2010-2011学年第2学期流体力学试卷-A卷(0620)答案及评分标准.doc

南京信息工程大学 试卷参考答案及评分标准20102011学年 第 2 学期 流体力学 课程试卷( A 卷) 本试卷共 3 页；考试时间 120 分钟；任课教师 ；出卷时间 2011 年 6 月 系 专业 班 学号 姓名 得分 一、填空题(每空格1分，共20分)1、流体的物理性质主要表现为 流动性 、 黏性 和 压缩性 。2、表述流动的方法有 拉格朗日方法 和 欧拉方法 两种，前者着眼于 流点 ，后者着眼于 空间点 。3、表达式中，称为 个别变化，称为 局地变化 ，称为 平流变化 。4、质点的振动方向与波的传播方向相同的波称为 纵波 ；质点的振动方向与波的传播方向垂直的波称为 横波 。5、在无旋运动中流速场与速度势函数的关系为，则表明流速矢量与等位势面 垂直 （平行或者垂直），由 高 位势面流向 低 位势面，等位势面紧密处，相应的流速 大 ；等位势面稀疏处，相应的流速 小 。6、已知流体的速度场为，则其涡度等于 ，其散度等于 0 ，形变率分量 0 。二、单项选择题(每小题3分，共18分)1、有关流点的说法正确的是：（ B ）（A）可以不考虑形状和大小的流体微团；（B）统计平均可以反映稳定的宏观值的大量流体分子所组成的流体微团称为流体质点；（C）流体质点的线尺度小于分子运动的线尺度；（D）流体质点的线尺度大于流体运动的线尺度。2、已知流体运动的速度场为，则流体运动的局地加速度为：（ A ）（A）； （B）；（C）； （D）3、旋转流体与非旋转流体的本质区别在于：（ D ）（A）压力梯度力； （B）粘性力； （C）万有引力； （D）偏向力4、理想不可压流体，所受质量力仅为重力的情况下作定常运动时，其中一流管如图所示，此时图中A、B两点的流速VA、VB及压力PA、PB间的关系满足：（ C ） Z（A）VA=VB；PA=PB（B）VAVB；PA=PB（C）VAVB；PAPB A B（D）VAPB5、有关质量力、表面力的概念，错误的是：（ C ）（A）质量力又称体力，是指作用于所有流体质点的力；（B）表面力是指流体内部之间或者流体与其他物体之间的接触面上所受到的相互作用力；（C）作用于流体的表面力，只是时间点和空间点的函数，与受力面元的取向无关；（D）表面力也是一种分布力，它分布在相互接触的界面。6、以下说法正确的是：（ C ）（A）特征量通常为没有量纲的物理量；（B）无量纲量的大小随单位制的改变而变化；（C）在同一物理过程中，特征值通常是不变；（D）物理量的时、空变化由特征值来决定。三、简答题(每小题6分，共30分)1、请写出拉格朗日型的流体连续方程表达式，并简单讨论其物理意义。答：拉格朗日型流体连续方程：（3分），其物理含义：反映了流体密度的个体变化主要是由于流体微团体积的变化所引起的；当0时，流体体积膨胀，0，引起流体密度减小；当0，引起流体密度增大（3分）。2、简述流体散度的定义及所表示的物理意义。答：散度定义为（2分），表示单位体积的流体通量（2分）或者单位时间单位体积流体体积的变化率，也称流体的体胀速度（2分）。3、Ro数的定义及其物理意义。答：Ro数，定义为惯性力与偏向力之比，反映偏向力的相对重要性（3分）。小Ro数，对应大尺度缓慢运动，偏向力重要；而大Ro数，则对应小尺度快速运动，偏向力可以不考虑（3分）。4、说明应力及所表示的物理含义。答：表示外法线方向为y负方向的流体受到的表面应力矢量在x方向的分量（3分）； 表示外法线方向为y正方向的流体受到的表面应力矢量在y方向的分量。（3分）5、已知描述一维重力表面波的闭合方程组为：，根据方程简单讨论重力表面波的形成机制。答：在自由面上有一小扰动，在重力作用下产生指向两边的压力梯度力，引起流体运动（3分）；流体运动带来，即自由面的辐合、辐散，引起自由面高度的起伏变化（扰动随时间变化）。这样扰动通过相邻区域的辐散辐合和自由面升降的交替出现不断地向两边传播，这就形成重力外波。（3分）四、综合题(共32分)1、已知，其中均为常数，且，试问（1）该流场是否为定常流场；（2）是否为无旋流场。（12分）解：先将拉格朗日变量转化成欧拉变量，为此先求流点的流速： （3分）消去a，b得E变量： （3分）（1）因为此流速场与时间无关，故为定常场。 （3分）（2）流场是否有旋，要看涡度是否为零。由将E变量代入得：，故该流场是无旋的。 （3分）2、已知流体中某点的应力张量为：，试求作用于通过该点，方程为的平面上的法应力。（10分）解：首先需要确定，（3分）再计算表面应力矢量：，得（4分）最后计算法应力分量：，有（3分）3、根据皮叶克尼斯定理：，说明夜间海陆风的形成（在图中作必要的示意）。（10分）解：皮叶克尼斯定理表明，海陆风的形成在很大程度上与流体的斜压性有关（3分）；夜