哈工大流体力学试卷

哈尔滨工业大学二OO四年秋季学期工程流体力学试题题号总 分分数解答下列概念或问题（15分）1.恒定流动水力粗糙管压强的表示方法两流动力学相似条件减弱水击强度的措施填空（10分）1•流体粘度的表示方法有（ ）粘度、（ ）粘度和（ ）粘度。TOC\o"1-5"\h\z断面平均流速表达式V=（ ）；时均流速表达式u=（ ）。—两维流动y方向的速度为u二f（t,x,y），在欧拉法中y方向的加速度为a=（）。y y动量修正因数（系数）的定义式Q=（ ）0雷诺数R=（ ）,其物理意义为（ ）。e试推求直角坐标系下流体的连续性微分方程。（15分）已知平面不可压缩流体流动的流速为u二x2+2x-4y,u=-2xy-2y（20分）x y检查流动是否连续；检查流动是否有旋；求流场驻点位置；求流函数。水射流以20m/s的速度从直径d二100mm的喷口射出，冲击一对称叶片，叶片角度。二45,求： （20分）当叶片不动时射流对叶片的冲击力；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。==100m，=30。（20第（五）题图六.求如图所示管路系统中的输水流量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 阀分）第（六）题图.1.2.3.4.5.二.1.动力粘度，运动粘度,相对粘度;2.V_q/A_-a——V A3.』.1.2.3.4.5.二.1.动力粘度，运动粘度,相对粘度;2.V_q/A_-a——V A3.』+u乞+uQt xQx yQu4.5.Ju2dA■A—V2A_Vd 运动惯性力=（V（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V、V、Vz，密度为P。计算经dt时间内流出、流入右、左侧面流体质量差值为: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经dt时间六面体内质量的变化量为Amt工程流体力学试题参考答案流动参数不随时间变化的流动；粘性底层小于壁面的绝对粗糙度e<a）；绝对压强、计示压强（相对压强、表压强）、真空度;几何相似、运动相似、动力相似；a）在水击发生处安放蓄能器；b）原管中速度V设计的尽量小些；c）缓慢关闭；d）采用弹性管。

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

Qx Qy Qz Qt化简整理得: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+尘=2x+2—2x—2=0Qx Qy满足连续性方程。(2)QVy=—2y；QVx=—4QV QVw=_( y— x)=—y+2丰0QxQy流动有旋。(3)驻点条件：=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解得驻点：(0,0);(-2,0);(-1,一才)三点。(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；令其为0,则:五.解：(1)列x方向动量方程:—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—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射流对叶片冲击力为0.86KN，向右。六