流体力学期末试卷

附件廿二交大流体力学期末考试（试题及答案）姓名学号班级得分一.概念题（回答对或错，错者要简要说明理由）（闭卷）1.1.流体力学静力学基本方程常数，是伯努利方程在速度为零时的特殊形式，因此也仅适用于无粘性不可压缩流体。错，适合任何流体。（是通过N-S方程推得）2.2.图示半径为R的圆弧形闸门，支点在圆心O点。为避免水位升高产生的水平总压力将闸门绕O点自动开启，可采取(1)尽量提高O点的高度；(2)增加闸门重量W。错，闸门压力都通过支点，不会自动开启。（但是合力作用点不在圆心，合力作用线通过圆心）3.3.儒可夫斯基升力定理，证明没有环量就不能产生升力。通常的机翼必须做成尖锐后缘，是为了产生绕翼型的环量。对。4.4.速度势函数存在的条件是(1)无粘性流体；(2)不可压缩流体；(3)无旋流动；(4)平面流动。错，只要无旋条件。5.圆管定常流动的斯托克斯公式，表明切应力沿径向线性分布，与层流或湍流无关。因此对同一根圆管，当流量相同时，无论层流还是湍流壁面切应力相等。错，比压降不相等，因此壁面切应力不相等。6.6.达西公式表明：当管子长度和直径确定后，沿程阻力与平均速度v的平方成正比。错，还要看达西摩擦因子是否包含速度项。7.在大雷诺数绕流中贴近固体壁面形成边界层流动，内边界是固壁，外边界是一条流线。错，外边界不是流线。（流线表示没有液体进出，看书上128页，OB不可能是流线的）8.8.物体在无自由液面的不可压缩粘性流体中作匀速直线运动时，受到的阻力主要由物面上的边界层内的速度剖面形状决定。错，边界层速度剖面引起的是摩擦阻力，还有边界层分离引起得形状阻力。9.当管道中气体受到活塞的强烈压缩时，由于管壁的限制使流体质点无法逃逸，形成强压缩波，称为激波。在无界流场中，由于没有管壁的限制，不能形成激波。错，在超声速流场中压缩扰动局限在一定范围中，也可能形成激波。pgzULrG2gvdlhf22fh10.在收缩喷管的出口截面上达到声速时，流量达最大值，背压继续下降不能使流量增大。为此在后部再连接扩张喷管，让气体达到超声速，可使流量进一步提高。错，喉部达声速时流量最大，不可能再提高。（计算题开卷）二．图示一二维圆柱体，直径d=2cm，水平放置在的斜平壁上。左侧盛水，圆柱与斜面的接触点A的淹深h=1cm。试求此圆柱单位长柱面上所受总压力F的大小（N）和方向。解：由几何关系可看出h垂直虚线，且h=0.5d=1m。设水平向右方向为x方向，垂直向上为y方向。由对称性，虚线以下的圆球冠部分水平压力左右抵消，合力为0。所以侧向力＝4.9KN垂直方向的压力体由以直径为d的半圆柱和以直径d为斜边的三角形柱组成三．的水通过一根铸铁管（ε＝0.2mm）从贮水池A流向贮水池B。两贮水池的水位差H＝2cm，水管长度l=20cm，其中有6个弯头（K＝1.5）。为了使流量Q=0.002m3/s，试设计水管管径d(mm)。（从设d=0.05m算起）解：查上册附录表FA1，水60N490511219810)(2lhhgFxlhhddV)2421(222324368.2866.057.11)21328(mKNNgVFy9.230.239054368.29810KNFFFyx2.24220.2050,12xyFtgFC10C10621.30710m/s水位差用于克服水头损失，局部损失除弯头外还有管入口、管出口(1)(2)将（2）式分别代入（1）式、Re数和相对粗糙度表达式(3)(4)(5)设d=0.05m，由(3)式由（4）、（5）式得查Moody图得，需增大Re，减小d再设d=0.045m，由(3)式同理得查Moody图得，最终取d=0.045m。四．设平板湍流边界层内速度剖面为1/6指数律：式中U为来流速度，为边界层厚度。设壁面切应力满足如下关系式试推导(1)边界层厚度；(2)壁面摩擦系数Cf的表达式，并与1/7指数律比较。解（1）动量厚度由书上壁面切应力（C4.5.12）式和动量积分方程整理得积分可得在x=0处得10.5K21.0K212()2VlHKKKgd232210546.2002.044dddQV)5.1020(81.92)10546.2(]15.165.020[81.9224232dddV0205.101005.656dddddVd36231095.110307.110546.2Redd/102/4068.0,020525.089.14Re3.910,/0.004d032.0032.0,020473.0116.14Re4.310,/0.0044d032.061)(yUu412)/(0233.0UUwx/171141666300633(1)d()742812224d3d0.0233(/)d28dwUUUUxx1144d0.217()dxU51440.80.217()xCU0,0C14550.352()xU或比1/7指数律略小（2）将表达式代入壁面切应力式可得即比1/7指数律略大五．在一拉伐尔喷管中（参见中册183页图C5.4.5）,贮气箱中的参数为；喷管出口截面积Ae=0.001m2,背压。设喉部的马赫数，求(1)(1)出口参数(2)(2)喉部参数解法一：管内为等熵流(1)出口参数(2)喉部参数Mt=0.6，查表FG115150.3520.352()RexUx150.382Rex11541122441144125(Re)10.0233()()0.0233Re(0.352)0.0302/RexwxxUUUxU12520.0604RewfxCU150.0593RefxC600350K,10PaTp59.310Pabp0.6,1.4tMeeeeVMT,,,tttttAVpT,,,,10.451.46009.31510()()0.9810eeTpTp0.98350343KeT022350(1)(1)0.3210.4343eeTMT539.315109.46kg/m,118.8m/s287343eeeeeepVMRTRT93284.00TTt0.93284350326.5KtT784.00ppt650.784107.8410Patp解法二：（1）由倒查表FG1得Me=0.32(2)由查表FG1得由Mt=0.6查表FG1得537.84108.367kg/m,217.32m/s287326.5ttttttpVMRTRTeeetttAVAV429.4528120.250.0016.2510m8.367217.32eeetttVAAV9315.00ppe00.980.98350343KeeTTT0.321.4287343118.8m/seeeVMRT539.315109.46kg/m287343eeepRT9315.00ppe92.1/*AAe24*101.5292.1/001.092.1/mAAe1882.1/*AAt244102.6101.521882.1mAt