第2章__液压流体力学基础作业答案
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第2章 液压与气压传动流体力学基础思考题和习题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?(答案略)2.2 解释下述概念:理想流体、定常流动、过流断面、流量、平均流速、层流、紊流和雷诺数。
(答案略)2.3 说明连续性方程的本质是什么?它的物理意义是什么?(答案略)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?(答案略)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,C B p p =: Hg a C p p γ⨯+5.0= 因为D -B 为等压面,故 C B D p p p ==。
取M 水平面为等压面,O H D M p p 2)5.05.1(γ-+=O H Hg a p 20.15.0γγ++=。
2.6 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:)(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==整理:20()()gas Hg H O p p c e b d b d c a γγ+∇+∇-∇-∇+∇-∇+∇-∇= (a p 为e ∇处大气压力)2.7 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= 1 000 kg/m ,h1= 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: 11gh p p a ρ+=左 22右=gh p p a ρ+121ρρh h =2 2.8 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,54.53385.05.0)245sin 5.02(81.91000===⨯⨯︒⨯+⨯⨯A gh F G ρ(N )压心位置,09.35.0)25.045sin 2(125.025.045sin 224=)=(=⨯+︒++︒+A J G G G C ηηη(m )对铰链力矩平衡,︒⨯⨯︒-45cos 5..0)45sin (T hF C =η 66.394945cos 5.0)45sin 209.3(54.5338==︒⨯︒-⨯T (N ) 2.9 如图2.36所示的渐扩水管,已知d = 15 cm ,D = 30 cm ,p A = 6.86×10 4 Pa ,p B = 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)A B d D q υπυπ2244==0.65.1)1015()1030(222222===⨯⨯⨯--B A d D υυ(m/s ) (2)A 点总能头83.881.920.681.910001086.62242==⨯+⨯⨯+g g p A A υρ(mH 2O ) B 点总能头11.7181.925.181.910001088.52242==+⨯+⨯⨯++h g g p B B υρ(mH 2O ) 故水流方向为由A 到B(3)能头损失为 72.111.783.8=-(mH 2O )压力损失为:41069.181.9100072.1⨯⨯⨯=(Pa ) 2.10 如图2.37中,液压缸直径D = 150 mm ,活塞直径d = 100 mm ,负载F = 5×10N 。
一、单选题题目11. 液体流动时,若液体中任一点处的()称为恒定流动。
选择一项:A. 压力、速度和密度不随时间变化B. 速度不随时间变化C. 密度不随时间变化D. 压力不随时间变化正确答案是:压力、速度和密度不随时间变化题目22. 流量连续性方程是()在流体力学中的表达形式。
选择一项:A. 万有引力定律B. 能量守恒定律C. 质量守恒定律D. 动量定理正确答案是:质量守恒定律题目33. 伯努力方程是()在流体力学中的表达形式。
选择一项:A. 动量定理B. 万有引力定律C. 质量守恒定律D. 能量守恒定律正确答案是:能量守恒定律题目44. 油液在等径直管中流动时,油液分子之间、油液与管壁之间摩擦所引起的损失是()。
选择一项:A. 局部损失B. 容积损失C. 沿程损失D. 流量损失正确答案是:沿程损失题目55. 液体流经管道的弯头、接头、突变截面以及阀口时,所引起的损失是()。
选择一项:A. 沿程损失B. 容积损失C. 局部损失D. 流量损失正确答案是:局部损失二、判断题题目61. 液体的体积压缩系数越大,表明该液体抗压缩的能力越强。
选择一项:对错正确的答案是“对”。
题目72. 动力粘度无物理意义,但却在工程计算时经常使用。
选择一项:对错正确的答案是“错”。
题目83. 真空度是以绝对真空为基准来测量的压力。
选择一项:对错正确的答案是“错”。
题目94. 液体的表压力是以大气压力为基准来测量的液体压力。
选择一项:对错正确的答案是“对”。
题目105. 液体真空度的数值接近于一个大气压时,液体的绝对压力接近于零。
选择一项:对错反馈解析:真空度等于一个大气压减去绝对压力,所以只有当绝对压力接近于零时,液体真空度的数值才接近于一个大气压。
正确的答案是“对”。
题目116. 液压油对温度变化极为敏感,温度升高,粘度降低。
选择一项:对错正确的答案是“对”。
题目127. 一台工程机械,在严寒条件下工作,应当选用粘度较高的液压油。
第二章液压流体力学基础练习题一、填空题1、油液在外力作用下,液层间作相对运动而产生内摩擦力的性质,叫做2、作用在液体内部所有质点上的力大小与受作用的液体质量成正比,这种力称为3、作用在所研究的液体外表面上并与液体表面积成正比的力称为4、液体体积随压力变化而改变。
在一定温度下,每增加一个单位压力,液体体积的相对变化值,称为5、液体流动中,任意一点上的运动参数不随时间变化的流动状态称为定常流动,又称6、伯努利方程是以液体流动过程中的流动参数来表示达式,即为能量方程。
二、单项选择题1、粘度指数高的油,表示该油()。
(A) 粘度较大;(B) 粘度因压力变化而改变较大;(C) 粘度因温度变化而改变较小;(D) 粘度因温度变化而改变较大;(E) 能与不同粘度的油液混合的程度。
2、20℃时水的运动粘度为1×10-6㎡/S,密度ρ水=1000㎏/m3;20℃时空气的运动粘度为15×10-6㎡/S,密度ρ空气=1.2㎏/m3;试比较水和空气的粘度:(A) 水的粘性比空气大(B) 空气的粘性比水大3、试讨论下述情况时,液压油的等效体积弹性模量K值会发生什么变化:某一液压系统中,在一个大气压时测定油中混入1%体积的空气,当系统压力增加至50×105Pa时,液压油的等效体积弹性模量将( ),(A)增大,(B)减小,(C)基本不变。
4、试讨论下述情况时,液压油的等效体积弹性模量K值会发生什么变化:某一液压系统中,在一个大气压时测定油中含有5×的溶解空气,如系统先采用放气和空载循环的方法来排除空气,然后再将压力上升至50×105Pa,液压油的等效体积弹性模量将( )。
(A)增大,(B)减小,(C)基本不变。
5、在大气压力下,体积为200L液压油,当处于107Pa压力下时,其体积减少量是多少?(假定液压油压缩率β=6×10-10Pa-1)。
(A)ΔV=1.8L(B)ΔV=1.2L(C)ΔV=1.6L6、某油液的动力粘度为4.9×109N.s/m2,密度为850kG/m3,求该油液的运动粘度为多少?(A) V=5.765×10-5m2/S(B) V=5.981×10-5m2/S(C) V=8.765×10-5m2/S(D) V=14.55×10-5m2/S7、60%30号机械油和40%22号汽轮机油调合,50℃时30号机械油的运动粘度为30×10-6m2/s,22号汽轮机油的粘度为21×10-6m2/s。
《液压流体力学》
第二章《流体静力学》作业
一、简答题:
1. 流体静压强的基本特征。
2. 流体的压力有哪三种表示方法,并说明其关系。
3.简述欧拉平衡方程及各项物理意义。
3.绘制下图中曲面上的压力体,并说明是实压力体还是虚压力体(可作辅助线)。
二、计算题:
1. 已知:一闸门如图,h 1 = 2m ,h 2 =3m ,h 3 =5m ,闸门宽B = 2m ,ρ1 =1000kg/m 3,ρ2 =1224 kg/m 3,ρ3 =4694kg/m 3。
求作用在AB 板上的合力,以及作用在B 点的合力矩。
2. 如图所示一贮水容器。
器壁上有两个半球形盖,设m d 5.0=,m h 2=,m H 5.2=。
试分别求出作用在两个球盖上的液体总压力。
h 3
3. 如图所示,一封闭容器内盛有油和水,油层厚h 1=40 cm ,油的密度ρo =850 kg/m 3,盛有水银的U 形测压管的液面距水面的深度h 2=60 cm ,水银柱的高度低于油面h =50 cm ,水银的密度ρHg = 13600 kg/m 3,试求油面上的计示压强。
(3O H 102=ρkg/m 3)。
第二章 液压流体力学基础思考题1.液压油有哪些主要物理性质?选用液压油时应如何考虑这些性质?2.国际单位制的三个基本单位是什么?国际单位制与工程技术上用的单位制主要区别是什么?3.简述压力的定义;压力有哪几种表示方法?4.阐述帕斯卡定律,并举例说明其应用.5.伯努利方程的物理意义是什么?该方程的理论式与实际式有什么区别?6.简述层流与紊流的物理现象及两者的判别方法。
7.管路中的压力损失有哪几种?各受哪些因素影响?8.液压冲击和空穴现象是怎样产生的?如何防止?例题2一1 在一个容积为6m 3的箱内,盛有5.4吨重的液压油,试求液压油的重度γ、密度ρ和比重δ?解: 333/8829/9006104.5m N m kgf V G ==⨯==γ 3/90081.98829m kg g ===γρ 9.01000900==δ 计算题1.如图所示,有一直径为d 、质量为m 的活塞浸在液体中,并在力F 的作用下处于静止状态。
若液体的密度为ρ,活塞浸入的深度为h ,试确定液体在测压管内的上升高度。
2.液压千斤顶柱塞的直径D=34mm,活塞的直径d=13mm,杠杆长度如图所示,问杠杆端应加多大的力F才能将重力W为50000N的重物顶起?3.如图所示用一倾斜管道输送油液,已知h=15m,p1=0.45MPa,p2=0.25MPa,d=10mm,L=20m,ρ=900kg/m3,运动黏度ν=45×10-6m2/s,求流量Q。
4.如图所示,已知某液压系统输出流量为25 L/min,吸油管直径为25mm,油液密度为900kg/m3,运动黏度为20mm2/s,液压泵吸油口距油箱液面的高度H=0.4m,若仅考虑吸油管中的沿程损失,试求液压泵入口处的真空度。
计算题答案:1. 解:由等压面概念,活塞底部平面的液体压力为(1)活塞的受力平衡方程(2)由(1)式代入(2)得2. 解: 液体压力计算:,计算杠杆施加的力:即,解得3. 解:分别在管道两端取流通截面1、2由伯努利方程其中,α1=α2,?v1=v2,h1=0,h2=h=15m这里,hλ为油液流经管道的沿程压力损失,代入求流量:4. 解:分别取油箱油面及液压泵入口为流通截面1、2,列出伯努利方程其中,p1=p a=0.1013MPa,? v1=0??? h1=0h2=H=0.4m判断管道中油液流态油液在管中为层流,α2=2沿程损失代入计算=0.47×104Pa=4.7×10-3MPa。