荿简要说明下列各种力产生的原因、求解思路及表达式羈沿程阻力2、形状阻力3、惯性阻力4、机翼升力5、湍流应力蚇蚁图示水箱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,水箱2的水位高度为,两孔口中心重合,而且直径。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。当已知和水的密度时,求保持平板封盖住水箱2的孔口时的最大值。肁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、,水的密度和U型测压计中液体的密度分别为、,且。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。蚆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,是半无限固体壁面,远方压力为。试求:螇平面流动复势W(z);肂壁面上流体的速度分布;蕿壁面上流体的压力分布。蝿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和的液体,高度分别为,。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。袇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。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。蒃标准答案芁一、(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。薈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,羇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,袄3、惯性阻力:非定常运动改变流体的惯性引起的阻力。表达为附加质量虿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,芇5、湍流应力:源于湍流脉动运动。建立湍流模型,肆二、(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芅(1)水箱1出口速度v:莁从自由面至出口列伯努利方程,知莀肆可得蒂膃(2)水箱1出口流量:聿(3)水流冲击平板:膆取水箱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,沿出口轴线方向列动量方程,有袃与平板右侧受水箱2的静压力合力相等,即薁将Q、V带入上式得到。袈三、(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芆(1)管内流速:沿截面1-1和2-2中心线列伯努利方程,有芄节蚆(2)连续性方程:莆(3)等压面:设截面2-2中点与U型管高位液面的高度差为,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,即蚄螀虿联立以上三个方程得管内体积流量蒆螁四、(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蒂(1)复势:蒈(2)速度分布:由知薆壁面上的速度分布为膂羀壁面x=0上的速度分布为膇蚅(3)压力分布:利用伯努利积分得沿壁面x=0的压力分布为薃蚂五、(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,由一定的难度芀(1)全流场中满足NS方程:蚅(1)羄(2)肀(2)边界条件:罿螅莅螂螈(3)方程简化:袅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,即p=C(x).因为全流场应力相同,有,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)简化为蒂芀积分得薇羅袃(4)确定积分常数:羁式(8)和(9)的积分常数由边界条件确定。薀由(3)得肅由(4)得芃由(5)得葿由(6)得莈解出常数:膅(5)速度分布:蚄将积分常数代入可得速度分布为膁膇芅六、(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。肅取大地坐标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。满足运动方程蕿膀其中为圆球的附加质量,浮力。上式可得芄节利用初始条件:t=0时,积分上式可得:莁罿哈尔滨工程大学考研真题莄一、简答题蚃理想流体与粘性流体压力的异同;肃理想流体;蚈摩擦阻力蒄边界层产生分离的条件;肄库塔-如科夫斯基(K-J)假设:蒁Pandle混合长度理论的基本思想:蒇判断题薄平面进行波自由表面的色散关系是,其中为圆频率,为波数蒅作圆周运动的流体,其运动是有旋的膃层流边界层较湍流边界层更容易离体蒀粘性流体的运动一定是有旋的蚄翼型、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,
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