同济大学-流体力学考试题2005-2006(B)标准答案

2004 — 2005 学年 第 2 学期

（B）卷

成绩_______ __

课程名称： 流体力学 专业：汽车2003届 姓名___ ____学号___ __ 此卷选为：期终考试（ ），补考、缓考（ √ ）

学科负责人签名： 任课教师签名： 日期：

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_1C__。 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。 C.不能承受拉力，平衡时不能承受切应力。 D.能承受拉力，平衡时也能承受切应力。

2．温度升高时，空气的粘度 2B 。 A.减小 B. 增大 C.不变 D.无规律

3．15C时空气和水的运动粘度系数为说明__ 3D __。

A空气比水的粘性大 B.空气比水的粘度小 C.空气与水的粘性接近 D.不能直接比较

4．欧拉法___4B___描述流体质点的运动。

A．直接 B．间接

空气

=14.5510-6 ㎡/s，水=1.14110-6 ㎡/s，这

C．不能 D．只在定常时能

5．流体作无旋运动的特征是 5D 。

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 D．任意一点的涡量都为零

1

6．平面流场中沿封闭曲线C的速度环量等于零，说明曲线C 内的流场__6C __。 A.一定无旋 B.一定有旋

C.可能有旋，也可能无旋 D.是否有旋与速度环量无关

7．速度势函数和流函数同时存在的前提条件是：7B

A.二维不可压缩定常运动。 B.二维不可压缩定常且无旋流动。 C.三维不可压缩定常运动。 D.三维不可压缩定常且无旋流动。

8．沿流线成立的伯努利方程的限制条件不包含___8D ___。 A．不可压缩流体 B．无粘流体 C．定常流动 D．无旋流动

9．运用沿总流的伯努利方程时所选取的两个断面 9D 。

A. 可以是任何断面 B. 必须是缓变流断面 C. 之间可以有急变流 D. 之间必须是缓变流

10．判断层流或湍流的无量纲量是__10B_______。 A.佛汝德数Fr B.雷诺数Re C.欧拉数Eu D.斯特罗哈数St

11．虹吸管最高处的压强 11C 。

A．大于大气压 B．等于大气压 C．小于大气压 D．无法确定

12．湍流附加切应力是由于 12D 而产生的。

13.边界层的流动分离发生于 13B 。 A．物体后部 B．零压梯度区 C．逆压梯度区 E. 后駐点

2

A．分子的内聚力 B．分子间的动量交换

C．重力 D．湍流元脉动速度引起的动量交换

14．弗鲁德数Fr代表的是 14B 之比。

A.惯性力与压力 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．文丘里管用于测量流量时的主要工作原理遵循 15B 。

A．连续性方程 B．运动方程 C．伯努利方程 D．动量方程

二）计算题、简答题： （70分）

1、The tube shown is filled with mercury (density of mercury is 13.55 X 10^3 kg/m^3).

The brass object placed on the piston weighs 10kg. Find the mercury elevation. (The weight of the piston can be neglected) （5分）

D=10cm D=5cm Brass h

3

12、已知速度场 uxy2 vy3 wxy。 试确定

3（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） 属二维流场

vuwy2 y2 0 yxzuvy2y20 xy（2） 不可压缩流动

（3）点（1，2，3）处的加速度。

axuayuazuuuu116vwxy2y2(y3)(2xy) xyz33vvv132vwxy2(0)(y3)(y2) xyz33www1816vwxy2y(y3)x8 xyz3333、理想不可压缩流体作平面有势流动，其速度势为axx23y2，a0，试确定其运动速度及流函数，并求通过连接A0,0B1,1两点的直线段的流体的流量。（15分） 答： uax23y22ax2a3x23y23ax2y2 xv6axy y

u3ax23ay2 v6axy yx3ax2f'y3ax23ay2 f'y3ay2 y 积分1式得 3ax2yfy

fyay3 3ax2yay3

QBA3aa2a

因为a0 流动方向沿AB直线段从右到左

4、图示空气喷管吸水装置。截面A1=15mm2, A2=60mm2, h = 0.9m，空气的密度为

4

1.25kg/m3，水的密度1000kg/m3。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）

答： 1）p111V12paV22 V1A1V2A2 22A2121pap1 2) V112A2' 3) pap1gh

'A2122'1gh V12gh0.93 4) V112A2,V12ghA11A2214112123.2m/s

0.93QV1A1123.2151060.00184m3/s

5、均匀直管中不可压缩粘性定常流动造成的压降p与管段长度l，管径d，管壁粗糙度、管中平均流速v、流体密度、动力粘性系数有关。试用瑞利法确定压力损失p 的表达式。 （15分）

答： Ffp,,l,,d,v, pldv

ML1T2LLLLT1 根据物理方程量纲一致性原则：

MLMLT311

5

LM13

T 21取 ,, 为代定指数，则：

2 1

lpdd2vddv lv2pfRe,

dd2

6、请简单回答下列问题：（10分）

（1） Lax等价定理

(1)起始值问题是适定的（微分方程的起始值问题的解存在、唯一、连续依赖于初值）； (2)偏微分方程是线性的，且系数不明显依赖于时间；

(3)偏微分方程的差分方程是线性的，且满足相容性条件，则稳定性是收敛性的必要

和充分条件。

一个可用的差分格式，除了满足相容性要求外，还必须满足稳定性和收敛性条件。 （2） CFD的求解过程

建立离散方程建立控制方程确立初始条件及边界条件划分计算网格，生成计算节点

（3） 差分方程的收敛性

如果网格间距或步长趋于零，差分方程的 真解趋于具有同样边界和初始条件的微分 方程的真解，则称计算用的差分方程或差

解收敛否？离散初始条件和边界条件给定求解控制参数求解离散方程否分格式是收敛的。

是

6

显示和输出计算结果