哈工大流體力學試卷

哈爾濱工業(yè)大學二OO四年秋季學期工程流體力學試題題號總 分分數(shù)解答下列概念或問題（15分）1.恒定流動水力粗糙管壓強的表示方法兩流動力學相似條件減弱水擊強度的措施填空（10分）1?流體粘度的表示方法有（ ）粘度、（ ）粘度和（ ）粘度。TOC\o"1-5"\h\z斷面平均流速表達式V=（ ）；時均流速表達式u=（ ）?！獌删S流動y方向的速度為u二f（t,x,y），在歐拉法中y方向的加速度為a=（）。y y動量修正因數(shù)（系數(shù)）的定義式Q=（ ）0雷諾數(shù)R=（ ）,其物理意義為（ ）。e試推求直角坐標系下流體的連續(xù)性微分方程。（15分）已知平面不可壓縮流體流動的流速為u二x2+2x-4y,u=-2xy-2y（20分）x y檢查流動是否連續(xù)；檢查流動是否有旋；求流場駐點位置；求流函數(shù)。水射流以20m/s的速度從直徑d二100mm的噴口射出，沖擊一對稱葉片，葉片角度。二45,求： （20分）當葉片不動時射流對葉片的沖擊力；當葉片以12m/s的速度后退而噴口固定不動時，射流對葉片的沖擊力。==100m，=30。（20第（五）題圖六.求如圖所示管路系統(tǒng)中的輸水流量q,已知H=24, 1=1=1=1V 12 3 4d=d=d=100mm，d=200mm，X=X=X=0.025，九二0.02，g1 2 4 3 1 2 4 3 閥分）第（六）題圖.1.2.3.4.5.二.1.動力粘度，運動粘度,相對粘度;2.V_q/A_-a——V A3.』.1.2.3.4.5.二.1.動力粘度，運動粘度,相對粘度;2.V_q/A_-a——V A3.』+u乞+uQt xQx yQu4.5.Ju2dA■A—V2A_Vd 運動慣性力=（V（粘性力）。三.如圖，在流場中取一固定的平行六面體空間，邊長分別為dx、dy、dz，中心A點之速度分量分別為V、V、Vz，密度為P。計算經(jīng)dt時間內流出、流入右、左側面流體質量差值為:Amy_(p+QPdy)(V+巴?)dxdzdt—(p—空空)(V一竺空)dxdzdtQy2y Qy2 Qy2y Qy2=(Vy空+QyQV Q(pV)P a)dxdydzdt_ idxdydzdtQy Qy同理可得:AmxQ(pV)_ ldxdydzdtQxAmzQ(pV)_ldxdydzdtQz~z經(jīng)dt時間六面體內質量的變化量為Amt工程流體力學試題參考答案流動參數(shù)不隨時間變化的流動；粘性底層小于壁面的絕對粗糙度e<a）；絕對壓強、計示壓強（相對壓強、表壓強）、真空度;幾何相似、運動相似、動力相似；a）在水擊發(fā)生處安放蓄能器；b）原管中速度V設計的盡量小些；c）緩慢關閉；d）采用彈性管。

QpAm￡=(p+dt)dxdydz-pdxdydzdt=dxdydzdt由質量守恒原理，應有Am+Am+Am=—Amy z t[Q(pVx)+Q(pVy)+Q(pVz)'dxdydzdt=—空dxdydzdt

Qx Qy Qz Qt化簡整理得:Qp Q(pV)Q(pV) Q(pV)八+ —+ + L=0dxQz四.解(1)QVx=2x+2；QVdxQz四.解(1)QVx=2x+2；QVy=—2x—2Qy竺+塵=2x+2—2x—2=0Qx Qy滿足連續(xù)性方程。(2)QVy=—2y；QVx=—4QV QVw=_( y— x)=—y+2豐0QxQy流動有旋。(3)駐點條件：=x2+2x—4y=x(x+2)—4y=0x=—2xy—2y=—2y(x+1)=0y由y=0代入解得：x=0；x=—2,1由x=—1代入解得：y=—41解得駐點：(0,0);(-2,0);(-1,一才)三點。(4)—申—y申(4)—申—y申二x2y+2xy-2y2+f(x)—=V=2xy+2y+f'(x)=2xy+2ydx y?：f'(x)=0；f(x)=C；令其為0,則:五.解：(1)列x方向動量方程:—F=pq(—Vcos0—V)x vd2F=p——V(Vcos0+V)x4[2=1000X-X0.12X202X+1)4 2二5.36KN射流對葉片沖擊力為5.36KN，向右。(2)選動坐標系，列x方向動量方程，采用相對速度，相對流量—F=pq'(—V'cos0—V')x vKd2Fx=P4(V—u)[(V—u)cos0Fx=P4=1000X-X0.12X(20—12)2X(2+1)4 2二0.86KN射流對葉片沖擊力為0.86KN，向右。六