动，已知粗管直径 d 1=300mm ，流速v 1=6m/s 。两断面相距3m,为使两断面的压力表读值相同。试求细管直径（水头损失不计）。 解： 221122122222 112222p v p v Z Z g 2g g 2g p v p v v 6 300 3 4.837m v 9.74m/s g 2g g 2g 2g 2g l h ρρρρ++=+++++=+++=+=?= 2 2 2211 21v d v d d 300235.5mm ==== 4—4变直径管段AB ，d A =0.2m,d B =0.4m ，高差△h=1.5m，测得p A =30kPa ，p B =40kPa ，B 点处断面平均流速v B =1.5m/s ，试判断水在管中的流动方向。 解： 222 2222 0.43061.5()6m/s 0 4.900.229.8240 1.51.5 5.69m 29.819.6 B A A A B A A A B B B B d p H z m d g g g p H Z g g υυυρυρ==?==++=++==++=++= H B >H A , 水由B 流向A; 水头损失5.69-4.90=0.79m 4—5用水银压差计测量水管中的点流速u ，如读值 △h=60mm ，（1）求该点流速；（2）若管中流体是30.8/kg m ρ=的油，△h 不变，不计水头损失，则该点的流速是多少？ 解： (1) 3.85m/s u === (2) 4.34m/s u === 4—6 利用文丘里管的喉管处负压抽吸基坑中的积水，已经知道管道直径1100d mm =， 喉管直径2 50d mm =，2h m =，能量损失忽略不计。试求管道中流量至少为多大， 才能抽出基坑中的积水？ 解：由题意知，只有当12 12()()p p z z h g g ρρ+-+=时，刚好才能把水吸上来，由文丘里流 量计原理有Q =， 其中211 d k π=， 代入数据，有12.7Q l s =。
流体力学习题答案讲解
【1-1】500cm 3的某种液体，在天平上称得其质量为0.453kg ，试求其密度和相对密度。 【解】液体的密度 33 4 0.4530.90610 kg/m 510m V ρ-= ==?? 相对密度 3 3 0.906100.9061.010w ρδρ?===? 【1-2】体积为5m 3的水，在温度不变的条件下，当压强从98000Pa 增加到 4.9×105Pa 时，体积减少1L 。求水的压缩系数和弹性系数。 【解】由压缩系数公式 10-15 10.001 5.110 Pa 5(4.91098000) p dV V dP β-=-==???- 910 1 1 1.9610 Pa 5.110 p E β-= = =?? 【1-3】温度为20℃，流量为60m 3/h 的水流入加热器，如果水的体积膨胀系数βt =0.00055K -1，问加热到80℃后从加热器中流出时的体积流量变为多少？ 【解】根据膨胀系数 1t dV V dt β= 则 211 3600.00055(8020)6061.98 m /h t Q Q dt Q β=+=??-+= 【1-4】用200升汽油桶装相对密度0.70的汽油。罐装时液面上压强为98000Pa 。 封闭后由于温度变化升高了20℃，此时汽油的蒸汽压力为17640Pa 。若汽油的膨胀系数为0.0006K -1，弹性系数为13.72×106Pa ，（1）试计算由于压力温度变化所增加的体积，（2）问灌装时汽油的体积最多不应超过桶体积的百分之多少？ 【解】（1）由1 β=-=P p dV Vdp E 可得，由于压力改变而减少的体积为 6 20017640 0.257L 13.7210??=-= ==?P p VdP V dV E 由于温度变化而增加的体积，可由 1β= t t dV V dT
(完整版)流体力学练习题及答案
流体力学练习题及答案 一、单项选择题 1、下列各力中，不属于表面力的是（ ）。 A ．惯性力 B ．粘滞力 C ．压力 D ．表面张力 2、下列关于流体粘性的说法中，不准确的说法是（ ）。 A ．粘性是实际流体的物性之一 B ．构成流体粘性的因素是流体分子间的吸引力 C ．流体粘性具有阻碍流体流动的能力 D ．流体运动粘度的国际单位制单位是m 2/s 3、在流体研究的欧拉法中，流体质点的加速度包括当地加速度和迁移加速度，迁移加速度反映（ ）。 A ．由于流体质点运动改变了空间位置而引起的速度变化率 B ．流体速度场的不稳定性 C ．流体质点在流场某一固定空间位置上的速度变化率 D ．流体的膨胀性 4、重力场中平衡流体的势函数为（ ）。 A ．gz -=π B ．gz =π C ．z ρπ-= D ．z ρπ= 5、无旋流动是指（ ）流动。 A ．平行 B ．不可压缩流体平面 C ．旋涡强度为零的 D ．流线是直线的 6、流体内摩擦力的量纲 []F 是（ ）。 A . []1-MLt B . []21--t ML C . []11--t ML D . []2-MLt 7、已知不可压缩流体的流速场为xyj zi x 2V 2+= ，则流动属于（ ）。 A ．三向稳定流动 B ．二维非稳定流动 C ．三维稳定流动 D ．二维稳定流动 8、动量方程 的不适用于( ) 的流场。 A ．理想流体作定常流动 in out QV QV F )()(ρρ∑-∑=∑
B．粘性流体作定常流动 C．不可压缩流体作定常流动 D．流体作非定常流动 9、不可压缩实际流体在重力场中的水平等径管道内作稳定流动时，以下陈述错误的是：沿流动方向( ) 。 A．流量逐渐减少B．阻力损失量与流经的长度成正比C．压强逐渐下降D．雷诺数维持不变 10、串联管道系统中,其各支管内单位质量流体的能量损失（）。 A．一定不相等B．之和为单位质量流体的总能量损失C．一定相等D．相等与否取决于支管长度是否相等 11、边界层的基本特征之一是（）。 A．边界层内流体的流动为层流B．边界层内流体的流动为湍流 C．边界层内是有旋流动D．边界层内流体的流动为混合流 12、指出下列论点中的错误论点：（） A．平行流的等势线与等流线相互垂直B．点源和点汇的流线都是直线 C．点源的圆周速度为零D．点源和点涡的流线都是直线 13、关于涡流有以下的论点，指出其中的错误论点：涡流区域的( )。 A．涡流区域速度与半径成反比B．压强随半径的增大而减小 C．涡流区域的径向流速等于零D．点涡是涡流 14、亚音速气体在收缩管中流动时，气流速度（）。 A．逐渐增大，压强逐渐增大B．逐渐增大，压强逐渐减小 C．逐渐减小，压强逐渐减小D．逐渐减小，压强逐渐增大 15、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生（）现象。 A．离心泵内液体温度上升B．气缚 C．离心泵内液体发生汽化D．叶轮倒转
流体力学例题
第一章 流体的性质 例1：两平行平板间充满液体，平板移动速度0.25m/s ，单位面积上所受的作用力2Pa(Ｎ／m2>，试确定平板间液体的粘性系数μ。 例2 ：一木板，重量为G ，底面积为 S 。此木板沿一个倾角为，表面涂有润滑油的斜壁下滑，如图所示。已测得润滑油的厚度为，木板匀速下滑的速度为u 。试求润滑油的动力粘度μ。 b5E2RGbCAP 例3：两圆筒，外筒固定，内筒旋转。已知：r1=0.1m ，r2=0.103m ，L=1m 。 。 求：施加在外筒的力矩M 。 例4：求旋转圆盘的力矩。如图，已知ω， r1，δ，μ。求阻力矩M 。 第二章 流体静力学
例1：用复式水银压差计测量密封容器内水面的相对压强，如图所示。已知：水面高程z0=3m, 压差计各水银面的高程分别为z1 = 0.03m, z2 = 0.18m, z3 = 0.04m, z4 = 0.20m,水银密度p1EanqFDPw ρ′=13600kg/m3，水的密度ρ=1000kg/m3 。试求水面的相对压强p0。 例2：用如图所示的倾斜微压计测量两条同高程水管的压差。该微压计是一个水平倾角为θ的Π形管。已知测压 计两侧斜液柱读数的差值为L=30mm ，倾角 θ=30°，试求压强差p1 –p2 。DXDiTa9E3d 例 3：用复式压差计测量两条气体管道的压差<如图所 示）。两个U 形管的工作液体为水银，密度为ρ2 ，其连接管充以酒精，密度为ρ1 。如果水银面的高度读数为z1 、 z2 、 z3、 z4 ，试求压强差pA –pB 。RTCrpUDGiT 例4：用离心铸造机铸造车轮。求A-A 面上的液体 总压力。 例5：已知：一块平板宽为 B ，长为L,倾角 ，顶端与水面平齐。求：总压力及作用点。 例7：坝的园形泄水孔，装一直径d = 1m 的 平板闸门，中心水深h = 3m ，闸门所在斜面与水平面成，闸门A 端设有铰链，B 端钢索
流体力学课后习题答案
【2012年】《液压与气压传动》继海宋锦春高常识-第1-7章课后答案【最新经典版】 1.1 液体传动有哪两种形式？它们的主要区别是什么？ 答：用液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式被称之为液体传动。按照其工作 原理的不同，液体传动又可分为液压传动和液力传动，其中液压传动是利用在密封容器 液体的压力能来传递动力的；而液力传动则的利用液体的动能来传递动力的。 1.2 液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？ 答：（1）动力装置：动力装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置，它是 液压系统的动力源。 （2）控制调节装置：其作用是用来控制和调节工作介质的流动方向、压力和流量，以 保证执行元件和工作机构的工作要求。 （3）执行装置：是将液压能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的推动下输出 力和速度（或转矩和转速），输出一定的功率以驱动工作机构做功。 （4）辅助装置：除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄 能器、冷却器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是一些对完成主运动起辅助作
用的元件，在系统中是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。（5）工作介质：工作介质指传动液体，在液压系统常使用液压油液作为工作介质。 1.3 液压传动的主要优缺点是什么？ 答：优点：（1）与电动机相比，在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就 是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度 或力密度，力密度在这里指工作压力。 （2）液压传动容易做到对速度的无级调节，而且调速围大，并且对速度的调节还可 以在工作过程中进行。 （3）液压传动工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。 （4）液压传动易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。 （5）液压传动易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调 节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和 操作。 （6）液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。答：缺点：（1）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格
流体力学习题解答
流体力学习题解答一、填 空 题 1．流体力学中三个主要力学模型是（1）连续介质模型（2）不可压缩流体力学模型（3）无粘性流体力学模型。 2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。 3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。 4．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 5．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。 6．空气在温度为290K ，压强为760mmHg 时的密度和容重分别为 1.2a ρ= kg/m 3和11.77a γ=N/m 3。 7．流体受压，体积缩小，密度增大 的性质，称为流体的压缩性 ；流体受热，体积膨胀，密度减少 的性质，称为流体的热胀性 。 8．压缩系数β的倒数称为流体的弹性模量 ，以E 来表示 9．１工程大气压等于98.07千帕，等于10m 水柱高，等于735.6毫米汞柱高。 10．静止流体任一边界上压强的变化，将等值地传到其他各点（只要静止不被破坏），这就是水静压强等值传递的帕斯卡定律。 11．流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。 12．液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。= 13．静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等温面。 14．测压管是一根玻璃直管或U 形管，一端连接在需要测定的容器孔口上，另一端开口，直接和大气相通。 15．在微压计测量气体压强时，其倾角为?=30α，测得20l =cm 则h=10cm 。 16．作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力z P 等于其压力体内的水重。 17．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。 19．静压、动压和位压之和以z p 表示，称为总压。 20．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。 21．由紊流转变为层流的临界流速k v 小于 由层流转变为紊流的临界流速k v '，其
流体力学典型例题及答案
1.若流体的密度仅随( )变化而变化，则该流体称为正压性流体。 A.质量 B.体积 C.温度 D.压强 2.亚声速流动，是指马赫数( )时的流动。 A.等于1 B.等于临界马赫数 C.大于1 D.小于1 3.气体温度增加，气体粘度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.增加或减小 4.混合气体的密度可按各种气体( )的百分数来计算。 A.总体积 B.总质量 C.总比容 D.总压强 7.流体流动时，流场各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为( ) A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 8.流体在流动时，根据流体微团( )来判断流动是有旋流动还是无旋流动。 A.运动轨迹是水平的 B.运动轨迹是曲线 C.运动轨迹是直线 D.是否绕自身轴旋转 9.在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( ) A.重合 B.相交 C.相切 D.平行 10.图示三个油动机的油缸的内径D相等，油压P也相等，而三缸所配的活塞结构不同，三个油动机的出力F1，F2，F3的大小关系是(忽略活塞重量)( ) A.F 1=F2=F3 B.F1>F2>F3 C.F1
流体力学课后习题答案
5.1题 5.3题 解：按小孔出流计算出口流量为： 则每水面下降的微段需要的时间为： 故需要时间为： 5.4解：依据题意，为短管出流水力计算问题。 可以先计算短流量，则灌水时间可求。 2 0.62 1.218/4d Q L s πμ==? =20.82 1.612/4 N N d Q L s πμ==? =0.756 1.512p H m γ = =2 30.62/4 d Q s πμ==? =40bldH dH dT Q = = 2.8 0.5 04080 6900.1939 dH T H s === ? Q =253280.0768V T s Q == =230.0768/m s π==
5.5解：水面最终保持平衡，即说明自流管的流量最终将与两台水泵的抽水量相同。 5.14设并联前的流量为 Q1，并联后左管的流量为Q2 ，则并联后的右管流量为1/2Q2。 利用长管出流方程H=ALQ 平方 有： 5.17解：总扬程包括抬水高度及水头损失， .... 流入 吸出Q Q =A Q = 流入 161C R n == 221133889.80.0110.02580.2 ()4gn R λ???== =25023600d Q π?∴===流入 0.57H m ?=2222112222152()24H ALQ H ALQ AL Q ALQ ===+ = 22 1122520.794Q ALQ ALQ Q =?==2 2g f g l v H H h H d g λ =+=+22 40.07 1.42/0.254 Q v m s d ππ?===?221500 1.42200.02535.5620.2529.8g l v H H m d g λ ∴=+=+??=?98000.0735.56 443.50.55a a QH QH N kW N γγ η η ??=?===
流体力学题及答案
C (c) 盛有不同种类溶液的连通器 D C D 水 油 B B (b) 连通器被隔断 A A (a) 连通容器 1. 等压面是水平面的条件是什么 2. 图中三种不同情况，试问：A-A 、B-B 、C-C 、D-D 中哪个是等压面哪个不是等压面为什么 3 已知某点绝对压强为80kN/m 2，当地大气压强p a =98kN/m 2。试将该点绝对压强、相对压强和真空压强用水柱及水银柱表示。 4. 一封闭水箱自由表面上气体压强p 0=25kN/m 2，h 1=5m ，h 2＝2m 。求A 、B 两点的静水压强。
答：与流线正交的断面叫过流断面。 过流断面上点流速的平均值为断面平均流速。 引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算。8．如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问： (1)当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流是均匀流还是非均匀流
(2)当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非恒定流 (3)恒定流情况下，当判别第II 段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系 9 水流从水箱经管径分别为cm d cm d cm d 5.2,5,10321===的管道流 出，出口流速s m V /13=，如图所示。求流量及其它管道的断面平 均流速。 解：应用连续性方程 （1）流量：==33A v Q s l /10 3 -?
(2) 断面平均流速s m v /0625.01= , s m v /25.02=。 10如图铅直放置的有压管道，已知d 1=200mm ，d 2=100mm ，断面1-1处的流速v 1=1m/s 。求（1）输水流量Q ；（2）断面2-2处的平均流速v 2；（3）若此管水平放置，输水流量Q 及断面2-2处的速度v 2是否发生变化（4）图a 中若水自下而上流动，Q 及v 2是否会发生变化 解：应用连续性方程 （1）4.31=Q s l / （2）s m v /42= （3）不变。 （4）流量不变则流速不变。 11. 说明总流能量方程中各项的物理意义。 12. 如图所示，从水面保持恒定不变的水池中引出一管路，水流在管路末端流入大气，管路由三段直径不等的管道组成，其过水面积分别是A 1=，A 2=，A 3=，若水池容积很大，行近流速可以忽
流体力学课后习题答案
【2012年】《液压与气压传动》姜继海宋锦春高常识-第1-7章课后答案【最新经典版】 液体传动有哪两种形式？它们的主要区别是什么？ 答：用液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式被称之为液体传动。按照其工作 原理的不同，液体传动又可分为液压传动和液力传动，其中液压传动是利用在密封容器内 液体的压力能来传递动力的；而液力传动则的利用液体的动能来传递动力的。液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？ 答：（1）动力装置：动力装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置，它是 液压系统的动力源。 （2）控制调节装置：其作用是用来控制和调节工作介质的流动方向、压力和流量，以 保证执行元件和工作机构的工作要求。 （3）执行装置：是将液压能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的推动下输出 力和速度（或转矩和转速），输出一定的功率以驱动工作机构做功。 （4）辅助装置：除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄 能器、冷却器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是一些对完成主运动起辅助作 用的元件，在系统中是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。（5）工作介质：工作介质指传动液体，在液压系统中通常使用液压油液作为工作介 质。 液压传动的主要优缺点是什么？ 答：优点：（1）与电动机相比，在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就 是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度 或力密度，力密度在这里指工作压力。 （2）液压传动容易做到对速度的无级调节，而且调速范围大，并且对速度的调节还可 以在工作过程中进行。 （3）液压传动工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。 （4）液压传动易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。 （5）液压传动易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调 节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和 操作。
流体力学习题解答
2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。 3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。 4．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 5．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。 7．流体受压，体积缩小，密度增大 的性质，称为流体的压缩性 ；流体受热，体积膨胀，密度减少 的性质，称为流体的热胀性 。 8．压缩系数β的倒数称为流体的弹性模量 ，以E 来表示 12．液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。 13．静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等温面。 14．测压管是一根玻璃直管或U 形管，一端连接在需要测定的容器孔口上，另一端开口，直接和大气相通。 16．作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力z P 等于其压力体内的水重。 17．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。 18． 流线不能相交（驻点处除外），也不能是折线，因为流场内任一固定点在同一瞬间只能有一个速度向量，流线只能是一条光滑的曲线或直线。 20．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。 21．由紊流转变为层流的临界流速k v 小于 由层流转变为紊流的临界流速k v '，其中k v '称为上临界速度，k v 称为下临界速度。 23．圆管层流的沿程阻力系数仅与雷诺数有关，且成反比，而和管壁粗糙无关。
25．紊流过渡区的阿里特苏里公式为25.0)Re 68 (11.0+=d k λ。 26．速度的大小、方向或分布发生变化而引起的能量损失，称为局部损失。 29．湿周是指过流断面上流体和固体壁面接触的周界。 31．串联管路总的综合阻力系数S 等于各管段的阻抗叠加。 32．并联管路总的综合阻力系数S 与各分支管综合阻力系数的关系为 3 2 1 1111s s s s + + = 。管嘴与孔口比较,如果水头H 和直径d 相同，其流速比 V 孔口/V 管嘴等于 82.097.0,流量比Q 孔口/Q 管嘴等于82 .060 .0。 33．不可压缩流体的空间三维的连续性微分方程是0=??+??+??z u y u x u z y x 。 34．1=M 即气流速度与当地音速相等，此时称气体处于临界状态。 36．气体自孔口、管路或条缝向外喷射 所形成的流动，称为气体淹没射流。 37．有旋流动是指流体微团的旋转角速度在流场内不完全为零 的流动。 38．几何相似是指流动空间几何相似。即形成此空间任意相应两线段夹角相同，任意相应线段长度保持一定的比例 。 39．因次是指物理量的性质和类别。因次分析法就是通过对现象中物理量的因次以及因次之间相互联系的各种性质的分析来研究现象相似性的方法。他是一方程式的因次和谐性为基础的。 二、判 断 题 3．静止液体自由表面的压强，一定是大气压。错 4．静止液体的自由表面是一个水平面，也是等压面。对 6．当相对压强为零时，称为绝对真空。错
流体力学作业题库及答案
第一章 绪论 思考题 1-1 何谓流体连续介质模型？含有气泡的液体是否适用连续介质模型？ 答： 所谓流体的连续介质模型，即把流体视为没有间隙地由流体质点充满它所占据的整个空间的一种连续介质其物理性质和物理量也是连续的。 若气泡相对于液体而言可以看作孤立的点的话，则含有气泡的液体可以适用连续介质模型。 习题1 1-3 如题图所示，设平行板间隙为0.5mm ，中间充满液体，上板以U ＝0.25m/s 的速度平移，施于单位面积的力为2Pa ，试求液体的粘度为多少？ 解： Y U dy du A F μμτ=== 液体粘度s Pa AU FY ??=??==--33 10425 .0105.02μ 1-4 求题图所示的轴与轴套之间的流体粘度。 解： s Pa dLU FY dL A Y U dy du A F ?=??????==?==== --0648.0493 .010)140120(14.3102.034.863 πμπμμτ 第二章 流体静力学 习题2 2-5 用多管水银测压计测压，，题图中标高的单位为m ，试求水面的压强p 0。 解： Pa m g m g p pa p m m g p p m m p p m m g p p m m g p p D D C C B B A A 5001065.29.298002.21334169.22.20) 2.1 3.2()2.15.2(g ) 4.1 5.2()4.10.3(?=?-?=?-?=?????? ?? ??=-+=--=-+=-+=水汞汞水汞水ρρρρρρ
2-9 一盛水的敞口容器作加速运动，试求下列两种情况下容器内静压强的分布规律：（1）自由降落；（2）以等加速度a 向上运动。 解： h a g p p )sin (0αρ++= （1） 0,900=∴=?-=p p 相对压强α （2）) (,900a g h p p p p a a ++=∴=?=ρα绝对压强 2-12 试求开启题图所示水闸闸门所需的单宽拉力F 。不计闸门自重及转轴摩擦力。 解： N b h h h g h b F 42112 11005.91 )]23(3[98002 322 )]([60sin 2?=?++? =?++? = ?Ω=ρ闸门所受的单宽静压力 m h h h h h h h y F c 25.1) () (260sin 321121121=++++??=作用点 kN F F F h F y F c 05.9860cos ,60sin 22 2 1=??=? =所求拉力 2-16 试定性绘出题图中各ABC 曲面的压力体图。 答：
流体力学例题
第一章 流体及其主要物理性质 例1： 已知油品的相对密度为0.85，求其重度。 解： 例2： 当压强增加5×104Pa 时，某种液体的密度增长0.02%，求该液体的弹性系数。 解： 例3： 已知：A ＝1200cm 2，V ＝0.5m/s μ1＝0.142Pa.s ，h 1＝1.0mm μ2＝0.235Pa.s ，h 2＝1.4mm 求：平板上所受的内摩擦力F 绘制：平板间流体的流速分布图 及应力分布图 解：（前提条件：牛顿流体、层流运 动） 因为 τ1＝τ2 所以 3 /980085.085.0m N ?=?=γδ0=+=?=dV Vd dM V M ρρρρρ d dV V -=Pa dp d dp V dV E p 84105.2105% 02.01111?=??==-==ρρβdy du μ τ=??????? -=-=?2221110 h u h u V μτμτs m h h V h u h u h u V /23.02 112212 2 11 =+= ?=-μμμμμN h u V A F 6.41 1=-==μ τ
第二章 流体静力学 例1： 如图，汽车上有一长方形水箱，高H ＝1.2m ，长L ＝4m ，水箱顶盖中心有一供加水用的通大气压孔，试计算当汽车以加速度为3m/s 2向前行驶时，水箱底面上前后两点A 、B 的静压强（装满水）。 解： 分析：水箱处于顶盖封闭状态，当加速时，液面不变化，但由于惯性力而引起的液体内部压力分布规律不变，等压面仍为一倾斜平面，符合 等压面与x 轴方向之间的夹角 例2： （1）装满液体容器在顶盖中心处开口的相对平衡 分析：容器内液体虽然借离心惯性力向外甩，但由于受容器顶限制，液面并不能形成旋转抛物面，但内部压强分布规律不变： 利用边界条件：r ＝0，z ＝0时，p ＝0 作用于顶盖上的压强： （表压） （2）装满液体容器在顶盖边缘处开口的相对平衡 压强分布规律： =+s gz ax g a tg = θPa L tg H h p A A 177552=??? ?? ?+==θγγPa L tg H h p B B 57602=??? ?? ?-==θγγC z g r p +-?=)2( 2 2ωγg r p 22 2ωγ =C z g r p +-?=)2( 2 2ω γ
工程流体力学课后作业答案-莫乃榕版本
工程流体力学课后作业答案-莫乃榕版本
流体力学练习题 第一章 1-1解：设：柴油的密度为ρ，重度为γ；40C 水的密度为ρ0，重度为γ0。则在同一地点的相对密度和比重为： ρρ= d ，0 γγ=c 3 0/830100083.0m kg d =?=?=ρρ 3 0/81348.9100083.0m N c =??=?=γγ 1-2解：3 36 /1260101026.1m kg =??=-ρ 3 /123488.91260m N g =?==ργ 1-3 解 ：2 69/106.191096.101.0m N E V V V V p p V V p p p ?=??=?-=?-=????-=ββ 1-4解： N m p V V p /105.2104101000295 6 --?=?=??-=β 2 99 /104.0105.211m N E p p ?=?= = -β 1-5解：1）求体积膨涨量和桶内压强 受温度增加的影响，200升汽油的体积膨涨量为： ()l T V V T T 4.2202000006.00 =??=?=?β 由于容器封闭，体积不变，从而因体积膨涨量使容器内压强升高，体积压缩量等于体积膨涨量。
故： 2 6400/1027.16108.9140004 .22004 .2m N E V V V V V V p p T T p T T ?=???+=?+?- =?+?- =?β 2）在保证液面压强增量0.18个大气压下，求桶内最大能装的汽油质量。设装的汽油体积为V ，那么：体积膨涨量为： T V V T T ?=?β 体积压缩量为： ()()T V E p V V E p V T p T p p ?+?=?+?= ?β1 因此，温度升高和压强升高联合作用的结果，应满足： ()()? ??? ???- ?+=?-?+=p T p T E p T V V T V V 1110ββ ()()) (63.197108.9140001018.01200006.01200 1145 0l E p T V V p T =??? ? ?????-??+= ???? ? ??-?+= β () kg V m 34.1381063.19710007.03=???==-ρ 1-6解：石油的动力粘度：s pa .028.01.0100 28 =?=μ 石油的运动粘度：s m /1011.39 .01000028.025 -?=?==ρμ ν 1-7解：石油的运动粘度：s m St /1044.0100 40 25 -?===ν
流体力学-课后习题答案
第一章习题答案 选择题（单选题） 1.1 按连续介质的概念，流体质点是指：（d ） （a ）流体的分子；（b ）流体内的固体颗粒；（c ）几何的点；（d ）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。 1.2 作用于流体的质量力包括：（c ） （a ）压力；（b ）摩擦阻力；（c ）重力；（d ）表面张力。 1.3 单位质量力的国际单位是：（d ） （a ）N ；（b ）Pa ；（c ）kg N /；（d ）2/s m 。 1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：（b ） （a ）剪应力和压强；（b ）剪应力和剪应变率；（c ）剪应力和剪应变；（d ）剪应力和流速。 1.5 水的动力黏度μ随温度的升高：（b ） （a ）增大；（b ）减小；（c ）不变；（d ）不定。 1.6 流体运动黏度ν的国际单位是：（a ） （a ）2/s m ；（b ）2/m N ；（c ）m kg /；（d ）2/m s N ?。 1.7 无黏性流体的特征是：（c ） （a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RT p =ρ 。 1.8 当水的压强增加1个大气压时，水的密度增大约为：（a ） （a ）1/20000；（b ）1/10000；（c ）1/4000；（d ）1/2000。 1.9 水的密度为10003 kg/m ，2L 水的质量和重量是多少？ 解： 10000.0022m V ρ==?=（kg ） 29.80719.614G mg ==?=（N ） 答：2L 水的质量是2 kg ，重量是19.614N 。 1.10 体积为0.53 m 的油料，重量为4410N ，试求该油料的密度是多少？ 解： 44109.807 899.3580.5 m G g V V ρ= ===（kg/m 3） 答：该油料的密度是899.358 kg/m 3。 1.11 某液体的动力黏度为0.005Pa s ?，其密度为8503 /kg m ，试求其运动黏度。
工程流体力学习题及答案
第1章绪论 选择题 【1.1】按连续介质的概念，流体质点是指：（a）流体的分子；（b）流体内的固体颗粒；（c）几何的点；（d）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。 解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 （d） 【1.2】与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a）切应力和压强；（b）切应力和剪切变形速度；（c）切应力和剪切变形；（d）切应力和流速。 解：牛顿内摩擦定律是 d d v y τμ = ，而且速度梯度 d d v y是流体微团的剪切变形速 度d d t γ ，故 d d t γ τμ = 。 （b） 【1.3】流体运动黏度υ的国际单位是：（a）m2/s；（b）N/m2；（c）kg/m；（d）N·s/m2。 解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m2。（a）【1.4】理想流体的特征是：（a）黏度是常数；（b）不可压缩；（c）无黏性；（d）符 合 RT p = ρ。 解：不考虑黏性的流体称为理想流体。（c）【1.5】当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（a）1/20 000；（b）1/1 000；（c）1/4 000；（d）1/2 000。 解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约 95 d1 d0.510110 20 000 k p ρ ρ - ==???= 。（a）【1.6】从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a）能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（b）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。 解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。 （c） 【1.7】下列流体哪个属牛顿流体：（a）汽油；（b）纸浆；（c）血液；（d）沥青。
《流体力学》典型例题
《例题力学》典型例题 例题1：如图所示，质量为m ＝5 kg 、底面积为S ＝40 cm ×60 cm 的矩形平板，以U ＝1 m/s 的速度沿着与水平面成倾角θ＝30的斜面作等速下滑运动。已知平板与斜面之间的油层厚度 δ＝1 mm ，假设由平板所带动的油层的运动速度呈线性分布。求油的动力粘性系数。 解：由牛顿摩擦定律，平板所受的剪切应力du U dy τμ μδ =＝ 又因等速运动，惯性力为零。根据牛顿第二定律：0m ==∑F a ，即： gsin 0m S θτ-?= ()3 24 gsin 59.8sin 301100.1021N s m 1406010 m U S θδμ--?????==≈????? 例题2：如图所示，转轴的直径d ＝0.36 m 、轴承的长度l ＝1 m ，轴与轴承的缝隙宽度δ＝0.23 mm ，缝隙中充满动力粘性系数0.73Pa s μ=?的油，若轴的转速200rpm n =。求克服油的粘性阻力所消耗的功率。 解：由牛顿摩擦定律，轴与轴承之间的剪切应力 ()60d d n d u y πτμ μδ =＝ 粘性阻力（摩擦力）：F S dl ττπ=?= 克服油的粘性阻力所消耗的功率： ()()3 223 22 3 230230603.140.360.732001600.231050938.83(W) d d n d n n l P M F dl πππμωτπδ -==??=??= ???= ? ?= 例题3：如图所示，直径为d 的两个圆盘相互平行，间隙中的液体动力黏度系数为μ，若下
盘固定不动，上盘以恒定角速度ω旋转，此时所需力矩为T ，求间隙厚度δ的表达式。 解：根据牛顿黏性定律 d d 2d r r F A r r ω ωμ μ πδ δ== 2d d 2d r T F r r r ω μπδ =?= 4 2 420 d d 232d d d T T r r πμωπμωδδ===? 4 32d T πμωδ= 例题4：如图所示的双U 型管，用来测定比水小的液体的密度，试用液柱高差来确定未知液体的密度ρ（取管中水的密度ρ水＝1000 kg/m 3）。 水 解：根据等压面的性质，采用相对压强可得： ()()()123243g g g h h h h h h ρρρ---=-水水 1234 32 h h h h h h ρρ-+-= -水