哈工大流体力学试卷

哈尔滨工业大学 二〇〇四 年 秋 季学期 工程流体力学 试题 题号 分数 总 分 一．解答下列概念或问题 （15分） 1． 恒定流动 2． 水力粗糙管 3． 压强的表示方法 4． 两流动力学相似条件 5． 减弱水击强度的措施 二．填空 （10分） 1．流体粘度的表示方法有（ ）粘度、（ ）粘度和（ ）粘度。 2．断面平均流速表达式V=（ ）；时均流速表达式=（ ）。 3．一两维流动y方向的速度为yf(t,x,y)，在欧拉法中y方向的加速度为ay=（ ）。 4．动量修正因数（系数）的定义式0=（ ）。 5．雷诺数Re=（ ），其物理意义为（ ）。 三．试推求直角坐标系下流体的连续性微分方程。 （15分） 四．已知平面不可压缩流体流动的流速为xx22x4y，y2xy2y （20分） 1． 检查流动是否连续； 2． 检查流动是否有旋； 3． 求流场驻点位置； 4． 求流函数。 五．水射流以20m/s的速度从直径d100mm的喷口射出，冲击一对称叶片，叶片角度45，求： （20分） 1． 当叶片不动时射流对叶片的冲击力； 2． 当叶片以12m/s的速度后退而喷口固定不动时，射流对叶片的冲击力。 第2 页 共2 页 第（五）题图 六．求如图所示管路系统中的输水流量qV，已知H=24，l1l2l3l4100m，（20d1d2d4100mm，d3200mm，1240.025，30.02，阀30。分） 第（六）题图 工程流体力学试题参考答案 一．1．流动参数不随时间变化的流动； 2．粘性底层小于壁面的绝对粗糙度（）； 3．绝对压强、计示压强（相对压强、表压强）、真空度； 4．几何相似、运动相似、动力相似； 5．a)在水击发生处安放蓄能器；b)原管中速度V0设计的尽量小些；c)缓慢关闭；d)采用弹性管。 二．1．动力粘度，运动粘度，相对粘度； 2．VqV/AdAA1dt； ，T0AT 3．ayyyy； xytxy 4．0 5．ReA2dA； VAVd2 （运动惯性力）。 粘性力三．如图，在流场中取一固定的平行六面体空间，边长分别为dx、dy、dz，中心A点之速度分量分别为Vx、Vy、Vz ，密度为。计算经dt时间内流出、流入右、左侧面流体质量差值为： my(VydyVydydydy)(Vy)dxdzdt()(Vy)dxdzdt y2y2y2y2Vy(Vy) (Vy)dxdydzdtdxdydzdt yyy 同理可得： mx(Vx)dxdydzdt x(Vz)dxdydzdt z mz 经dt时间六面体内质量的变化量为mt mt( dt)dxdydzdxdydzdt tdxdydzdt t 由质量守恒原理，应有 mxmymzmt 即 [化简整理得： (Vx)(Vy)(Vz)]dxdydzdtdxdydzdt xyzt(Vx)(Vy)(Vz) 0 txyz四．解 （1）VyVx2x2；2x2 xyVxVy 2x22x20 xy 满足连续性方程。 （2）Vyx2y；Vx4 y1VyVx ()y20 2xy 流动有旋。 （3）驻点条件： Vxx22x4yx(x2)4y0 Vy2xy2y2y(x1)0 由y0代入解得：x0；x2 由x1代入解得：y1 414解得驻点：(0,0);(2,0);(1,)三点。 （4）Vxx22x4y yx2y2xy2y2f(x) Vy2xy2yf'(x)2xy2y xf'(x)0；f(x)C；令其为0，则： x2y2xy2y2 五．解： （1）列x方向动量方程： Fxqv(VcosV) Fxd24V(VcosV) 100040.12202(21) 25.36KN 射流对叶片冲击力为5.36KN，向右。 （2）选动坐标系，列x方向动量方程，采用相对速度，相对流量 Fxqv(V'cosV') Fx'd24(Vu)[(Vu)cos(Vu)] 100040.12(2012)2(21) 20.86KN 射流对叶片冲击力为0.86KN，向右。 六．解： 列1-1，2-2断面能量方程 l1V12l2V22l4V42 H1 …………………………………（a） 24d12gd22gd42g 由并联管流特点： 42d2V24d32V34d12V142d4V4 …………………………………（b） l3V32V32l2V22 2 …………………………………（c） 3阀d22gd32g2g 联立（a）、（b）、（c）式并代入已知条件可解得 V30.79V2 V20.24V1 V13.07m/s qV4d12V124103m3/s