哈工程船舶考研 流体试题

哈尔滨工程大学考研真题

一、简要说明下列各种力产生的原因、求解思路及表达式

1、 沿程阻力 2、形状阻力 3、惯性阻力 4、机翼升力 5、湍流应力

二、图示水箱1中的水经光滑无阻力的圆孔口水平射出，冲到一平板上。平板封盖着另一水

箱2的孔口，水箱1中水位高度为h1，水箱2 的水位高度为h2，两孔口中心重合，而且直径d1 d2/2。若射流的形状时对称的，冲击到平板后转向平行于平板的方向，并向四周均匀流出。假定流动是无粘性不可压缩定常的，平板和水质量力不计。当已知h1和水的密度 时，求保持平板封盖住水箱2的孔口时h2的最大值。

三、工程中常用文丘里管测量管路中水的流量。管路和收缩管段截面积分别为S1、S2，水

的密度和U型测压计中液体的密度分别为 、 m，且 m。若不计水的粘性，试导出倾斜管路中水的流量Q与测压计中液体的高度差读数h之间的关系式。

四、设在平面直角域中点A（a，b）处放着一个强度为Q的平面点源，x 0,y 0是半无

限固体壁面，远方压力为 。试求： 1. 平面流动复势W(z)； 2. 壁面上流体的速度分布；

3. 壁面x 0上流体的压力分布。

五、两块无限长二维平行平板如图所示，其间充满两种密度和粘性系数分别为 1, 2和

1, 2的液体，高度分别为h1，h2。已知下板静止，上板以速度U向右运动，全流场

应力相同，不计重力，流体运动为层流。试求流场中的速度分布。

六、圆球在静水中释放后上浮，圆球的半径为a，水和圆球的密度分别为 w, m。忽略水的粘性，试求圆球上浮运动之距离随时间的变化规律。 标准答案 一、（分析）考察学生对流体力学中出现的专业中常用的有关力的掌握程度。

1、沿程阻力：管道壁面粘性摩擦和粗糙度引起的阻力。表达为圆管沿程阻力系数，

hf

lV

d2g

2、形状阻力：由于粘性和流动分离产生的压力沿流动方向投影的合力。求得压力后积分或试验测得，Dp

pncos ds或CD

s

D1

U2A02

哈工程船舶考研 流体试题

3、惯性阻力：非定常运动改变流体的惯性引起的阻力。表达为附加质量

0

s0

0

n

4、机翼升力：源于速度环量，而环量来源于流体粘性、形状和攻角，L V B

ui uj 5、湍流应力：源于湍流脉动运动。建立湍流模型，pij

二、（分析）考察学生利用所学的知识，利用动量方程、伯努利积分解决实际问题的能力，

同时在求解过程中要引入简化，考察学生处理工程问题中忽略次要因素解决复杂问题的能力 （1）水箱1出口速度v：

从自由面至出口列伯努利方程，知

pa

V2

h1 2g

pa

可得

V （2）水箱1出口流量：Q (3) 水流冲击平板：

取水箱1出口截面与平板左侧之间的水为控制体，设平板对水流的作用力为F1,沿出口轴线方向列动量方程，有F1 QV

d12

4

V

F1与平板右侧受水箱2的静压力合力相等，即 QV gh2

将Q、V带入上式得到h2

d12

4

h1

。 2

三、（分析）利用连续方程、伯努利积分，同时考察学生灵活理解和应用文丘里管的能力 （1）管内流速：沿截面1-1和2-2中心线列伯努利方程，有

p1V21p2V22

z1 z2

g2g g2gV22 V21p p

z1 1 z2 2

2g g g

（2）连续性方程：V1S1 V2S2

（3）等压面：设截面2-2中点与U型管高位液面的高度差为l，因U型管内低位波面出的水平面为等压面，在该水平面管内压力相等，即

p1 g l z1 z2 h p2 gl mgh

哈工程船舶考研 流体试题

p1 p2 g z1 z2 m gh

联立以上三个方程得管内体积流量

Q 四、（分析）运动于水表面的船舶水动力性能计算常用到映像法，船舶与海洋工程流体动力学课程讲述中也适时的灌输有关观点，本题综合考察学生对有关映像法的理解和灵活应用、伯努利积分、压力合力求解基本思路的掌握程度 （1）复势：W z （2）速度分布：由

Q

ln Z a bi ln Z a bi ln Z a bi ln Z a bi 2 i

dWQ 1111

u vi 知 dZ2 Z a biZ a biZ a biZ a bi

壁面y 0上的速度分布为

Q x ax a

u ,v 0 2222 x a b x a b

壁面x=0上的速度分布为

Q y by bv ,u 0 2222 y b x y b x

（3）压力分布：利用伯努利积分得沿壁面x=0的压力分布为

12 Q y by bp p0 v p0 22222 22 y b x y b x

2

2

五、（分析）考察学生掌握纳威尔——斯托克思方程的程度，因涉及到两相流，由一定的难度

（1）全流场中满足NS方程：

u v V 0 0 (1)

x y 2v 2v v v1 p

u v v 2 2 （2） x yp y x y

（2）边界条件：

y h1 h2:u1 U,v1 0

y h2:u1 u2

1

du1du

22 dydy

哈工程船舶考研 流体试题

y 0:u2 0,v2 0

（3）方程简化：

由边界条件知流场中y方向的运动速度v=0，所以方程（2）成为

p

0，即p=C(x).因为全 y

流场应力相同，有

p

0，p=const。另外，平板无限大或从边界条件看出流动与x无关， x

即u=u（y）。所以方程（1）简化为

d2u

0 2

dy

积分得

u1 C1 …… 此处隐藏：7269字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……