哈尔滨工程大学考研真题（流体力学部分） 哈尔滨工程大学考研真题一、简要说明以下各种力产生的缘由、求解思路及表达式1、 沿程阻力 2、形态阻力 3、惯性阻力 4、机翼升力 5、湍流应力二、图示水箱1中的水经光滑无阻力的圆孔口水平射出，冲到一平板上平板封盖着另一水箱2的孔口，水箱1中水位高度为h1，水箱2 的水位高度为h2，两孔口中心重合，而且直径d1?d2/2假设射流的形态时对称的，冲击到平板后转向平行于平板的方向，并向四周匀称流出假定流淌是无粘性不行压缩定常的，平板和水质量力不计当确定h1和水的密度?时，求保持平板封盖住水箱2的孔口时h2的最大值三、工程中常用文丘里管测量管路中水的流量管路和收缩管段截面积分别为S1、S2，水的密度和U型测压计中液体的密度分别为?、?m，且???m假设不计水的粘性，试导出倾斜管路中水的流量Q与测压计中液体的高度差读数h之间的关系式四、设在平面直角域中点A〔a，b〕处放着一个强度为Q的平面点源，x?0,y?0是半无限固体壁面，远方压力为??试求： 1. 平面流淌复势W(z)； 2. 壁面上流体的速度分布；3. 壁面x?0上流体的压力分布五、两块无限长二维平行平板如下图，其间充溢两种密度和粘性系数分别为?1,?2和?1,?2的液体，高度分别为h1，h2。
确定下板静止，上板以速度U向右运动，全流场应力一样，不计重力，流体运动为层流试求流场中的速度分布六、圆球在静水中释放后上浮，圆球的半径为a，水和圆球的密度分别为?w,?m忽视水的粘性，试求圆球上浮运动之距离随时间的改变规律 标准答案 一、〔分析〕考察学生对流体力学中出现的专业中常用的有关力的驾驭程度 1、沿程阻力：管道壁面粘性摩擦和粗糙度引起的阻力表达为圆管沿程阻力系数， ?hf??lV d2g2、形态阻力：由于粘性和流淌分别产生的压力沿流淌方向投影的合力求得压力后积分或试验测得，Dp???pncos?ds或CD?sD1?U2A023、惯性阻力：非定常运动变更流体的惯性引起的阻力表达为附加质量????????0s0??0ds ?n4、机翼升力：源于速度环量，而环量来源于流体粘性、形态和攻角，L??V???B????ui?uj? 5、湍流应力：源于湍流脉动运动建立湍流模型，pij二、〔分析〕考察学生利用所学的学问，利用动量方程、伯努利积分解决实际问题的实力，同时在求解过程中要引入简化，考察学生处理工程问题中忽视次要因素解决困难问题的实力 〔1〕水箱1出口速度v：从自由面至出口列伯努利方程，知paV2?h1?? ??2gpa可得V?2gh1 〔2〕水箱1出口流量：Q?(3) 水流冲击平板：取水箱1出口截面与平板左侧之间的水为限制体，设平板对水流的作用力为F1,沿出口轴线方向列动量方程，有F1??QV?d124VF1与平板右侧受水箱2的静压力合力相等，即?QV??gh2将Q、V带入上式得到h2??d124h1。
2三、〔分析〕利用连续方程、伯努利积分，同时考察学生敏捷理解和应用文丘里管的实力 〔1〕管内流速：沿截面1-1和2-2中心线列伯努利方程，有p1V21p2V22z1???z2???g2g?g2gV22?V21p?p??z1?1??z2?2?2g?g??g?〔2〕连续性方程：V1S1?V2S2〔3〕等压面：设截面2-2中点与U型管高位液面的高度差为l，因U型管内低位波面出的水平面为等压面，在该水平面管内压力相等，即p1??g??l??z1?z2??h???p2??gl??mghp1?p2??g?z1?z2????m???gh联立以上三个方程得管内体积流量?S12S22??m??Q??22gh 2??S1?S2??四、〔分析〕运动于水外表的船舶水动力性能计算常用到映像法，船舶与海洋工程流体动力学课程讲解并描述中也适时的灌输有关观点，此题综合考察学生对有关映像法的理解和敏捷应用、伯努利积分、压力合力求解根本思路的驾驭程度 〔1〕复势：W?z??〔2〕速度分布：由Q ln?Z?a?bi??ln?Z?a?bi??ln?Z?a?bi??ln?Z?a?bi?????2?idWQ?1111??u?vi??????知 dZ2??Z?a?biZ?a?biZ?a?biZ?a?bi?壁面y?0上的速度分布为?Q?x?ax?au????,v?0 2222?????x?a??b?x?a??b?壁面x=0上的速度分布为?Q?y?by?bv????,u?0 2222?????y?b??x?y?b??x?〔3〕压力分布：利用伯努利积分得沿壁面x=0的压力分布为?12?Q?y?by?bp?p0??v?p0???? 22222??22???y?b??x?y?b??x?22五、〔分析〕考察学生驾驭纳威尔——斯托克思方程的程度，因涉及到两相流，由必须的难度〔1〕全流场中满意NS方程：??u?v??V?0???0 (1)?x?y??2v?2v??v?v1?pu?v???v?2?2? 〔2〕 ?x?yp?y??x?y?〔2〕边界条件：y?h1?h2:u1?U,v1?0y?h2:u1?u2?1du1du??22 dydyy?0:u2?0,v2?0〔3〕方程简化：由边界条件知流场中y方向的运动速度v=0，所以方程〔2〕成为?p?0，即p=C(x).因为全?y流场应力一样，有?p?0，p=const。
另外，平板无限大或从边界条件看出流淌与x无关，?x即u=u〔y〕所以方程〔1〕简化为d2u?0 2dy积分得u1?C1y+C2 ?h2?y?h? 1?h2u2?D1y+D2 ?0?y?h2?〔4〕确定积分常数：式〔8〕和〔9〕的积分常数由边界条件确定 由〔3〕得 C1?h1?h2??C2?U 由〔4〕得 C1h2?C2?D1h2+D2 由〔5〕得?1C1??2D1 由〔6〕得D2?0 解出常数：C1??2U(???2)h2U?1U,C2?1,C1?,D2?0?2h1??1h2?2h1??1h2?2h1??1h2〔5〕速度分布：将积分常数代入可得速度分布为u1?U[?2y??1h1??2h2],(h2?y?h1?h2)?2h1??1h2u1??1Uy,?2h1??1h2(0?y?h2)六、〔分析〕考察学生对惯性力的理解，物体在流体中运动和在真空中运动的最根本区分就是流体中由附加惯性力考察学生对附加惯性力、附加质量的驾驭程度取大地坐标z轴垂直向上，原点位于圆球静止时的圆心处质量为m的圆球在浮力F和重力G的作用下向上加速运动满意运动方程?(t)?F?G (m??)?z其中??234?a?w为圆球的附加质量，浮力F??w?a3。
上式可得 3344?4?33????a??z???a??M?a3Mw??33?3?2??2?M???(wZ)g2?M??w??0，积分上式可得： 利用初始条件：t=0时z??zZ(t)?(?w??M)gt22?M??w哈尔滨工程大学考研真题 一、简答题1、 志向流体与粘性流体压力的异同； 2、 志向流体； 3、 摩擦阻力4、 边界层产生分别的条件；5、 库塔-如科夫斯基〔K-J〕假设： 6、 Pandle混合长度理论的根本思想： 二、 判定题1、 平面进展波自由外表的色散关系是??kg，其中?为圆频率，k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简单离体 4、 粘性流体的运动必须是有旋的5、 翼型、有效攻角和来流速度一样的状况下，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、 一无限水深平面进展波以速度10m/s移动，它的波长和周期分别为64m，6.4s 三、 长为L，半径为r0的圆柱以速度U0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匀称分布，均为A点的压力求流体作用于圆柱体的形态阻力假设圆柱可视为无限长圆柱体处理。
四、 明渠中水定常地流过闸门A，假定1，2截面流淌匀称，流体志向，压力听从静止流体的压力分布规律确定h1,h2,u1，水的密度?和大气压力p0，求流体作用于单位宽大闸门上的作用力F五、 设平板层流边界层内的速度分布为u?U0sin?2?????，其中U0为主流速度，2????y?，利用平板动量积分方程?为边界层厚度d???求边界层厚度??x?表达式 2dx?U022六、 确定平面不行压缩流体的速度分布为u=2xy+x, v?x?y?y〔1〕求过〔1，1〕点的流线；〔2〕问该流淌是否无旋，假设无旋求速度势 标准答案：一、 考察学生对根本概念的驾驭程度，重点在于对概念的理解，意思完全表达清晰即可得分1、 志向流体的压力是唯一的外表力，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：忽视流体的粘性时粘性流体的压力就蜕化为志向流体的压力；2、 当动力粘性系数很小，或速度改变率很小时，流体的剪应力很小，与重力、惯性力等相比可以忽视不计，这种忽视剪应力的流体成为志向流体志向流体是为处理问题便利而人为引入的志向模型，真实的流体都是有粘性的3、 当物体与流体有相对运动时与流体解除的物体外表要受到流体剪应力作用，剪应力的合力成为摩擦阻力；4、 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、 在志向流体假设下流体流过平板〔或机翼等〕时，首尾端点速度肯定值为无穷大，与实际流淌不符，为在志向流体假设下模拟真实流淌，库塔-如何夫斯基提出假设：在平板〔或机翼等〕有攻角绕流中，必须存在速度环量，其大小恰好能使反面的驻点移至后缘，使后缘端点的速度保持为有限值，这一假设就是闻名的K-J假设。
6、 将湍流中微团的脉动与气体分子的运动相比较 二、〔分析〕考察学生对粘性流体运动根本特征、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驾驭程度1错2错3对4对5对6对 三、〔分析〕形态阻力是船舶阻力成分之一该题属发挥题，具有必须的难度综合利用了沿圆柱外表压力分布、形态阻力概念、压力沿物体外表积分来求合力的学问，考察学生敏捷运用所学学问解决问题的实力题中圆柱受到的形态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外表压力分布公式为p?p0??U022(1?4sin2?)故未离体流体域压力合力在x方向投影值的大小为3?2px?L??2212pcos??r0d??L?U?(1?4sin2?)cos??r0d?2?23?Lr0?U02433?2Lr0?U02?[sin??sin?]??2233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3pA?P0??U022那么离体后压力合力在x方向的投影值的大小为p?x?pA?2r0L?3?U02?2r0L?3Lr0?U022圆柱的形态阻力大小值为p?px?p?x??8Lr0?U023方向与运动方向相反。
四、〔分析〕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驾驭程度 由质量守恒知u1h1?u2h2得h2?u1h1 〔1〕 u2取图中单位厚度封闭曲线为限制体，对限制体利用动量方程得(p0??h1h2)h1?(p0??2)h2?F???u12h1??u2h2 22h1hh)h1?(p0??2)h2??u12h1??。