2010-2011學(xué)年第2學(xué)期流體力學(xué)試卷-B卷_0620(答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn))

1、南京信息工程大學(xué)試卷參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)2010-2011學(xué)年第2學(xué)期流體力學(xué)課程試卷（B卷）本試卷共2頁；考試時(shí)間衛(wèi)匸分鐘；任課教師;出卷時(shí)間2011年月系專業(yè)班學(xué)號(hào)姓名得分一、填空題（每空格2分，共20分）1、根據(jù)柯西-亥姆霍茲速度分解定理V（M）=V（M）+V+V，流點(diǎn)的速度可以分解為0RD平移速度、旋轉(zhuǎn)線速度和形變線速度。>>>>2、水的動(dòng)力粘性系數(shù)隨溫度升高是減少（增大、不變或減少），空氣的動(dòng)力粘性系數(shù)隨溫度升高是增大（增大、不變或減少）。3、已知流體的速度場(chǎng)為u二kx,v二ky,w二0，則其渦度等于2，其散度等于2k_。4、p>0表示y軸正方向的流體對(duì)v

2、軸負(fù)方向流體所施應(yīng)力沿坐標(biāo)軸的分量為正。yx二、單項(xiàng)選擇題（每小題3分，共18分）1、有關(guān)流體粘性的說法錯(cuò)誤的是：（D）（A）是指流體抗切變性或阻礙流體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的特性；（B）流體的粘性是由于分子的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的不同流體層之間的宏觀動(dòng)量交換；（C）流體的粘性會(huì)使得快慢流體層的流動(dòng)趨于均勻而無相對(duì)流動(dòng)或切形變；（D）流體的粘性是流體所固有的一種物理屬性，因此，流體的粘性總是對(duì)流體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響。2、已知流速度場(chǎng)為流體運(yùn)動(dòng)的速度場(chǎng)為u=x+1,v=-y+1,則流體運(yùn)動(dòng)的加速度為：（C）（A）i+j；（B）（x+t）i+（yt）j；（C）（1+x+t）i+（1+y一t）j；（D）（1+x）i+（1一y

3、）j3、有關(guān)流體勢(shì)函數(shù)的表述，正確的是：（D）（A）對(duì)于無輻散流動(dòng)，其速度矢可以用某函數(shù)的梯度來表示，而此函數(shù)即為速度勢(shì)函數(shù)；（B）有勢(shì)流動(dòng)的流速矢與等位勢(shì)面相平行；（C）流體為有勢(shì)流動(dòng)時(shí)，速度大小與位勢(shì)梯度成反比；（D）對(duì)于有勢(shì)流動(dòng)，等位勢(shì)面緊密處，相應(yīng)的流速大；等位勢(shì)面稀疏處，相應(yīng)的流速小。4、流體滿足地轉(zhuǎn)平衡關(guān)系時(shí)，則正確的是：（D）（A）流體所受到的壓力梯度力、粘性力與地轉(zhuǎn)偏向力相平衡；（B）流體所受到的粘性力與地轉(zhuǎn)偏向力相平衡；（C）流體沿著壓力梯度的方向運(yùn)動(dòng);（D）流體沿等壓線運(yùn)動(dòng)。du5、根據(jù)牛頓粘性假設(shè)Tzx=卩，粘性系數(shù)卩的量綱應(yīng)為：（B）zxdz（A）ImL舊i（b）Dm&

4、#163;liTli（c）m卜11（D）mL1iTL6、下列關(guān)于湍流說法，正確的是：（A）（A）流體粘性越小，湍流越容易發(fā)生；（B）流體粘性越大，湍流越容易發(fā)生；（C）流體運(yùn)動(dòng)速度越大，湍流越不容易發(fā)生;（D）湍流的產(chǎn)生與流體的運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)。三、簡(jiǎn)答題（每小題6分，共30分）dQ1、討論微商算符：（）=（）+V（）所表示的物理意義。dtSt答：（1）左邊項(xiàng)表示流體質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過程中所具有的物理量隨時(shí)間的變化，又稱個(gè)別變化（或個(gè)體變化）；（2分）（2）右端第一項(xiàng)，表示空間點(diǎn)的物理量隨時(shí)間的變化，又稱物理量的局地變化；（2分）（3）右端第二項(xiàng)，反映了由于流體運(yùn)動(dòng)且沿著運(yùn)動(dòng)方向物理量分布不均勻所引起的

5、平流變化，稱為平流變化項(xiàng)。（2分）2、請(qǐng)根據(jù)渦度方程：g=丄VpxVp-C（V-V）+（C-V）V+vV工，分析引起流體dtp2渦度變化的原因。答：（a）、力管項(xiàng)或斜壓項(xiàng)：即方程右端第一項(xiàng)，它表明了壓力一密度變化可以引起流體渦度矢的變化；（2分）（b）、散度項(xiàng)：即方程右端第二項(xiàng)，它表明了流體在運(yùn)動(dòng)過程中體積的收縮或膨脹，將會(huì)引起流體渦度矢的變化；（2分）（c）、扭曲項(xiàng)：即方程右端第三項(xiàng)，表示流場(chǎng)的非均勻性，弓I起渦度的重新分布；（1分）（d）、粘性擴(kuò)散項(xiàng)：方程右端第四項(xiàng)，渦度分布非均勻性引起的。（1分）3、地球旋轉(zhuǎn)流體運(yùn)動(dòng)方程中地轉(zhuǎn)偏向力的表達(dá)式可寫為：-20xV，請(qǐng)簡(jiǎn)單討論該項(xiàng)對(duì)流體運(yùn)動(dòng)的影

6、響。答：引進(jìn)了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系之后或者說考慮了地球的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)之后；出現(xiàn)了地轉(zhuǎn)偏向力（或稱柯氏力）（3分）。從它的表達(dá)式可知，地轉(zhuǎn)偏向力與流速相垂直，且它只改變流速的方向；并且沿著流向觀測(cè)，對(duì)于地球流體運(yùn)動(dòng)而言，地轉(zhuǎn)偏向力使流體向右偏轉(zhuǎn)（北半球）（3分）。4、請(qǐng)寫出歐拉型的流體連續(xù)方程表達(dá)式，并簡(jiǎn)單討論其物理意義。答：歐拉型的流體連續(xù)方程表達(dá)式：罟+v（pV）=0（2分）；其物理含義如下：反映了流體密度的局地變化主要是由于流體質(zhì)量通量所引起的，當(dāng)VCv）0時(shí)，有流體流出，字0,局地密度減?。?分）；當(dāng)V（v）0時(shí)，有流體流出，字0,局地密度增大（2StSt分）。5、質(zhì)量力與表面力的概念及其區(qū)別。答：質(zhì)

7、量力是指作用于所有流體質(zhì)點(diǎn)的力；質(zhì)量力是一種長(zhǎng)程力,它隨相互作用的元素之間的距離的增加而減?。凰且环N分布力，分布于流體塊的整個(gè)體積內(nèi)，流體塊所受的質(zhì)量力與其周圍有無其他流體存在并無關(guān)系。（3分）而表面力是指流體內(nèi)部之間或者流體與其他物體之間的接觸面上所受到的相互作用力。表面力是一種短程力，隨相互作用元素之間的距離增加而迅速減弱，相互作用的元素必須相互接觸，表面力才存在；表面力也是一種分布力，它分布在相互接觸的整個(gè)界面上。（3分）四、應(yīng)用題（共32分）u=a（x+cy）1、已知粘性流動(dòng)為v=b（x+cy）,（1）確定流體不可壓的條件；（2）根據(jù)牛頓粘性假設(shè):w=02P=2pA-（p+3V）I，

8、計(jì)算流體滿足不可壓縮條件時(shí)流場(chǎng)各點(diǎn)的粘性應(yīng)力。（12分）解：（1）確定流體不可壓的條件D=V-V=U+J=a+be=0（5分）hQxQy（2）計(jì)算流體滿足不可壓縮條件時(shí)流場(chǎng)各點(diǎn)的粘性應(yīng)力根據(jù)牛頓粘性假設(shè)：P=2pA-（p+2pV-V）I，32流場(chǎng)各點(diǎn)的粘性應(yīng)力張量可表示為P=2pA-（3pV-V）1（2分）已知流體不可壓的條件時(shí)，V-V=0，有P=2PA，色分）流場(chǎng)各點(diǎn)的粘性應(yīng)力可表示為：a(ac+b)/2=(2p人)十=2P(ae+b)/20be000卅（3分）。02、已知流場(chǎng)u=ay,v=bx,w=0，其中a、b為常數(shù)，試根據(jù)不計(jì)質(zhì)量力和流體粘性的運(yùn)動(dòng)方程dV二-VP，導(dǎo)出等壓線方程。（1

9、0分）dtpdV1解：不計(jì)質(zhì)量力和流體粘性的運(yùn)動(dòng)方程:二-VP，寫成分量形式如下dtpdudt1pdv1pF總，礦-諾（2分），寫成分量形式du1dpv=-2分），將速度表達(dá)式代入，可得到dypdxdv1dpu=dxpdy人dppabx=dxfd(2分),paby上、dy由dx+dpdy=dpdxdy積分得：P=22(x2+y2)+c0(2分），所以所求的等壓線方程可寫為：（X2+y2）=c。（2分）du'=_dhhdt'dx3、描述一維水面重力波的線性化方程組為:,，試求出水面重力波的相速公dh=hdu、dtdx式。（10分）d2h'TTd2h'了，解：將上方程組改寫為一個(gè)方程：寸=gH（4分），這就是