流体力学真题(辅导班)

一、Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse二、三、四、袈简要说明下列各种力产生的原因、求解思路及表达式1、2、螈沿程阻力2、形状阻力3、惯性阻力4、机翼升力5、湍流应力五、六、膃图示水箱1中的水经光滑无阻力的圆孔口水平射出，冲到一平板上。平板封盖着另一水箱2的孔口，水箱1中水位高度为1h，水箱2的水位高度为2h，两孔口中心重合，而且直径12dd/2。若射流的形状时对称的，冲击到平板后转向平行于平板的方向，并向四周均匀流出。假定流动是无粘性不可压缩定常的，平板和水质量力不计。当已知1h和水的密度时，求保持平板封盖住水箱2的孔口时2h的最大值。七、八、羁工程中常用文丘里管测量管路中水的流量。管路和收缩管段截面积分别为1S、2S，水的密度和U型测压计中液体的密度分别为、m，且m。若不计水的粘性，试导出倾斜管路中水的流量Q与测压计中液体的高度差读数h之间的关系式。九、十、虿设在平面直角域中点A（a，b）处放着一个强度为Q的平面点源，0,0xy是半无限固体壁面，远方压力为。试求：1.2.蝿平面流动复势W(z)；3.4.蒅壁面上流体的速度分布；5.6.莀壁面0x上流体的压力分布。十一、十二、荿两块无限长二维平行平板如图所示，其间充满两种密度和粘性系数分别为12,和12,的液体，高度分别为1h，2h。已知下板静止，上板以速度U向右运动，全流场应力相同，不计重力，流体运动为层流。试求流场中的速度分布。十三、十四、薆圆球在静水中释放后上浮，圆球的半径为a，水和圆球的密度分别为,wm。忽略水的粘性，试求圆球上浮运动之距离随时间的变化规律。薄标准答案肃一、（分析）考察学生对流体力学中出现的专业中常用的有关力的掌握程度。腿1、沿程阻力：管道壁面粘性摩擦和粗糙度引起的阻力。表达为圆管沿程阻力系数，2flVhdg蚈2、形状阻力：由于粘性和流动分离产生的压力沿流动方向投影的合力。求得压力后积分或试验测得，20cos12pnDsDDpdsCUA或羆3、惯性阻力：非定常运动改变流体的惯性引起的阻力。表达为附加质量000sdsn薃4、机翼升力：源于速度环量，而环量来源于流体粘性、形状和攻角，LVB袀5、湍流应力：源于湍流脉动运动。建立湍流模型，ijijpuu蒅二、（分析）考察学生利用所学的知识，利用动量方程、伯努利积分解决实际问题的能力，同时在求解过程中要引入简化，考察学生处理工程问题中忽略次要因素解决复杂问题的能力肄（1）水箱1出口速度v：羂从自由面至出口列伯努利方程，知蚀可得蒆（2）水箱1出口流量：21d4QV膃(3)水流冲击平板：莂取水箱1出口截面与平板左侧之间的水为控制体，设平板对水流的作用力为1F,沿出口轴线方向列动量方程，有1FQV莁1F与平板右侧受水箱2的静压力合力相等，即212dgh4QV芈将Q、V带入上式得到122hh。芅三、（分析）利用连续方程、伯努利积分，同时考察学生灵活理解和应用文丘里管的能力蒁（1）管内流速：沿截面1-1和2-2中心线列伯努利方程，有螁（2）连续性方程：1122VSVS肅（3）等压面：设截面2-2中点与U型管高位液面的高度差为l，因U型管内低位波面出的水平面为等压面，在该水平面管内压力相等，即莃联立以上三个方程得管内体积流量袀四、（分析）运动于水表面的船舶水动力性能计算常用到映像法，船舶与海洋工程流体动力学课程讲述中也适时的灌输有关观点，本题综合考察学生对有关映像法的理解和灵活应用、伯努利积分、压力合力求解基本思路的掌握程度薁（1）复势：lnlnlnln2QWzZabiZabiZabiZabii肆（2）速度分布：由11112dWQuvidZZabiZabiZabiZabi知螆壁面0y上的速度分布为薄壁面x=0上的速度分布为羇（3）压力分布：利用伯努利积分得沿壁面x=0的压力分布为膈五、（分析）考察学生掌握纳威尔——斯托克思方程的程度，因涉及到两相流，由一定的难度袄（1）全流场中满足NS方程：肃00uvVxy(1)螈22221vvpvvuvvxypyxy（2）羅（2）边界条件：羃（3）方程简化：蒂由边界条件知流场中y方向的运动速度v=0，所以方程（2）成为0py，即p=C(x).因为全流场应力相同，有0px，p=const。另外，平板无限大或从边界条件看出流动与x无关，即u=u（y）。所以方程（1）简化为蒈积分得羆（4）确定积分常数：莅式（8）和（9）的积分常数由边界条件确定。袂由（3）得1122ChhCU艿由（4）得122122+DChCDh肈由（5）得1121CD蒃由（6）得2D0芁解出常数：212211212211221122112(),,,0UhUUCCCDhhhhhh罿（5）速度分布：袅将积分常数代入可得速度分布为袆六、（分析）考察学生对惯性力的理解，物体在流体中运动和在真空中运动的最基本区别就是流体中由附加惯性力。考察学生对附加惯性力、附加质量的掌握程度。螀取大地坐标z轴垂直向上，原点位于圆球静止时的圆心处。质量为m的圆球在浮力F和重力G的作用下向上加速运动。满足运动方程蝿其中323wa为圆球的附加质量，浮力343wFa。上式可得袇利用初始条件：t=0时0zz，积分上式可得：羄哈尔滨工程大学考研真题蒄一、简答题1、2、蒀理想流体与粘性流体压力的异同；3、4、羈理想流体；5、6、肂摩擦阻力7、8、袃边界层产生分离的条件；9、10、膀库塔-如科夫斯基（K-J）假设：11、12、螅Pandle混合长度理论的基本思想：二、三、蒅判断题1、2、芃平面进行波自由表面的色散关系是2kg，其中为圆频率，k为波数3、4、羁作圆周运动的流体，其运动是有旋的5、6、袇层流边界层较湍流边界层更容易离体7、8、薃粘性流体的运动一定是有旋的9、10、蚂翼型、有效攻角和来流速度相同的情况下，有限翼展机翼和无限翼展机翼相比，其升力减小阻力增加11、12、蚁一无限水深平面进行波以速度10m/s移动，它的波长和周期分别为64m，6.4s。四、五、袈长为L，半径为0r的圆柱以速度0U在静止流体中作匀速直线运动。不计流体的质量力，设离体点近似为A、B点,且离体后漩涡区内压力近似为均匀分布，均为A点的压力。求流体作用于圆柱体的形状阻力。假设圆柱可视为无限长圆柱体处理。六、七、袆明渠中水定常地流过闸门A，假定1，2截面流动均匀，流体理想，压力服从静止流体的压力分布规律。已知121,,hhu，水的密度和大气压力0p，求流体作用于单位宽大闸门上的作用力F。八、九、膁设平板层流边界层内的速度分布为0sin2uU，其中0U为主流速度，y，为边界层厚度。利用平板动量积分方程20ddxU求边界层厚度x表达式。十、十一、蒁已知平面不可压缩流体的速度分布为u=2xy+x,22vxyy蚅（1）求过（1，1）点的流线；（2）问该流动是否无旋，若无旋求速度势。肄标准答案：一、一、薁考察学生对基本概念的掌握程度，重点在于对概念的理解，意思完全表达清楚即可得分。1、2、羈理想流体的压力是唯一的表面力，作用力的大小与方向无关，方向垂直于作用面并指向内法线方向；粘性流体压力是三个主应力的算术平均值的负值：忽略流体的粘性时粘性流体的压力就蜕化为理想流体的压力；3、4、螇当动力粘性系数很小，或速度变化率很小时，流体的剪应力很小，与重力、惯性力等相比可以忽略不计，这种忽略剪应力的流体成为理想流体。理想流体是为处理问题方便而人为引入的理想模型，真实的流体都是有粘性的。5、6、膂当物体与流体有相对运动时与流体解除的物体表面要受到流体剪应力作用，剪应力的合力成为摩擦阻力；7、8、羀有两个条件：存在逆压梯度区；壁面及粘性对流体的阻滞作用9、10、蚈在理想流体假设下流体流过平板（或机翼等）时，首尾端点速度绝对值为无穷大，与实际流动不符，为在理想流体假设下模拟真实流动，库塔-如何夫斯基提出假设：在平板（或机翼等）有攻角绕流中，一定存在速度环量，其大小恰好能使背面的驻点移至后缘，使后缘端点的速度保持为有限值，这一假设就是著名的K-J假设。11、12、螈将湍流中微团的脉动与气体分子的运动相比拟。蒅二、（分析）考察学生对粘性流体运动基本特征、边界层离体、有旋及无旋运动定义、行进波有关内容的理解和掌握程度。1错2错3对4对5对6对蚃三、（分析）形状阻力是船舶阻力成分之一。该题属发挥题，具有一定的难度。综合利用了沿圆柱表面压力分布、形状阻力概念、压力沿物体表面积分来求合力的知识，考察学生灵活运用所学知识解决问题的能力。莈题中圆柱受到的形状阻力分为发生离体和未发生离体两个流体域压力合力沿运动相反方向的投影。薆未发生离体时圆柱表面压力分布公式为蚃故未离体流体域压力合力在x方向投影值的大小为肃因离体流体域中作用于圆柱面的压力均为A点压力，由（1）式得腿则离体后压力合力在x方向的投影值的大小为蚇圆柱的形状阻力大小值为羅方向与运动方向相反。薂四、（分析）该题用到定常运动的动量方程、静止流体中的压力分布及平板受力公式、连续方程，考察学生对上述内容的掌握程度。衿由质量守恒知1122uhuh得螈1212uhhu（1）肄取图中单位厚度封闭曲线为控制体，对控制体利用动量方程得羂将（1）式代入上式整理得蚀得平板受到的作用力大小为蒆方向如图所示蒆五、（分析）边界层动量方程表达式简捷，工程实用性强。通过该题考察学生针对不同的速度分布灵活应用方程的能力。莁损失厚度为莀004(1)sin()[1sin()]222uuyydydyUU（1）薇由剪应力公式得到壁面剪应力为薅将（1）式和（2）式代入平板动量方程得螀解得边界层厚度为4.79Rexx膀六、（分析）该题给出的速度分布较复杂，很难用流线方程求出流线。但当流场中存在流函数时，可以利用流函数与流线之间的关系求出流线。该题考察学生对流函数、速度势、有旋运动。无旋运动的掌握程度。虿（1）流函数为蚃将（1，1）代入上式得出过（1，1）点的流线为325133xxyxy蒄（2）速度旋度为袁即运动无旋，存在速度势，速度势为蒆哈尔滨工程大学考研真题四一、一、肅概念题（1）（2）羃简要回答问题1、2、薁伯努利方程22VPzC的使用条件3、4、蒇NS方程2()vpvvfvt的物理意义5、6、膄开尔文定理0ddt的适用条件及含义7、8、莂公式22flVhdg的物理含义和产生原因9、10、肇公式22Vhg的物理含义和产生原因11、12、蕿机翼绕流尾缘库塔条件描述（或描述）13、14、薆附加质量系数所表示的物理意义15、16、螂Prandle边界层理论模型17、18、袈速度边界层的基本特征19、20、莆边界层分离的结果21、22、蚄牛顿流体23、24、膁无因此数Re、Fr、Ma的物理意义25、26、薈粘性内摩擦力产生的原因27、28、莇雷诺湍流应力ijp产生的原因29、30、螃机翼升力产生的原因（3）（4）蚁名词解释31、32、荿流线33、34、葿驻点35、36、膅控制质点37、38、肀机翼失速39、40、聿水力光滑管芆二、有一圆柱将两侧的水分开。已知圆柱半径为a，柱左边水深2a，右边水深a，水的密度，重力加速度g。试求单位宽度圆柱所受静止流体的作用力。芄三、近岸海浪的运动可近似为不可压理想流体平面无旋运动，x=0为直壁面，水深为h，建立平面波浪场速度势在oxz坐标系下的定结问题：（1）基本方程：（2）线性边界条件。螃四、在深水中进行导弹的模拟试验，模型与实物的几何尺度之比12，若导弹在空气中的速度为100/s