5. 一皮带通过一液体池铅直向上以匀速V0运动,由于粘性带走一层流体(厚度h,密度ρ,
粘性系数μ),而重力使这层流体下流。试给出流体运动速度应满足的边界条件,流体层内的速度分布。假定保持定常层流状态,铅直方向无压力差,略去大气对流体表面的摩擦。
6. 两无限大平行平板间有两层不同密度、不同粘性的流体。已知上、下层流体厚度、密度
和粘性系数分别为h1、?1、?1和h2、?2、?2。设水平方向无压差,上平板以速度V0匀速运动,下平板静止, (1) 给定边界条件 (2) 求速度分布。
7. 半径分别为a和b(a
以角速度?绕其轴匀速转动;或者(2)内管以角速度?绕其轴匀速转动而外管固定,分别求出流体中速度的分布和作用在管壁上的摩擦力矩。仅考虑流动为定常层流情形。 8. 在上题中,若内外两管壁以不同角速度旋转,求流体速度分布,及管壁所受的摩擦力矩。 9. 粘性流体在上题所设的共轴管中沿轴线方向定常层流运动,分别就以下两种情况讨论流
体速度分布、平均速度和流量:(1)两管不动;(2)一管以V0沿轴平移。 10.
粘性流体定常流过与水平成?角的圆管,证明流量为:
Q?na(p?g?sin?), 8?式中p为压强梯度。 11.
在题7中,如令b→∞,就成为圆柱在无限流体中的匀速转动,这时流体的速度分
布如何?求维持这种运动所需加在圆柱上的力矩。
y x
O
12.
考虑一稳定的边界层,其外部流动为均匀的(U?const),假定对所有x截面速
度分布于??y?,(?为边界层厚度),具有相同的形式:
??u?sin?,0???1??2 U??1,??1该速度分布满足边界条件:u?U,y??;u?0,y?0;并且
?u?0,y??。 ?y应用该速度分布给出定常情况下动量积分的解,证明:?1?1.7413.
m?x/U。
如果平板附近稳定状态边界层外的外部流动为U?cx,式中c?0与m为常数,
引入变换:
???Uxf(?),??Uy。 ?x证明边界层方程可以化为:
1m(f')2?(m?1)ff''?f'''。
2'''其中f(0)?f(0)?0,f(?)?0;f(?)?1,???。
'14.考虑两平行平板间的不可压缩粘性流体的二维定常湍流运动,不计重力,并假定除压强以外所有物理量均与沿板面方向的坐标x无关。
1)试导出其雷诺方程;
2)试证明任一x?常数截面上的时均压力在板面达到最大值;
试证明从对称面到平板边界,分子粘性力与雷诺应力之和呈线性变化。