船舶流体力学试卷-答案

考试形式：闭卷 ，答题时间：100分钟，本卷面满分100分，占课程成绩的100 %

姓名: 班级： 学号： 题号 分数 一 二 三 四 五 卷 面 总 分 平 时 成 绩 课 程 总 成 绩 一、(20分)

某对称机翼展长10m，弦长2.0m，厚度0.5m，前缘半径0.2 m，后缘半径近似为零，升角为12º。

(1) 画出翼型示意图，并在图上注明上述各部分(8分)。 (2) 求出展弦比、相对厚度、相对拱度。(6分)

(3) 该机翼在水中运动，速度为2m/s，水的动力粘度1×10-3 Pa·s，密度1000kg/m3，当升力系数0.75时，所产生的升力有多大？(6分)。 解：

(1) 翼型示意图如下

遵守考试纪律注意行为规范

(2) 展弦比=b/l；相对厚度=t/b；相对拱度f/b；

11(3) 升力L=CLρv2lb=0.75××1000×22×10×2=30000N

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教研室主任签字：

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得分 二、 (20分)

有一圆柱体将两侧的水分开。已知圆柱体的半径a=1m，圆柱左边水深2a，右边水深a，水的密度1000kg/m3，周围都是大气压力pa。 求：(1) 单位长圆柱面上所受静止流体的x方向总压力Px；(6分)

(2) 单位长圆柱面上所受静止流体的z方向总压力Pz；(6分) (3) 单位长圆柱面上所受静止流体的作用的总压力P。(8分)

解：

(1)水平方向单位宽度作用力 Fx=ρg(2a·a-a·a/2) =1.5ρga2 =1.5×1000×9.8×12=14700N 方向向右。 铅锤方向作用力

(2)Fy=ρg(πa2-πa2/4) =0.75ρgπa2 =0.75×1000×9.8×π×12=23100N 方向向上。

(3)总作用力大小及方向。

FFx2Fy2

arctanFyFx 第2页（共6页）

三、(20分)

如图所示，摩托艇以15m/s的速度在静水中航行。该艇用的喷水推进装置由船首进水，船尾排水。若射流相对艇的速度为20m/s，流量为0.2m3/s。问

(1) 产生的推力F为多大? (10分) (2) 该船的效率η为多少？(10分)

15m/s

解：

(1)水流为入口速度v即为艇的航速， v=15m/s

出口速度为V=20m/s

动量增量 ρQ(V- v)即为推力F的大小 即F=ρQ(V- v)=9800×0.2×(20-15)=9800 N

(2)排水所需功率为单位时间内排水泵使水流产生的动能增量。

11Pi=m(V2-v2)/t=ρQ (V2-v2)

220.2m3/s

20m/s

有用功率

Po=F V=ρQ(V- v) V 效率η=

Po2V215===0.857=85.7% Pi(Vv)(2015) 第3页（共6页）

得分 四、(20分)

船模速度1m/s，船模兴波阻力Rm=100N，若实船速度6m/s。 (1) 写出原船与船模长度之比表达式并求出长度之比；(4分) (2) 写出原船、船模兴波阻力系数表达式；(4分)

(3) 写出原船、船模兴波阻力系数相等的条件及其表达式；(4分) (4) 写出原船与船模面积之比表达式；(2分)

(5) 求出原船的兴波阻力大小。(6分，其中公式、数据、结果各占2分) （1）

（2）由兴波阻力系数相等：

弗劳德数相等

U2A10062362=129600N 原船的兴波阻力Fw=Rm2UmAm

=(1/36)2

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五、(20分)

已知无限深水域中的表面波长为80m，波幅a=0.8m，求： (1) 波速；(4分) (2) 波数；(4分) (3) 周期；(4分) (4) 圆频率；(4分) (5) 波面方程。(4分) 解： (1)波速 cgL29.880=11.2m/s 2(2)波数 k22=0.0785 L80L80=7.14s c11.222=0.88/s T7.14(3)周期 T(4)圆频率 (5) 波面方程

acos(kxt)0.8cos(0.0785x0.88t)

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试 卷 附 录 LSrVT

VFrgL

p0EuV2

Re

LV

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