渔具力学基础试卷库2

1试题1一、填空题(24分，每空1分，第3题每空2分，第5题4分)1、一个物体所承受的水阻力的大小取决于物体周围的和的强度，以及液体的等性质。2、网板的水阻力与、、、、和、等有关。3、渔具水阻力的一般计算公式表达式是(与水流相对速度v，流体密度ρ，特性面积S，阻力系数Cx)。网板诱导阻力系数Cx和升力系数Cy与展弦比λ的关系式是。4、柔索所受的载荷如是沿索长均匀分布的，则按法计算分析，如是沿弦长均匀分布的，则按法计算分析。5、平面网片与水流方向成α角时水阻力的计算公式是(与水流相对速度v，流体密度ρ，网片实际使用面积S，网目大小的一半a，网线直径d，阻力系数C0)。6、渔具模型试验的相似原理应包括、、、等。二、简答题(25分)1、作用在渔具构件上的水动力通常如何分类？分别说明其形成的原因？（15分）2、纲索是柔性线，请问柔性线的定义？有什么特点？（10分）三、推导题（16分）已知渔具水动摩擦阻力与下列因素有关：渔具的线尺度L，与水流相对速度v，流体密度ρ，流体粘性系数μ，重力加速度g；使用因次分析法，推导渔具水动摩擦阻力的关系式。四、论述题（15分）试论述田内渔具模型水槽试验的相似准则：田内假设，速度比、网片张力比和纲索张力比的内容(假设实物和模型的材料是相同的、实验水槽的流体是海水)。五、计算题（20分）1、某刺网长200m，高12m，目大30cm，网线直径1mm，水平缩结系数为0.707，流速为0.8m/s。请用田内的网片阻力公式计算该网横流时的阻力。(8分)2、已知浮筒在最大流速4kn时水阻力为10000N，浮力12000N浮于水面，浮筒索长30m，kτ=0.04，kN=1.1，水中重量为p=20N/m，直径d=22mm。试用分段法(5段)求浮筒索下端的张力。(12分)2参考答案一、填空题(24分，每空1分，第3题每空2分，第5题4分)1、一个物体所承受的水阻力的大小取决于物体周围的漩涡和波浪的强度(其中写水流速度也可给一半分)，以及液体的粘性等性质。2、网板的水阻力与机翼平面形状、展弦比、翼形的厚度、拱度、受流面积、和相对运动速度、冲角等有关。3、221SVCRxx、2yxCC。4、柔索所受的载荷如是沿索长均匀分布的，则按悬链线法计算分析，如是沿弦长均匀分布的，则按抛物线法计算分析。5、201.02018SvadR。6、渔具模型试验的相似原理应包括几何相似、运动相似、动力相似、流体动力相似等二、简答题(25分)1、作用在渔具构件上的水动力通常如何分类？分别说明其形成的原因？[答]、渔具所承受的水阻力Rx由三部分组成，即由水动力而形成的动水阻力Rd和水摩擦阻力Rf。其中动水阻力又主要由压差阻力Rp和波浪阻力Rw组成。Rx＝Rd＋Rf＝（Rp＋Rw）＋Rf这几种阻力有时独立存在，有时几种并存。渔具在流体中运动时，主要遇到水摩擦阻力和压差阻力。如在水面运动时，则还遇到兴波阻力。（1）摩擦阻力：由于水的粘性作用，与运动物体紧密接触的边界层内的水体也获得一定的速度。紧贴物体表面的水质点相对物体的运动速度为零，而随与物体的距离增加，水质点的运动速度达到来流与物体的相对运动速度值，因此，在边界层内的水流具有速度。水层之间互相摩擦，消耗了物体前进的能量，造成了摩擦阻力。(摩擦阻力的形成原因也可以看成：当流体流经一物体时，由于流体的粘滞性在物体表面产生切向应力，这些切向应力的合力在来流方向上的分量就是摩擦阻力。)（2）形状阻力：当流体流经一物体时，如果该物体的外形不是很好的流线型，或者由于冲角的关系，以及流体的粘滞性的影响，往往会在被绕流物体的尾部产生旋涡。由于旋涡的存在，使物体尾部的压强和没有旋涡时的压强有很大差别。因而沿物体外形的压强合力不等于零，产生正面的作用力。这种因绕流时存在旋涡而造成作用在物体壁上的法向动压强的合3力不等于零，在运动方向上的分量称为旋涡阻力。因为它与压力差有关，故又叫压差阻力。同理，因为它与物体形状密切相关，一般称形状阻力。(从能量角度来看，形状阻力的形成是由于界层内水质点的动能因克服粘滞性而被消耗，以至物体后面的压强达不到势流中应有的大小，使物体表面压力分布发生变化而引起的物体的前后压力差。)（3）兴波阻力：物体在水面运动时，扰动了水面，在物体后方留下了一个扰动区，产生波浪。物体兴起波浪需要能量，能量还随波浪向外传递。这些能量来自物体本身，相当于物体受到了阻力，即兴波阻力。(也可从压力差的角度理解：由于波浪是因水质点在重力和惯性力的作用下引起的，波浪形成后使物体周围的压力分布有所变化，在物体运动方向的投影即压力差，即兴波阻力。（注：以上划线部分也为答案）2、纲索是柔性线，请问柔性线的定义？有什么特点？[答]、柔性线是指只能承受张力的绝对柔软的线，即只有抗拉性，无抗压、抗弯、抗扭、抗剪等性能。其特点：（1）只有当柔索所承受的载荷稳定不变时，才有确定的形状，没有承受外力的柔索没有确定的形状。（2）当载荷大小或分布改变时，柔索形状随之变化；（3）如果柔索的形状发生改变，则会引起载荷改变，从而会进一步使柔索形状改变，直到稳定。三、推导题（16分）已知渔具水动摩擦阻力与下列因素有关：渔具的线尺度L，与水流相对速度V，流体密度ρ，流体粘性系数μ，重力加速度g；使用因次分析法，推导渔具水动摩擦阻力的关系式。[解]、（公式推导，思路：应用因次和谐原理）根据渔具在水中的运动状态可知，水动摩擦阻力主要与线尺度L（因次为L）、与水流相对速度V（因次为L/T)，流体密度ρ(因次为M/L3)，流体粘性系数μ(因次为M/L·T)有关，而渔具水动磨擦阻力因次为ML/T2，因此有：R=f(ρ,L,V,μ)=∑KρaLbVcμd，上式中a,b,c,d,K为无因次常数。根据因次和谐原理得：dcaLTMTLLMMLbLT32上式左边与右边每一单位均相等：4[M]：1＝a+d[L]：1=-3a+b+c-d[T]：-2=-c-d以上联立方程组中，只能解出a，b，c为d的函数。a=1-db=2-dc=2-d把以上结果代入原式：R=∑Kρ1-dL2-dV2-dμd=∑KρL2V2[ρLV/μ]-d式中设Re=ρLV/μ＝LV/（μ/ρ）=LV/ν，则写成221ρSVRCxx式中Cx=2∑K[Re]-d四、论述题：试论述田内渔具模型水槽试验的相似准则：田内假设，速度比、网片张力比和纲索张力比的内容(假设实物和模型的材料是相同的、实验水槽的流体是海水)。(15分)[答]田内假设：(1).渔具在工作状态时网线伸长度不予以考虑；(2).渔具是充分柔软的；(3).渔具在工作时网片的形状变化极慢，以至于在外力的作用下的网片每一微元，都可以看作处于平衡状态。在实物和模型两个比较系统中，当流体介质和网线材料相同时，有以下内容(物理下标为“1”的代表实物，下标为“2”的代表模型)：(1)模型网和实物网的尺度比换算公式：大尺度比λ=l1/l2，小尺度比λ´=d1/d2=a1/a2(2)模型网各部分边缘网目数的比换算公式：n2=λ/λ´n1(3)模型网和实物网的速度换算公式：V2/V1='1(4)纲索直径换算公式：'1'2'1dd，张力之比：'2121FF(5)网片张力(网线张力)之比：2'121(6)网线材料、直径换算：111'2或一致，'121dd5(7)时间换算：1'2tt(8)网板阻力换算：11''2'2''1'12'1'llRR(其中的'2'1ll)每一个物理量要说明。五、计算题（20分）1、某刺网长200m，高12m，目大30cm，网线直径1mm，水平缩结系数为0.707，流速为0.8m/s。请用田内的网片阻力公式计算该网横流时的阻力。(8分)解：因为EN=ET=0.707，刺网是以网片形式作业的，按田内网片阻力计算经验公式(EN=ET=0.707)：R90=21800SVad=22707.0*8.0*420015011800==1.61*104(N)2、已知浮筒在最大流速4kn时水阻力为10000N，浮力12000N浮于水面，浮筒索长30m，kτ=0.04，kN=1.1，水中重量为p=20N/m，直径d=22mm。试用分段法(5段)求浮筒索下端的张力。(12分)解：分段解法(5段)：每段ds=6m，按公式：dvCRdvCRNN2222，dvCCRdvCCRNyNx2sincossin2sincos2223，而角度为019.501000012000arctanarctanxyTT，34.5022dvCKNN(N)，0228.34241arccosNNcKpKp，则知道纲索的大致形状。由此，xnynnynxnnyynynxxnxnTTTTTspRTTRTT,1,112,1,121,,1,,1arctand*。以下分5段，按以上公式计算便可得到求解(略)。6试题2一、填空题(20分)1、渔具所承受的水阻力的大小取决于渔具周围的和的强度，以及水的等性质。2、机翼的展弦比定义，网板升力系数Cy和诱导阻力系数Cx及展弦比λ的关系是。3、网片的水阻力与、、、、和、等有关。4、柔索所受的载荷如是沿索长均匀分布的，则按法计算分析，如是沿弦长均匀分布的，则按法计算分析。二、简答题(20分)1、请问机翼的几何参数及展弦比的定义是什么？2、何为柔性线，其有什么特点？三、推导题（15分）已知渔具水动摩擦阻力与下列因素有关：渔具的线尺度L，与水流相对速度V，流体密度ρ，流体粘性系数μ，重力加速度g；使用因次分析法，推导渔具水动摩擦阻力的关系式。四、计算题（15分）已知矩形机翼网板的面积为2.3m2，展弦比为0.5，相对拖速为1.25m/s，求冲角为25°时的阻力、扩张力和诱导阻力，该矩形网板的尺寸是多少（250时CX=0.30，Cr=0.65）？五、作图题（10分）某地曳网长100m，向岸边绞拉，两引纲与岸边的夹角为60º和120º，引纲上张力各为1000N。用作图法求网的形状以及阻力大小。六、综合题（20分）已知某流刺网得带网纲长60m，测得网端绳离船的水平距离为40m，在渔船端的带网纲绳上张力为6kgf，绳与水平面的夹角为60º，绳在水中自重0.2kgf/m。问网端所在水层的深度是多少？网端绳处的张力有多大？网端处最少应配多少浮力？7参考答案：(名词解释中以划线部分为重点)一、填空题(12分，每空1分)1、一个物体所承受的水阻力的大小取决于物体周围的漩涡和波浪的强度，以及液体的粘性等性质。2、机翼的展弦比定义翼展的平方值与机翼平面的面积之比，即λ＝l2/S，升力系数Cy和阻力系数Cx及展弦比λ的关系是2yxCC。3、网片的水阻力与流速、网片主尺度、冲角、网片缩结系数、网片拱度和网线直径、网目大小等有关。4、柔索所受的载荷如是沿索长均匀分布的，则按悬链线法计算分析，如是沿弦长均匀分布的，则按抛物线法计算分析。二、简答题(30分，每题15分)1、请问机翼的几何参数及展弦比的定义是什么？答：弦长：翼剖面的前缘和后缘之间的距离称为翼弦，它的长度称以b表示。剖面的厚度：是以剖面上下表面之间的垂直线段的长度来计算。在实用中常以相对厚度表示，即厚度与翼弦之比。最大厚度用C表示，而相对最大厚度为：100%CCb，在翼剖面中把上下两面间的距离等分的曲线称为中弧。中弧到翼弦的距离叫剖面弯度。最大弯度称为翼形的拱度，以f表示。f与b的比值叫拱度比，又叫相对弯度：100%ffb翼展：机翼平面的长度，用符号l表示。展弦比：翼展的平方值与机翼平面的面积之比，即λ＝l2/S。当机翼平面是矩形时，展弦比λ＝l/b。上述各种技术参数中，翼形的厚度C、拱度f和展弦比λ对机翼的流体动力性能有很大影响，故称为机翼的要素。2、何为柔性线，其有什么特点？(15分)[答