工程流体力学试卷07081C.doc

工程流体力学试卷07081C参考答案及评分标准一、简答题(每题5分,共10分),处理工程实际问题时是如何考虑的?答:根据流体是否具有粘性,可分为实际流体和理想流体(1分)。实际流体:指具有粘度的流体,在运动时具有抵抗剪切变形的能力,即存在摩擦力(2分)。理想流体:是指忽略粘性的流体,在运动时也不能抵抗剪切变形(2分)。,各自有什么特点,工程实际中是如何考虑的?答:通常情况下,流场中流体的运动参数随空间点的位置和时间变化,而在工程实际和自然现象中也存在着不同的情况,为研究方便起见,按流体质点通过空间固定点时运动参数是否随时间变化把流体分为恒定流动和非恒定流动(1分)。恒定流动(又称定常流动)。如果流场中每一空间点上的运动参数不随时间变化,这样的流动称为恒定流动。当然不同空间点的运动参数一般情况下是不同的(2分);非恒定流动(又称非定常流动)。若流场中运动参数不但随位置改变而改变,而且也随时间而变化,这种流动称为非恒定流动(2分)。二、计算分析题(每题10分,共50分):在dr微元上:流速rnru??260???(2分)切力rnrdrdAdF3012???????(3分)而圆盘dr微元上所受粘性摩擦阻力矩为???1532ndrrrdFdM??(2分)则克服总摩擦力矩为???6042nRM?(1分)4260nRM????=×10-4Pa·s(1分)又?按线性分布,如图一所示,?rm时?0?.(1分):取球形容器的上半球为受压曲面,则其所受到的压力体如图所示:(2分)则有:(4分)=nRHRg)3/(2???(4分):(1)取控制面:在楔体前后取缓变流断面1与断面2、3之间的水体为脱离体,作用于脱离体上的力有:①断面1、2、3及脱离体表面上的动水压力P1、P2、P3及P均等于零(作用在大气中);②重力G,铅垂向下;③楔体对水流的反力R,待求。(3分)(2)取坐标,列动量方程:(1)(3分)(3)令β1=β2=β3=,α1=α2=α3=1。列能量方程:(2分)代入(1)式可得:水流对壁面的作用力R=-R′,大小相等,方向相反。(2分)当θ=60°时R=252Nθ=90°时R=504Nθ=180°时R=:考虑惯性力与重力在内的单位质量力为(取原液面中点为坐标原点)X=-a;Y=0;Z=-g(2分)代入式(2-7)得:积分得:(3分)在自由液面上,有:x=z=0;p=p0得:C=p0=0代入上式得:(2分)B点的压强为:自由液面方程为(∵液面上p0=0)ax+gz=0(2分)即:(1分):取v,D,ρ为基本变量,则π的个数N(π)=n-m=7-3=4,显然hf/L是一个π,因hf和L量纲都是长度。(3分)π1=υx1Dy1ρz1μ=[LT-1]x1[L]y1[ML-3]z1[ML-1T-1](1分)则L:x1+y1-3z1-1=0;T:-x1-1=0;M:z1+1=0由此x1=-1,y1=-1,z1=-1。类似有:π2=υx2Dy2ρz2△π3=υx3Dy3ρz3g可得:x2=0,y2=-1,z2=0;x3=-2,y3=1,z3=0写成π数为:(4分)即解得:(1分)常用沿程损失公式形式