流体力学》习题（六.doc

《流体力学》习题（六） 6－1 已知粘性流体的速度场为(m/s)。流体的动力粘度μ＝0.144Pa·s，在点(2，4，－6)处σyy＝－100N/m2的情形下在两固定的平行平板间作稳定层流流动，试导出其速度分布式。 题6－2图 题6－3图 6－3 密度为ρ、动力粘度为μ (2) 单位宽度流量为 6－4 一平行于固定底面0－0的平板，面积为A＝0.1m2，以衡速u＝0.4m/s被拖曳移动，平板与底面间有上下两层油液，上层油液的深度为h1＝0.8m，粘度μ1＝0.142N·s/m2，下层油液的深度为h2＝1.2m，粘度μ2＝0.235N·s/m2，求所需要的拖曳力Tμ＝0.05Pa·s的油在正圆环缝中流动，已知环缝内外半径分别为r1＝10mm，r2＝20mm，若外壁的切应力为40N/m2，试求：(1)每米长环缝的压力降；(2)每秒流量；(3)流体作用在10m长内壁上的轴向力。 6－6 设平行流流过平板时的附面层速度分布为，试导出附面层厚度δ与x的关系式，并求平板一面上的阻力。平板长为L，宽为B。流动为不可压缩稳定流动。 6－7 设平板层流附面层的速度分布为，试用动量积分方程式推导附面层厚度δ、壁面切应力τw和摩阻系数Cf的表达式。 6－8 一长为2m、宽为0.4m的平板，以u∞＝5m/s的速度在20℃的水(ν＝10－6m2/s，ρ＝998.2kg/m3，边界层厚度δ与沿板长方向坐标x的关系为，试求平板上的总阻力。 6－9 一块长50cm、宽15cm的光滑平板置于流速为60cm/s的油中，已知油的比重为0.925，运动粘度为0.79cm2/s，试求光滑平板一面上的摩擦阻力。 6－10 空气以12m/s的速度流过一块顺流置放的光滑平板，如当地气温为20℃，求离平板前缘x＝0.6m处附面层的厚度δ和壁面切应力τw。 6－11 空气以15m/s的速度流过一块长20m、宽10m的光滑平板，空气温度为20℃，如转变点的临界雷诺数采用Rexc＝5×105，求：(1)层流附面层的长度；(2)层流附面层末端的厚度和壁面切应力；(3)平板末端附面层的厚度和壁面切应力；(4)板面的总摩擦阻力。 6－12 在15℃的静水中，以5.0m/s的速度拖曳一块长20m、宽3m的薄板，求所需要的拖曳力。 6－13 有一长为25m、宽为10m的平底驳船，吃水深度为1.8m，在水中以9.0km/h的速度行驶，水温为20℃，试估算克服其摩擦阻力所需的功率。 6－14 有一流线型赛车，驱动功率为350kW，迎风面积为1.5m2，如绕流阻力系数为0.3，当地空气温度为25℃，不计车轮与地面的摩擦力。试估算下列情况下赛车所能达到的最大速度：(1)空气静止；(2)迎面风速为10km/h。 6－15 有一圆柱形烟囱高为28m，直径为0.6mm，水平风速为15m/s，空气温度为0℃，求烟囱所受的水平推力。 6－16 高压电缆线的直径为10mm，两支撑点距离为70m，风速为20m/s，气温为10℃。试求风作用于高压电缆线上的作用力。 6－17 有一水塔，上部为直径12m的球体，下部为高30m、直径2.5m的圆柱体，如当地气温为20℃，最大风速为28m/s，求水塔底部所受的最大弯矩。 6－18 有一直径为0.8m的氢气球，在25℃的空气浮力和6.0m/s速度的风力作用下，观察到系气球的绳子与水平面成45°角，若不计绳子的重量，求氢气球的绕流阻力系数。 6－19 直径为2mm的气泡在20℃清水中上浮的最大速度是多少？ 6－20 直径为12mm的小球在密度为920kg/m3、粘度为0.034Pa·s的油中以3.5cm/s的速度上浮，求小球的比重。 6－21 煤粉炉炉膛中烟气的密度为0.23kg/m3，运动粘度为240×10－6m2/s，煤粒的密度为1300kg/m3，若上升气流的速度为0.5m/s，问粒径为0.1mm的煤粉颗粒能否被气流带走？ 6－22 球形尘粒在20℃的空气中等速下沉，试求能按斯托克斯公式计算的尘粒最大直径及其自由沉降速度。尘粒的比重为2.5。 6－23 竖井式磨煤机中空气的流速为2.0m/s，运动粘度为20×10－6m2/s，密度为1.02kg/m3，煤粒的密度ρs＝1100kg/m3