流体力学期末试卷

1、附件廿二 交大流体力学期末考试（试题及答案）姓名 学号 班级 得分一.概念题（回答对或错，错者要简要说明理由）（闭卷）1. 1. 流体力学静力学基本方程常数，是伯努利方程在速度为零时的特殊形式，因此也仅适用于无粘性不可压缩流体。错，适合任何流体。（是通过N-S方程推得）2. 2. 图示半径为R的圆弧形闸门，支点在圆心O点。为避免水位升高产生的水平总压力将闸门绕O点自动开启，可采取(1)尽量提高O点的高度；(2)增加闸门重量W。错，闸门压力都通过支点，不会自动开启。（但是合力作用点不在圆心，合力作用线通过圆心）3. 3. 儒可夫斯基升力定理，证明没有环量就不能产生升力。通常的机翼必须做成尖锐后缘

2、，是为了产生绕翼型的环量。对。4. 4. 速度势函数存在的条件是(1)无粘性流体；(2)不可压缩流体；(3)无旋流动；(4)平面流动。错，只要无旋条件。 5. 圆管定常流动的斯托克斯公式，表明切应力沿径向线性分布，与层流或湍流无关。因此对同一根圆管，当流量相同时，无论层流还是湍流壁面切应力相等。 错，比压降不相等，因此壁面切应力不相等。6. 6. 达西公式表明：当管子长度和直径确定后，沿程阻力与平均速度v的平方成正比。 错，还要看达西摩擦因子是否包含速度项。 7. 在大雷诺数绕流中贴近固体壁面形成边界层流动，内边界是固壁，外边界是一条流线。 错，外边界不是流线。（流线表示没有液体进出，看书上1

3、28页，OB不可能是流线的）8. 8. 物体在无自由液面的不可压缩粘性流体中作匀速直线运动时，受到的阻力主要由物面上的边界层内的速度剖面形状决定。错，边界层速度剖面引起的是摩擦阻力，还有边界层分离引起得形状阻力。 9. 当管道中气体受到活塞的强烈压缩时，由于管壁的限制使流体质点无法逃逸，形成强压缩波，称为激波。在无界流场中，由于没有管壁的限制，不能形成激波。错，在超声速流场中压缩扰动局限在一定范围中，也可能形成激波。10. 在收缩喷管的出口截面上达到声速时，流量达最大值，背压继续下降不能使流量增大。为此在后部再连接扩张喷管，让气体达到超声速，可使流量进一步提高。错，喉部达声速时流量最大，不可能

4、再提高。（计算题开卷）二图示一二维圆柱体，直径d=2cm，水平放置在的斜平壁上。左侧盛水，圆柱与斜面的接触点A的淹深h=1cm。试求此圆柱单位长柱面上所受总压力F的大小（N）和方向。解：由几何关系可看出h垂直虚线，且 h = 0.5d = 1m。 设水平向右方向为x方向，垂直向上为y方向。 由对称性，虚线以下的圆球冠部分水平压力左右抵消，合力为0。 所以侧向力 4.9KN 垂直方向的压力体由以直径为d的半圆柱和以直径d为斜边的三角形柱组成 三的水通过一根铸铁管（ 0.2mm）从贮水池A流向贮水池B。两贮水池的水位差H2cm，水管长度l=20cm，其中有6个弯头（K1.5）。为了使流量Q = 0

5、.002m3/s，试设计水管管径d(mm)。（从设d = 0.05m算起）解：查上册附录表FA1，水 水位差用于克服水头损失，局部损失除弯头外还有管入口、管出口 (1) (2)将（2）式分别代入（1）式、Re数和相对粗糙度表达式 (3) (4) (5) 设d = 0.05m，由(3)式 由（4）、（5）式 得 查Moody图得 ， 需增大Re，减小d 再设d = 0.045m，由(3)式 同理得 查Moody图得 ， 最终取d = 0.045m。四设平板湍流边界层内速度剖面为1/6指数律： 式中U为来流速度，为边界层厚度。设壁面切应力满足如下关系式 试推导(1)边界层厚度；(2)壁面摩擦系数Cf的表达式，并与1/7指数律比较。解 （1）动量厚度 由书上壁面切应力（C4.5.12）式和动量积分方程 整理得 积分可得 在x = 0 处得 或 比1/7指数律略小 （2）将表达式代入壁面切应力式可得 即 比1/7指数律略大 五在一拉伐尔喷管中（参见中册183页图C5.4.5）,贮气箱中的参数为；喷管出口截面积Ae=0.001m2, 背压。设喉部的马赫数，求(1) (1) 出口参数 (2) (2) 喉部参数 解法一：管内为等熵流