10 秋船舶专升本流力第一次课外作业 1 第一次课外练习题 一，概念类单选题 每题 2 分,共 30 分 1.流体中声速越大,表明流体越不易被压缩越易被压缩密度越小。 答案：3 2.用控制体上总物理量对时间的导数表示系统内的总物理量对时间的导数， 当强调系统运动时，称为质点导数物质导数系统导数。 答案：1 3.伯努利方程表明不可压缩无粘定常流动沿流线总机械能守恒，但也可推广适用于 可压缩流体的流动，只要加入粘性损耗引起的能量损失.流体密度变化引起的 内能变化.不定常流动引起的惯性力所做的功. 答案：2 4.流线具有持续性瞬时性随机性。 答案：2 5.汽车阻力主要来自后部的尾流,称为尾流阻力形状阻力空气阻力。 答案：3 6.表面有凹坑的高尔夫球比光滑球飞行阻力降低了20%5 倍80%。 答案：1 7.经过 80 多年的研究, 轿车的气动阻力已降到早期汽车的1/54/51/4 左右。 答案：1 8.对一定流体，作用在流层上的粘性切应力决定于相邻两层流体间的 相对速度大小速度梯度两层流体分子的平均距离。 答案：2 9.坐标转换可使有的不定常流变换为定常流，但按运动相对性原理绕流阻力 速度加速度是对等的。 答案：3 10.一点的应力状态表示为一点的应力矢量应力张量应力标量。 答案：2 11.常温常压下,空气的动量扩散系数约为水的动量扩散系数的 55.6 倍50 倍15 倍. 答案：1 12.欲求流体作用在弯曲喷管上的力,可取控制体为包含弯管和流体仅包含弯管 仅包含流体，形式上更为简洁。 答案：3 13.为简化计算，通常将控制面取在流面上流体质点的时间面上与速度矢量相 垂直的位置上。 答案：3 14.沿流线法线方向的伯努利方程反映了单位质量流体的位能、压强势能与离心力作功 动能重力作功 沿流线法线方向的相互转换关系。 答案：2 15.1839 年哈根的三根不同直径、长度的黄铜管定常水流实验，得出处于湍流态的上临界点 的雷诺数为210023004200。 答案：1 二，计算类单选题 每题 4 分,共 20 分 1.园管一维定常流动中，u(x)=2(10-0.3x)m/s,则 x=10m 处，加速度值为8.4 0 10 秋船舶专升本流力第一次课外作业 2 -8.4m/s。 答案：1 2.固定的收缩管前半部向下弯曲,偏转角=30,Ao=0.00636 ,Qo=0.02m/s, Po=395333Pa,Vo3.14=m/s,V3=28.29m/s,则水流对弯曲喷管作用力 F 为: 282.9N2081.7N2100.8N。 答案：3 3.海平面处测得气压表读数为 760 Hg,山顶处测得读数 730 Hg,若空气密度 为 1.2 /m,则山顶高度为313.5m339.7m291.2m。 答案：2 4.一平板重 9.81N，面积 2m，板下涂油，油膜厚 0.5 ，沿 45斜壁以 1m/s 速度滑下，则油的粘度 为1.734101.734100.1734Pas。 答案：3 5. 小型轴向进水,径向出水的混流离心泵入口 d1=30 ,出口 d2=100 ,叶轮宽 b=10 , 出流径向速度 Vn2=3m/s,叶轮转速 n=5000r/min,则出流绝对速度 V 2为: 26.35 m/s 21.15m/s 15.99 m/s。 答案：1 三，计算题 每题 10 分,共 50 分 1， 两无限大平行平板， 保持两板的间距= 0.4 mm。 板间充满锭子油， 粘度为= 0.01Pas， 密度为= 800 kg / m 3。若下板固定，上板以 u = 0.8 m/s 的速度滑移，设油内沿板 垂直方向 y 的速度 u (y)为线性分布，试求： (1) 锭子油运动的粘度；(2) 上下板的粘性切应力1、2 。 提示：用牛顿粘性定侓求解，速度梯度取平均值。 答： = 1.2510 5 m2/s, 1=2 = 30N/m2。 解：(1 ) /sm1025 . 1 kg/m800 /smkg0.01 25- 3 = （2）沿垂直方向（y 轴）速度梯度保持常数， / 21 u dy du = (0.01Ns / m2)(0. 9m/s)/ /(0.310 -3m)=30N/m2 2， 设平面不定常流动的速度分布为 u = x + t， v = - y + t， 在 t = 0时刻流体质点 A位于点(1,1). 试求（1）质点 A 的迹线方程， （2）t=0 时刻过点（1, 1）的流线方程并与迹线作比较。 答：1 )2( ; 1212 ) 1 (=+= xyteytex tt ， 解： （1）由, 1, d d 1 =+=teCxtx t x t t = 0 时 x = 1, C 1 = 2 由1)()d(, d d 222 +=+=+=+= teCCeteectteeyty t y tttttt t = 0 时 y = 1, C2 = 2, 迹线方程为 x = 2et - t 1, y = 2 e t + t 1 以上是一阶常微分方程的一种解法,也可以如下解法: u=dx/dt=x+t, du/dt=d(x+t)/dt=dx/dt+1=x+t+1 10 秋船舶专升本流力第一次课外作业 3 =+dttxtxd) 1/()(, (x+t+1)+ C=t, tctx eee= +)1ln( ,即 x+t+1= t e/e c= C1t e, x= C1 t e-t-1. 同理,v=dy/dt=-y+t, dv/dt=d(-y+t)/dt= -dy/dt+1=y-t+1= -(-y+t-1) =+dttytyd) 1(/ )(,(-y+t-1)- C=-t, y= C2 t e+t-1, t = 0 时, x = 1, C 1 = 2, x= 2 t e-t-1; y = 1, C2 = 2, y= 2 t e+t-1. (2 ) 由 ty y tx x + = + dd ，(x+t)- C=-ln(-y+t),（x + t）(- y + t ) = C , t = 0 时 x = y = 1，C = - 1, 此时的流线方程为 x y = 1 3， 试判断下列各二维流场中的速度分布是否满足不可压缩流体连续性条件： (1) u = x2+2x-4y, v = -2xy-2y; (2) u = x2+xy-y2, v = x2+y2 ; (3) u = x t +2y, v = x t 2-y t ; (4) u = x t2, v=xyt+y2 . 提示：按0= + = y v x u v判断 答： （1）满足， （2）不满足， （3）满足， （4）不满足 解： （1）0)22()22(=+= + xx y v x u ，满足不可压缩流体连续性条件。 （2）02)2(+= + yyx y v x u ，不满足。 （3）0)(=+= + tt y v x u ，满足。 （4）0)2( 2 += + xtt y v x u ，不满足。 4，集流器通过离心式风机从大气中吸取空气，在 d = 200 mm 的流通管壁上接单管测压计到 一水槽内，如 P.158 图 BP4.3.4 所示。若水面上升高度为 h = 250 mm ，试求集流器中的 空气流量Q，空气密度为=1.29 kg/m 3, 取水的密度 1 =1000 kg/m 3。 提示:取无穷远处为参考点;集流器壁测压管口的压强为负压强; 答：Q =1.94 m/s 解：取无穷远处为参考点列伯努利方程，且对静止大气 V= 0, p= 0 /2, 0 22 22 pV g p g V g p g V =+=+ 10 秋船舶专升本流力第一次课外作业 4 单管测压计测得 p = -1g h m/s61.7000/1.29)(0.25m)(12(9.81m/s/2 2 1 =ghV /sm1.94(0.2m) 4 (61.7m/s) 4 322 =dVVAQ 5. 一股厚度为 h = 2 cm 的平面水流以速度 V = 10 m/s 冲击到对称的后弯曲二维导流片上， 流出导流片时速度与水平线夹角为= 45试求下面两种情况射流对单位宽度导流片的 作用力F和 F ： （1）导流片固定（U = 0） ； （2）导流片以 U =4 m/s 速度后退。 提示:先建立固定控制体(包围三支射流)和坐标系,然后与 BP4.17 类似的方法求解; 将坐标系固结在导流片上一起运动,用相对速度求解;取水的密度=1000 kg/m. 答： ，F =5.374 kN，F=1.344 kN 解： （1）建立包围入流和两股出流的控制体，及入流方向为 x 轴的坐标系。由于射流 处于大气压环境中，沿流线速度不变 V1 = V2 = V 。由连续性方程及对称性 h1 = h2 = 0.5h。 设作用力沿 x 轴方向（由对称性，垂直方向合力为零） ，由 x 方向的动量方程 2V（0.5h）(-V )cos30-VhV= -F F =V 2h (1+cos30) = (10 3 kg/m3) (12 m/s)2 (0.02 m) (1+0.866) =5.374 kN (2) 在匀速运动控制体动量方程中 Vr = V-U = (12 m/s) - (6 m/s) = 6m/s F= 2 r Vh (1 + cos30) = (5.374 kN) (6/12)2 = 1.344 kN