2008真题

哈尔滨工程大学考研真题（2008）流体力学部分一、概念题1、伯努利方程22VPzC的使用条件使用条件：理想、定常、不可压缩、重力场、沿流线。2、NS方程2()vpvvfvt的物理意义分别为单位质量流体的局部惯性力、对流惯性力、质量力、压力的合力、粘性力的平衡3、开尔文定理0ddt的适用条件及含义理想、正压、质量力有势；沿流体线的环量（涡量）不随时间变化。4、公式22flVhdg的物理含义和产生原因管内沿程阻力;由粘性摩擦产生。5、公式22Vhg的物理含义和产生原因管内局部阻力；由局部漩涡和摩擦产生6、机翼绕流尾缘库塔条件描述（或描述）尾缘处速度有限（压力连续）7、附加质量系数所表示的物理意义表示物体非定常运动惯性力。8、Prandle边界层理论模型大雷诺数绕流分为内层和外层，内层考虑粘性，外层不计粘性。9、速度边界层的基本特征很薄、速度梯度很大、层内法向压力不变，外边界速度渐进性。10、边界层分离的结果阻力增大、升力减小，振动、噪声。11、牛顿流体uy且const12、无因此数Re、Fr、Ma的物理意义ULRe=表示惯性力与粘性力之比（粘性力影响）；UFrgl表示惯性力与重力之比（重力影响）；aUMa表示当地速度与声速之比（压缩性影响）。13、粘性内摩擦力产生的原因分子间的引力、分子动量变换。14、雷诺湍流应力ijp产生的原因流体微团的动量变换。15、机翼升力产生的原因存在环量、攻角（粘性、上下表面不对称）。16、流线速度场的包络线（矢量线）17、驻点速度为0的点18、控制质点相对于坐标系空间不变的流体体积。19、机翼失速升力下降、阻力增加的现象。20、水力光滑管粘性底层厚度大于管子粗糙度（）的流动。二、有一圆柱将两侧的水分开。已知圆柱半径为a，柱左边水深2a，右边水深a，水的密度，重力加速度g。试求单位宽度圆柱所受静止流体的作用力。解答：（分析）考察学生对静止流体中物体受力掌握程度左侧受力：22xFa右侧受力：2211,24xzFaFa圆柱的合力：2222222233,,2499344164xzxzFaFaFFFaa合力方向22cos(,)4xFFxF，作用线通过圆心三、近岸海浪的运动可近似为不可压理想流体平面无旋运动，x=0为直壁面，水深为h，建立平面波浪场速度势在oxz坐标系下的定结问题：（1）基本方程：（2）线性边界条件。解答：（分析）定解问题、边界条件是流体力学解决问题的基础，该题考察学生针对实际问题建立定解问题和边界条件的能力。（1）基本方程：22220,(0,0)xzxz（2）自由面条件：()11[()]()21(0);(0)zztxxzgtzztzgt或220(0)1(0)gztzzgt底面条件：0()zhz直壁条件：0(0)xx四、在深水中进行导弹的模拟试验，模型与实物的几何尺度之比12，若导弹在空气中的速度为100/secaUm，空气和水的运动粘性系数之比为13awvv。欲测定其粘性阻力，确定模型试验的相似准数以及模型在水中试验的速度wU。（分析）因此分析法是指导实验的理论基础。本题考察方程无因此化，针对测量物理量确定相似准数，以及利用相似准数确定实验条件的能力。（1）因与粘性阻力有关的物理量为物体的运动速度、几何尺度、流体的密度和动力粘性系数，故有函数关系式(,,,)DfUL将上式无因此化得22()12DDCfULUL即保证模型和实物粘性阻力系数相同的相似准数是雷诺数ReUL（1）由模型与实物的雷诺数相等aawwawULUL得模型的试验速度120010021313awwawaLUUL五、水定常流过宽为B、长为L的平板时形成边界层。已知来流及边界层外部速度为U，全流场压力apconst，平板尾端边界层厚度为，层内速度()uy为线性分布，水的密度。试求平板（单侧）所受流体的摩擦阻力F.（分析）考察学生对流线、边界层分界线概念的理解、考察学生灵活利用连续方程和动量方程求物体受力的能力。设1-1和2-2截面流管宽度分别为1h和2h（1）连续方程：1、2截面质量守恒122012UUhUhydyUhU得边界层厚度为1212hh（2）动量方程：取壁面、1-1、1-2和2-2所围控制体如图，设F为平板所受摩擦阻力，列X方向动量方程22222120UydyUhUhF得平板受到的摩擦阻力222111236FUUU六、无限大倾斜平板上有厚度为h的一层粘性流体，在重力g的作用下作定常层流运动。已知液体密度，运动粘性系数和平板倾角；在自由液面上，大气压0ap剪应力0。在oxy坐标系下建立液体流动速度场和压力场的定解问题:(1)基本方程；（2）边界条件。（分析）考察学生对粘性流动建立基本方程和边界条件的能力（1）基本方程2222222201sin()1cos()uvxyuupuuuvgxyxxyvvpvvuvgxyyxy(2)边界条件0000,00,00yyhyyhyuuyvvyp结构力学部分一、将图中梁3-4化为粱0-1-2的中间弹性支座后进行求解，画出梁0-1-2的弯矩图，已知梁的断面惯性矩均为I，且3114lll。解：1A=332486llEIEI列出1节点的转角连续方程：211111111112233216222plMlvMlvEIlEIlEIMMpvARApll联立求解得：1M=311pl312336plvEI弯矩图如右图：二、用位移法计算肋骨钢架，已知1202303401256023450342502,,4,4,,llllllIIIIIIIII.由对称性只要考虑一半，如左半边1）固端力（查附表A-4）2120001(2)105MQlql，2210002(2)1515MQlql252332340MMMM2）转角23,对应弯矩（根据公式5-5）'012202(4)2EIMl，'021204(4)2EIMl，52'0002525200042442EIEIEIMlll'0023230042EIEIMll，'0032230024EIEIMll43'0003434300042442EIEIEIMlll3）对于节点2，3列出平衡方程323421252300MMMMM即''32343234'''252321232125()MMMMMMMMMM则有00023300020000002223000024028422215EIEIEIlllEIEIEIEIqlllll，得30020300301210451631045qlEIqlEI4）3'222000121212000000004121257()0.246104551045EIqlMMMqlqlqllEI322200021000000008122260.0415104515627EIqlMqlqlqllEI322000250000001260.0057210451045EIqlMqlqllEI332200000023000000004212161120.03571045310453135EIqlEIqlMqlqllEIlEI3322000000320000000024121680.00261045310453135EIqlEIqlMqlqllEIlEI其余由对称性可知（各差一负号）：6512MM，5621MM，5225MM，5423MM，4532MM，433432MMM；弯矩图如图5.1解得：21272264plEI，2252216plEI，2352264plEI21412427270.07672264352EIplMMplpllEI241227270.03832264704EIplMplpllEI236324550.01422264352EIplMplplMlEI2632550.0072264704EIplMplpllEI2254550.0568221688EIplMplpllEI22234525350.049722162264704EIplEIplMplpllEIlEI212523750.1065704MMMplpl2522550.02842216176EIplMplpllEI三、用最小功原理解图中的梁，以中间弹性支座的支反力为未知数，算出中间的挠度。解：220()()2()122lMxdxAREI梁支020343342()2()2222232162111(1)6166llMMxdxARREIRRqxxqlxdxAREIRlqllqlREIEIlqlEIEI由最小功原理：0vR解出：528qlR∴43445(2)(2)3844850.178528qlRlvEIEIqlqlEIEI中四、一矩形板，长200cm,宽60cm,厚1.2cm,板上受均布载荷q=0.65kgf/2cm,板四周刚性固定，半边可以趋近，试求：a)板中点A及长边中点B的弯曲应力及板中点A的挠度。b)若板载长边还受到中面拉应力为188kgf/2cm，A点的挠度及A,B的应力与中面应力时是否相同，求出其值。图：解：（a）已知a/b=200/60=3.33，q=0.65kg/cm2，k=0（无中面力）∵a/b3且符合荷载弯曲条件t=1.2cm222222660.6560406/241.24AAMqbkgcmtt2222260.6560812/121.22Bqbkgcmt244433631(1)0.65600.028430.07322101.238412AgbgbcmtEtE(b)已知中面力201.88/kgcm∴2200326311112(1)6012188(10.3)0.82/12222101.2tubbuEtEt∴221224241632230.6560()0.92590.224241()0.65600.957186.61212(1)0.6560()0.9360.066384322101.21/611.2/60.24ABAqbMukgqbMukggbufucmDWtcm∴090.2188563.8/0.24AAMkgcmW0186.6188965.5/0.24BAMkgcmW与9（a）比较可见，中面拉力使板弯曲略有改善，如挠度减小，弯曲应力也略有减少，但合成结果应力还是增加了。五、设有一对称的工字钢，断面尺寸为：翼板229410,1806.5,2