船舶流体力学试卷-答案

船舶流体力学试题卷考试形式：闭卷，答题时间：100分钟，本卷面满分100分，占课程成绩的100%题号一二三四五卷面总分平时成绩课程总成绩分数一、(20分)某对称机翼展长10m，弦长2.0m，厚度0.5m，前缘半径0.2m，后缘半径近似为零，升角为12º。(1)画出翼型示意图，并在图上注明上述各部分(8分)。(2)求出展弦比、相对厚度、相对拱度。(6分)(3)该机翼在水中运动，速度为2m/s，水的动力粘度1×10-3Pa·s，密度1000kg/m3，当升力系数0.75时，所产生的升力有多大？(6分)。解：(1)翼型示意图如下(2)展弦比=b/l；相对厚度=t/b；相对拱度f/b；(3)升力L=CL21ρv2lb=0.75×21×1000×22×10×2=30000N姓名:班级：学号：遵守考试纪律注意行为规范教研室主任签字：第1页（共6页）二、(20分)有一圆柱体将两侧的水分开。已知圆柱体的半径a=1m，圆柱左边水深2a，右边水深a，水的密度1000kg/m3，周围都是大气压力pa。求：(1)单位长圆柱面上所受静止流体的x方向总压力Px；(6分)(2)单位长圆柱面上所受静止流体的z方向总压力Pz；(6分)(3)单位长圆柱面上所受静止流体的作用的总压力P。(8分)得分第2页（共6页）解：(1)水平方向单位宽度作用力Fx=ρg(2a·a-a·a/2)=1.5ρga2=1.5×1000×9.8×12=14700N方向向右。铅锤方向作用力(2)Fy=ρg(πa2-πa2/4)=0.75ρgπa2=0.75×1000×9.8×π×12=23100N方向向上。(3)总作用力大小及方向。总作用力大小22yxFFF总作用力方向xyFFarctan三、(20分)如图所示，摩托艇以15m/s的速度在静水中航行。该艇用的喷水推进装置由船首进水，船尾排水。若射流相对艇的速度为20m/s，流量为0.2m3/s。问(1)产生的推力F为多大?(10分)(2)该船的效率η为多少？(10分)解：(1)水流为入口速度v即为艇的航速，v=15m/s出口速度为V=20m/s动量增量ρQ(V-v)即为推力F的大小即F=ρQ(V-v)=9800×0.2×(20-15)=9800N(2)排水所需功率为单位时间内排水泵使水流产生的动能增量。Pi=21m(V2-v2)/t=21ρQ(V2-v2)有用功率Po=FV=ρQ(V-v)V效率η=ioPP=)(2vVV=)1520(152=0.857=85.7%第3页（共6页）15m/s20m/s0.2m3/s四、(20分)船模速度1m/s，船模兴波阻力Rm=100N，若实船速度6m/s。(1)写出原船与船模长度之比表达式并求出长度之比；(4分)(2)写出原船、船模兴波阻力系数表达式；(4分)(3)写出原船、船模兴波阻力系数相等的条件及其表达式；(4分)(4)写出原船与船模面积之比表达式；(2分)(5)求出原船的兴波阻力大小。(6分，其中公式、数据、结果各占2分)（1）（2）由兴波阻力系数相等：弗劳德数相等=(1/36)2原船的兴波阻力Fw=Rm22mUU22366100mAA=129600N得分第4页（共6页）五、(20分)已知无限深水域中的表面波长为80m，波幅a=0.8m，求：(1)波速；(4分)(2)波数；(4分)(3)周期；(4分)(4)圆频率；(4分)(5)波面方程。(4分)解：(1)波速2808.92gLc=11.2m/s(2)波数8022Lk=0.0785(3)周期2.1180cLT=7.14s(4)圆频率14.722T=0.88/s(5)波面方程)88.00785.0cos(8.0)(costxtkxa第5页（共6页）VTLSrgLVFr20EuVpLVRe试卷附录第6页（共6页）