哈尔滨工程大学船舶考研资料

1、哈尔滨工程大学船舶力学2007考研真题流体力学部分一、 简答题（考察学生对基本概念的掌握程度，重点在于对概念的理解，意思完全表达清楚即可得）1、 理想流体与粘性流体压力的异同；理想流体的压力是唯一的表面力，作用力的大小与方向无关，方向垂直于作用面并指向内法线方向；粘性流体压力是三个主应力的算术平均值的负值：忽略流体的粘性时粘性流体的压力就蜕化为理想流体的压力；2、 理想流体；当动力粘性系数很小，或速度变化率很小时，流体的剪应力很小，与重力、惯性力等相比可以忽略不计，这种忽略剪应力的流体成为理想流体。理想流体是为处理问题方便而人为引入的理想模型，真实的流体都是有粘性的。3、 摩擦阻力当物体与流体

2、有相对运动时与流体解除的物体表面要受到流体剪应力作用，剪应力的合力成为摩擦阻力；4、 边界层产生分离的条件；有两个条件：存在逆压梯度区；壁面及粘性对流体的阻滞作用5、 库塔-如科夫斯基（K-J）假设：在理想流体假设下流体流过平板（或机翼等）时，首尾端点速度绝对值为无穷大，与实际流动不符，为在理想流体假设下模拟真实流动，库塔-如何夫斯基提出假设：在平板（或机翼等）有攻角绕流中，一定存在速度环量，其大小恰好能使背面的驻点移至后缘，使后缘端点的速度保持为有限值，这一假设就是著名的K-J假设。6、 Pandle混合长度理论的基本思想：将湍流中微团的脉动与气体分子的运动相比拟。二、 判断题（考察学生对粘

3、性流体运动基本特征、边界层离体、有旋及无旋运动定义、行进波有关内容的理解和掌握程度。）1、 平面进行波自由表面的色散关系是，其中为圆频率，为波数2、 作圆周运动的流体，其运动是有旋的3、 层流边界层较湍流边界层更容易离体4、 粘性流体的运动一定是有旋的5、 翼型、有效攻角和来流速度相同的情况下，有限翼展机翼和无限翼展机翼相比，其升力减小阻力增加6、 一无限水深平面进行波以速度10m/s移动，它的波长和周期分别为64m，6.4s。 答案：1错2错3对4对5对6对三、 长为L，半径为的圆柱以速度在静止流体中作匀速直线运动。不计流体的质量力，设离体点近似为A、B点,且离体后漩涡区内压力近似为均匀分布

4、，均为A点的压力。求流体作用于圆柱体的形状阻力。假设圆柱可视为无限长圆柱体处理。形状阻力是船舶阻力成分之一。该题属发挥题，具有一定的难度。综合利用了沿圆柱表面压力分布、形状阻力概念、压力沿物体表面积分来求合力的知识，考察学生灵活运用所学知识解决问题的能力。题中圆柱受到的形状阻力分为发生离体和未发生离体两个流体域压力合力沿运动相反方向的投影。未发生离体时圆柱表面压力分布公式为故未离体流体域压力合力在x方向投影值的大小为因离体流体域中作用于圆柱面的压力均为A点压力，由（1）式得则离体后压力合力在x方向的投影值的大小为圆柱的形状阻力大小值为方向与运动方向相反。四、 明渠中水定常地流过闸门A，假定1，

5、2截面流动均匀，流体理想，压力服从静止流体的压力分布规律。已知，水的密度和大气压力，求流体作用于单位宽大闸门上的作用力F。该题用到定常运动的动量方程、静止流体中的压力分布及平板受力公式、连续方程，考察学生对上述内容的掌握程度。由质量守恒知得 （1）取图中单位厚度封闭曲线为控制体，对控制体利用动量方程得将（1）式代入上式整理得得平板受到的作用力大小为五、 设平板层流边界层内的速度分布为，其中为主流速度，为边界层厚度。利用平板动量积分方程求边界层厚度表达式。边界层动量方程表达式简捷，工程实用性强。通过该题考察学生针对不同的速度分布灵活应用方程的能力。损失厚度为 （1）由剪应力公式得到壁面剪应力为将

6、（1）式和（2）式代入平板动量方程得解得边界层厚度为 六、 已知平面不可压缩流体的速度分布为u=2xy+x, （1）求过（1，1）点的流线；（2）问该流动是否无旋，若无旋求速度势。该题给出的速度分布较复杂，很难用流线方程求出流线。但当流场中存在流函数时，可以利用流函数与流线之间的关系求出流线。该题考察学生对流函数、速度势、有旋运动。无旋运动的掌握程度。（1）流函数为将（1，1）代入上式得出过（1，1）点的流线为（2）速度旋度为即运动无旋，存在速度势，速度势为结构力学部分一、利用梁的弯曲要素表计算下图中梁的中点挠度并画弯矩图与剪力图。已知。梁的断面惯性矩为I。解：将梁化为两端自由支持的形式，如下

7、图所示，查弯矩要素表，有计及，由上式可得。梁的弯矩图及剪力图可用叠加法画出二、将下图中之杆系简化为具有弹性固定端之单跨梁，求出弹性固定端及弹性支座的柔性系数。已知各杆的长度均为,断面惯性矩均为I，.解：（1）在此杆系结构中，杆4-1-5与梁1-2交叉且不受外载荷，可化为弹性支座。杆3-2及2-6与梁1-2在同一平面内，且不受外载，可化为弹性固定端。 （2）为求杆4-1-5作为弹性支座的柔性系数，考虑杆4-1-5在节点1处受集中力P作用，计算1处的挠度从而得（3）为求杆3-2及2-6作为弹性固定端的柔性系数，考虑上图中的刚架在节点2受集中力矩M，并计算节点2处的转角。（4） （5）解之得 为计算

8、节点2的转角，考虑杆2-3，得故弹性固定端的柔性系数为（4）此弹性固定端的柔性系数亦可通过对杆3-2及杆2-6形成的弹性固定端的刚性系数及来求。对杆3-2有对杆2-6，有故 所以杆3-2及2-6形成的弹性固定端的柔性系数为三、试用位移法解图中复杂刚架，画出杆件的弯矩图，已知各杆的长度均为,断面惯性矩均为I，解：（1）确定未知数：此结构为不可动节点的刚架，有5个节点，其中1、4为刚性固定，故只有节点2、3、5可发生转角，所以未知数为三个：，需在节点2，3，5处列弯矩平衡方程式。(2)列出节点弯矩平衡方程式：节点2处： （1）节点3处：（2）节点5处： （3）式中， 代入（1）、（2）、（3）式中

9、，并整理后得(3)解方程式，求出未知转角,(4)计算各杆的杆端弯矩：，可见，各节点弯矩全部平衡。（5）画杆2-3及3-5的弯矩图四、用最小功原理解下图中曲杆，求出杆弹性支座端的挠度及固定断面的弯矩。已知弹性支座的柔性系数. 解：由于此曲杆为一次静不定，故可以弹性支座的支反力R为未知数，再用的关系求解。计算时应变能V包括曲杆本身的应变能及弹性支座的应变能两部分。所以有先计算，假定只计曲杆的弯曲应变能，写出曲杆中任意断面弯矩的式子：于是 再计算故联立以上几式可得由此解得 于是弹性支座的挠度为 固定断面的弯矩为式中负号表示弯矩的方向与图示相反。五、 六、一矩形船底板，四周刚性固定，几何尺寸a=50cm,b=200cm,板厚t=1cm,受均布横荷重。（1）求该板长边中点及