江蘇科技大學蘇州理工學院

2014-2015學年第一學期

《船舶流體力學》A卷

總

題號—-三四五六分

得分

一、填空題（把正確答案填在空格處）（每題2分，共20

分）

1.牛頓流休與非牛頓流體的區(qū)分標準為是否滿足牛頓內(nèi)摩擦定律。

2.等壓面的數(shù)學表達式即=0或fdx+fdy+f.dz=0

Q|T>xy

卦

3.用歐拉法研究流體的運動，B為流體的某物理量，口稱為當?shù)貙?shù)，它反映流場的

定常性性：□稱為遷移導數(shù)，它反映流場的均勻性性。

4.在定常均勻流動中，流線和跡線重合。

5.速度勢函數(shù)存在與無旋流動中。

6.已知有旋流動的速度場為口，則流體的旋轉角速度等于口

7.已知粘性流體運動場中某一點處有：口，則該點處的粘性流體壓力口為口

8.繞圓柱體無環(huán)量流動的速度勢.等速直線流..偶.疊加的速度勢。

9.粘性力相似的判別準則數(shù)是：雷諾數(shù)。

10.水力粗糙管是指：粘性底層厚度小于管的絕對粗糙度。

二、根據(jù)要求回答下列各題（每題6分，共30分）

1.流函數(shù)的性質(zhì)。

答：（1）流函數(shù)的等值線是流線；（2分）

（2）兩點流函數(shù)之差等于通過其連線的體積流量；（1分）

（3）不可壓平面無旋流動的流函數(shù)材是調(diào)和函數(shù)；（1分）

（4）流函數(shù)具有直加性。（I分）

2.速度場變形速率和平均旋轉角速度的表達式。

答：速度變形速率：；；（2分）

1m、/八八、

4,，=￡"=彳（干+?。?分）

2dydz

1（dv.）1（dvxdvzA1（3匕。八）s八、

21/dz）21azdx）'2（&dy

3.絕對壓強、相對壓強和真空度的定義以及他們之間的關系？

答：為絕對壓強，它的值大于或等于0,為真空。（2分）

為相對壓力。為表壓力或測壓計壓力，

即高出大氣壓的壓力，（2分）

稱為真空度，表示低于大氣壓的壓力值，就是真空。（2分）

4,寫出口方程的表達式，并說明方程中各項物理意義

答：（2分）

（1）非定常引起的局部慣性力（2）非均勻弓起的變位慣性（3）質(zhì)量力

（4）粘流壓力合力（5）粘性切向應力（6）粘性附加法向應力

5.理想流體的表面力有哪些，其特性？粘性流體的表面力有

哪些？

答：理想流體的表面力：法向應力。（2分）

特性：（1）壓力是唯一的表面力，指向作用面的內(nèi)法線方向；（1分）

（2）壓力的大小只是位置和時間的函數(shù)，與作用面的方位無關。（1分）

粘性流體的表面力：、法向應力和切向應力。（2分）

三、計算題（本大題共四小題，總計50分）

1、（本小題10分）有閘門如圖所

示，其圓心角口，轉軸位于水面上。已知間門寬度為口，半徑為口，試求間門上

靜水總壓力的大小以及作用線的方向

p'x=PSf^x=PS-RsinaRsinaB=1323W（方向向右）（3分）

V=—^R2B-0.5RcosaRsina8=11.046/n3

360

&=pgV=1000x9.8x11=107.8^

（方向向上）（4分）

F=^Fx+Fz=170.66kN

0=arctan—=arctan0.8

4（3分）

<9=39.7

2.（本小題15分）已知平面不可壓縮流體運動的速度場為:

u--2ay,v=-2axa為數(shù)。

（1）求流函數(shù)%

（2）是否有旋流？若流動無旋，求速度勢；

（3）求過（1,2）點的流線方程；

（4）求單位時間內(nèi)通過A（1,2）和B（2,5）兩點連線的體枳流量

解：

（1），故存在流函數(shù)（2分）

22

什=j-vhdx+vvdy=jlaxdx-2aydy=a（x-y）+c（2分）

（2），故流動無旋（2分）

（p=j+vydy=j-laydx-laxdy=-2axy+c（2分）

（3）,故過（1,2）點

的流線方程為：

（4分）

（4）〃］（25）=。⑵-5?）=—21。

夕="（1.2）一-|（2.5）=18。?！赶?匕2.5），|。,2）=一18。（3分）

3.（本小題10分）有一^水平輸油管道,

已知管徑口，石油的密度口，管中通過的石油流量為口，輸油管裝設水銀壓差

計，水銀密度為口，不計水頭損失，試確定壓差計中水銀面的高度差。

□,□（2分）

0+a+日=0+4+或

（3分）

Pg2gpg2g

0-〃2=（〃"-（3分）

M==旦Z=O.O15，〃

（2分）

Pi.8Ph2g

4.（本小題15分）如圖所示，將一光滑平

板放置在自由射流中，與水流軸線垂直，平板截走流量口，其余部分偏轉e角。

已知來流口，截走口。求射流對平板的作用力以及偏轉角。角。（水流重力不計

）

V.Q

解：建立坐標系，選取控制體（1分）

設射流對平板的作用力分別為水平方向□和垂直方向口，（1分）

由動量方程：