同济大学-流体力学考试题2008-2009(A)标准答案

同济大学课程考核试卷（A卷）
2008 — 2009 学年第 1 学期命题教师签名：审核教师签名：
课号：190047课名：流体力学考试：
此卷选为：期中考试( )、期终考试(√ )、重考( )试卷
年级专业学号姓名得分
一）选择题（30分）
1．从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体_ __。

A. 能承受拉力，平衡时不能承受切应力。

B. 不能承受拉力，平衡时能承受切应力。

D. 能承受拉力，平衡时也能承受切应力。

2. 按连续介质概念，流体质点是指。

A. 流体的分子。

B. 流体内的固体颗粒。

C. 几何的点。

3．液体的粘性主要来自于液体_______。

A. 分子的热运动
C. 易变形性
D. 抗拒变形的能力
4．定常流动中，流体质点的加速度。

A .等于零 B. 等于常数
C. 随时间变化而变化
5．流体作无旋运动的特征是。

A．所有流线都是直线B．所有迹线都是直线
C．任意流体元的角变形为零
6．沿流线成立的伯努利方程的限制条件不包含__ ___。

A．不可压缩流体B．无粘流体
C．定常流动
7．运用沿总流的伯努利方程时所选取的两个断面之间。

A. 可以是任何断面
B. 必须是缓变流断面
D. 之间必须是缓变流
8．一维流动的连续性方程VA = C 成立的必要条件是。

A. 理想流体
B. 粘性流体
C.可压缩流体
9．圆管内的流动为层流时，沿程阻力与平均速度的次方成正比。

B．1.5
C．1.75 D．2
10．两根直径不同的圆管，在流动雷诺数Re相等时，它们的沿程损失系数 。

A.一定不相等
B. 可能相等
C. 粗管的一定比细管的大
D. 粗管的一定比细管的小
11．湍流附加切应力是由于而产生的。

A．分子的内聚力B．分子间的动量交换
C．重力
12．边界层内的流动特点之一是。

A．粘性力比惯性力重要
C．压强变化可以忽略D．流动速度比外部势流小
13.边界层的流动分离发生于。

A．物体后部B．零压梯度区
D.后駐点
14．欧拉数Eu代表的是之比。

B. 惯性力与重力
C. 惯性力与表面张力
D. 惯性力与粘性力
15．汽车高速行驶时所受到的阻力主要来至于。

A．汽车表面的摩擦阻力B．地面的摩擦阻力
C. 空气对车头部的碰撞
二）简答题（15分）
1．计算流体力学的定义？
是以数值离散方法为数学基础，借助于计算机求解描述流体运动的基本方程，研究流体运动规律的学科。

2. 计算流体力学的特点？
给出流体运动区域内的离散解，而不是解析解。

它的发展与计算机技术的发展直接相关。

若物理问题的数学提法（包括数学方程及其相应的边界条件）是正确的，则可在较广法的流动参数范围内研究流体力学问题，且能给出流场参数的定量结果。

3. 偏微分方程的有限差分方法基本思想？
使用离散的、只含有限个未知数的差分方程去近似代替连续变量的微分方程及边值条件，
并将相应的差分方程解作为(初)边值问题的近似解。

4. 计算流体力学的求解过程？
三）计算题、： （55分）
1、已知速度场 2xy u = 331y v -= xy w =。

试确定： 1） 属几维流场；
2） 是否是不可压缩流动；
3） 点（1，2，3）处的加速度。

（10分）
答： （1） 属三维流场 2y x u =∂∂ 2y y v -=∂∂ 0=∂∂z
w （2） 不可压缩流动
2200u v w y y x y z ∂∂∂++=-+=∂∂∂ （3）点（1，2，3）处的加速度。

316)2)(31(322=-+=∂∂+∂∂+∂∂=xy y y xy z u w y u v x u u
a x 332))(31()0(232=--+=∂∂+∂∂+∂∂=y y xy z v w y v v x v u
a y 3
16388)31(32=-=-+=∂∂+∂∂+∂∂=x y y xy z w w y w v x w u a z
2、图示空气喷管吸水装置。

截面A 1=15mm 2, A 2=60mm 2, h = 0.9m ，空气的密度为3/25.1m kg =ρ，水的密度3/1000m kg =ρ。

为使容器中的水被吸入喷管内，试求喷管内最小空气流量Q 。

（15分）
3) gh p p a '
1ρ+=
s m A V Q /00184.010152.1233611=⨯⨯
==-
3、 低速管路层流流动中，流量Q 是管路直径d 、流体粘度μ以及沿单位长度管路上的压降dp dx 的函数，即dp Q=f d,,dx μ⎛⎫ ⎪⎝
⎭。

请利用π定理，求出函数f 的简单表达式。

（15分）
答：
4、试根据模型潜艇在风洞中的试验来推算实际潜艇航行时的有关数据。

设模型与实艇的比例为1/10，风洞内的压强为20个大气压。

当风洞的风速为12/m s 时，测得的模型阻力为20N 。

试求：
1）对应这一状态的实艇航速为多少？
2）在这一航速下推进实艇所需要的功率
已知： 1）常温常压下 621.14610m /s ν-=⨯水 521.5210m /s ν-=⨯空气 ，
31.226/kg m ρ=
2）不同压强下空气密度比为21
20ρρ= （15分）
答：
风洞中空气为等温压缩
1）求对应状态的实艇航速
潜艇试验区雷诺数相等
实际潜艇的航速为1.81/m s
2) 求在航速下推进实艇所需的功率
动力相似时，实艇与模型艇的阻力系数相等
实艇所需的功率 11.134 1.8120.15P Fv kW ==⨯=。