工程流体力学试题八.doc

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1、三、说明下列概念（共20分）1.静力学基本方程式及其物理意义和几何意义是什么？（4分）答：静力学基本方程式（1分）物理意义：在重力作用下的连续均质不可压缩静止流体中，各点单位重量流体的总势能保持不变，（1.5分）几何意义：在重力作用下的连续均质不可压缩静止流体中，静水头线和计示静水头线均为水平线。（1.5分）2.流体动力粘度和运动粘度（4分）答：动力粘度：单位速度梯度时内摩擦力的大小（1分）（1分）运动粘度：动力粘度和流体密度的比值（1分）。（1分）3.断面平均流速和时间平均流速（4分）答：流经有效截面的体积流量除以有效截

2、面积而得到的商（2分）在某一时间间隔内，以某平均速度流经微小过流断面的流体体积与以真实速度流经此微小过流断面的流体体积相等，该平均速度称为时间平均流速（2分）4层流、紊流（4分）答：层流：定向的恒定流动（2分）紊流：不定向混杂的流动（2分）5.普朗特激波公式及意义：（4分）答:普朗特激波公式或（2分）意义:建立了正激波前后气流速度之间的关系，即正激波前后速度系数乘积是1。由于正激波来流速度为超声速，正激波后必为亚声速。（2分）四、推求流体静平衡微分方程（15分）解：在静止流体中取如图所示微小六面体。设其中心点的密度为，压强

3、为，所受质量力为。由于压强分布是空间坐标的连续函数：，那么点上的静压强为：（5分）以方向为例，列力的平衡方程式：表面力：（1分）质量力：（1分）根据有（1分）（1分）（2分）同理，考虑y，z方向，可得：上式即为流体平衡微分方程（4分）五、说明静止流体对曲面壁总作用力的计算方法（15分）解;作用在微分面积上的压力：（2分）因作用在曲面上的总压力为空间力系问题，为便于分析，拟采用理论力学中的分解概念将其分解为水平分力和垂直分力求解。1．水平分力:因为（5分）结论：作用在曲面上的水平分力等于受压面形心处的相对压强与其在垂直坐标面

4、的投影面积的乘积。（1.5分）2．垂直分力:由（5分）式中：为曲面上的液柱体积的体积，称为压力体。结论：作用在曲面上的垂直分力等于压力体的液体重力。（1.5分）六、一股水平方向上的射流冲击一斜置的光滑平板。已知射流来流速度为，流量为，密度为，平板倾角为。不计重力及流动损失，求射流对平板的作用力及分流流量，。（17分）解;取控制体如图所示，设平板对液流的作用力为，因忽略流动损失，即液流与平板间的摩擦力略去不计，则必垂直于板面。又由于不计重力和流动损失，由液流的能量关系式可知。（2分）列平板法线方向上的动量方程可得:（4分）平

5、板受液流作用力垂直指向平板，其大小为：:（2分）沿平板方向列动量方程，可得：（4分）由得：（2分）又（2分）联立上两式得：，（1分）