哈工大流体力学试卷

哈尔滨工业大学 二〇〇四 年 秋 季学期 工程流体力学 试题 题号 分数 总 分 一．解答下列概念或问题 （15分） 1． 恒定流动 2． 水力粗糙管 3． 压强的表示方法 4． 两流动力学相似条件 5． 减弱水击强度的措施 二．填空 （10分） 1．流体粘度的表示方法有（ ）粘度、（ ）粘度和（ ）粘度。 2．断面平均流速表达式V=（ ）；时均流速表达式?=（ ）。 3．一两维流动y方向的速度为?y?f(t,x,y)，在欧拉法中y方向的加速度为ay=（ ）。 4．动量修正因数（系数）的定义式?0=（ ）。 5．雷诺数Re=（ ），其物理意义为（ ）。 三．试推求直角坐标系下流体的连续性微分方程。 （15分） 四．已知平面不可压缩流体流动的流速为?x?x2?2x?4y，?y??2xy?2y （20分） 1． 检查流动是否连续； 2． 检查流动是否有旋； 3． 求流场驻点位置； 4． 求流函数。 ?五．水射流以20m/s的速度从直径d?100mm的喷口射出，冲击一对称叶片，叶片角度??45，求： （20分） 1． 当叶片不动时射流对叶片的冲击力； 2． 当叶片以12m/s的速度后退而喷口固定不动时，射流对叶片的冲击力。 第2 页 共2 页 第（五）题图 六．求如图所示管路系统中的输水流量qV，已知H=24，l1?l2?l3?l4?100m，（20d1?d2?d4?100mm，d3?200mm，?1??2??4?0.025，?3?0.02，?阀?30。分） 第（六）题图 工程流体力学试题参考答案 一．1．流动参数不随时间变化的流动； 2．粘性底层小于壁面的绝对粗糙度（???）； 3．绝对压强、计示压强（相对压强、表压强）、真空度； 4．几何相似、运动相似、动力相似； 5．a)在水击发生处安放蓄能器；b)原管中速度V0设计的尽量小些；c)缓慢关闭；d)采用弹性管。 二．1．动力粘度，运动粘度，相对粘度； 2．V?qV/A???dAA1?dt； ，????T0A?T 3．ay???y??y?y； ??x??y?t?x?y 4．?0? 5．Re???A2dA； VAVd2? （运动惯性力）。 粘性力三．如图，在流场中取一固定的平行六面体空间，边长分别为dx、dy、dz，中心A点之速度分量分别为Vx、Vy、Vz ，密度为?。计算经dt时间内流出、流入右、左侧面流体质量差值为： ?my?(???Vydy?Vydy??dy??dy)(Vy?)dxdzdt?(??)(Vy?)dxdzdt ?y2?y2?y2?y2?Vy?(?Vy)?? ?(Vy??)dxdydzdt?dxdydzdt ?y?y?y 同理可得： ?mx??(?Vx)dxdydzdt ?x?(?Vz)dxdydzdt ?z ?mz? 经dt时间六面体内质量的变化量为?mt ?mt?(?? ???dt)dxdydz??dxdydzdt ?t??dxdydzdt ?t 由质量守恒原理，应有 ?mx??my??mz???mt 即 [化简整理得： ?(?Vx)?(?Vy)?(?Vz)????]dxdydzdt??dxdydzdt ?x?y?z?t???(?Vx)?(?Vy)?(?Vz) ????0 ?t?x?y?z四．解 （1）?Vy?Vx?2x?2；??2x?2 ?x?y?Vx?Vy ??2x?2?2x?2?0 ?x?y 满足连续性方程。 （2）?Vy?x??2y；?Vx??4 ?y1?Vy?Vx ??(?)??y?2?0 2?x?y 流动有旋。 （3）驻点条件： Vx?x2?2x?4y?x(x?2)?4y?0 Vy??2xy?2y??2y(x?1)?0 由y?0代入解得：x?0；x??2 由x??1代入解得：y??1 414解得驻点：(0,0);(?2,0);(?1,?)三点。