哈尔滨工程大学船舶力学初试真题

1、哈尔滨工程大学船舶力学 2010 年考研真题及解答一、问答题1、什么是长峰波和短峰波。长峰波是指波形具有相互平行且无限长的波峰和波谷线的波，亦称平面波。短峰波是自然界 中的海浪形成的波，形状大多像馒头一样，可视为由众多的传播方向不同的长峰波叠加而成2、理想流体与真实流体的物面边界条件。理想流体不存在剪切应力，界面上允许流体有切向滑移，但流体不能穿透界面，即流固界面上的速度在法线方向上的投影相等，即vDn二v On，或者v二v，为理想流体在界面上的bn bn不可穿透条件。对于真实流体，由于粘性在界面上流体的速度v与固体运动的速度v相等,b即V二v，称为无滑移条件。b3、欧拉法与拉格朗日法的区别。拉格朗日法着眼于流体质点，其基本思想为跟踪每个流体质点的运动全过程，记录其在运动 过程中的各物理量及其变化。欧拉法着眼于空间点，又称为空间点法，其基本思想是考察空 间每一点的物理量及其变化。4、亥姆霍兹速度分解定理亥姆霍兹分解定理将流体微团中任意一点M的速度分解为三部分：（1）与M点相同的平移0速度v ；（2）绕M点转动引起的速度r ；（3）变形引起的速度Eg r。相应地流体微0团的运动由平移、旋

2、转和变形（包括线变形和角变形）三种形式组成。5、机翼升力与环量的关系机翼升力的产生是由于流体环量的存在使得圆柱上下表面速度分布不对称，而环量的根源是 圆柱在旋转过程中由于流体粘性的存在带动其周围流体转动，这种转动与来流叠加使圆柱上 下速度场不对称。上例的方向不总是垂直向上的，它的方向垂直于来流和环量的方向，即沿v方向逆速度环量r旋转9oo所对应的方向，如图所示： 00L+V6、色散波与非色散波给定水深h，进行波的传播速度与波长或波频有关，这种波称为色散波。若波速与波长无关, 则称为非色散波。7、连续介质假设 所谓连续介质假设，物理上讲就是不考虑流体的分子结构，把流体看成是一种在一定范围内 均匀、密实而连续分布的介质，或者说流体是由连续分布的流体质点所组成。8、沿程阻力系数与那些无因次量有关。沿程阻力系数为九=1 ,PU 22 md( 九二f Re，看见，沿程阻力系数九只是雷诺数Re和 I d丿相对粗糙度石两个参数的函数。d9、N-S 方程与哪些相似准数有关。Dv 1v / 一、N-S方程为瓦=f齐Vp +vV2V+3gv)，等式左边为惯性力，右端依次为质量力、Dv压力的合力及粘性力。等

3、式两边分别除以可以得到质量力与惯性力之比、压力与惯性Dt力之比、粘性力与惯性力之比，因此与N-S方程有关的相似准数有：Fr数、Eu数及Re数。10、水力半径及其公式 在计算非圆截面管内的沿程阻力时，主要采用经验方法进行计算，把非圆截面管化为当量的等截面圆管，此时的水力半径为r = h X湿润周长2A = 2 X过流面积1 理(z=0) g dtz=0)11、自由面线性条件 线性化运动学和动力学自由面条件为dtdz联立两式，消去未知的匚，可得到用速度势表示的线性自由面条件竺 + g 並二 0(z=0)dt 2dz12、水力光滑管当边界层厚度 管道壁面绝对粗糙度时，即层流底层完全淹没了管壁的粗糙突出部分， 此时层流底层以外的湍流区完全感受不到管壁粗糙度的影响，流体好像在完全光滑的管子中 流动一样，这种情况的管内流动称为是水力光滑的，这种管道称为水力光滑管。13、为什么船模试验要考虑尺度效应 在进行船模实验时，不可能满足所有相似判据都与实船相等的条件，因而不能实现完全的力 学相似，只能实现部分相似，由于这种部分相似的模型试验结果推算实船性能时会产生偏差 因此要考虑尺度效应。14、两个物理量流

4、动相似条件。两个流动系统要实现相似，必须满足几何相似、运动相似、动力相似以及边界条件和起始条 件相似等。15、不可压缩定常流场的伯努利方程及其意义。V 2 pV2+ z二c,其每一项表示一种高度，表示流体质点在真空中以初速度v铅直向2 g Y2 gp上运动所能达到的高度，称为速度高度；兰相当于液柱底面上压力为p时的高度，称为压 Y力高度； z 表示质点在流线上的位置，称为位置高度。二、计算题1有一旋转粘度计如图所示。同心轴和筒中间注入牛顿流体，筒与轴的间隙8 很小，筒以e等角速度转动。设间隙中的流体速度沿矢径方向且为线性分布，I很长，底 部影响不计。如测得轴的扭矩为 M ，求流体的粘性系数。l8解答： 8很小，流体速度分布视为线性,dued扭牟日“dedd日口, 兀ed3=u= u ，扭矩M =t - s -二卩 兀dl -,即M 二卩dy28228248/ y=8流体粘性系数一歸三、圆管内不可压定常流动如图，入口处流速U均匀，在某截面x处为抛物形速度分布u(r) = C(r 2 - r2)，其中r为离管轴的径向距离，C为一未知常数，入口处和x处管截面 00压力均匀分布，分别为p和p，

5、流体密度p，不计重力。试求0x(1) 确定常数 C；1(2)证明作用在o至x间管壁上总的摩擦阻力D =兀r 2(p p p U2)。00 x 3四、用力法计算弹性支座的弹性系数 A，2 02 )解得C = 一r20解答：查表可得，单跨梁中点由均布载荷产生的位移为384 Er，梁中点由弹性384 EI支座产生的位移是418 REl，则由变形连续方程可得48 EIAR =皂3 -丄严384 EI 48EI五、用位移法解此结构解答：1、确定未知数的数目，查弯曲要素表可得，1 1M = - ql2,M = ql2，12 12 21 12M242、因转角92,93,94引起的杆端弯矩为M =迺 9+ 迥 9= 2 EI12 l 1 l 29，M=迪 9 + 迫 9l 221 l 1 l 24EI4EI9l2M=也 9 + 也9，24 l 2 l 4M=迥9+迥942 l 4 l 2M=也9 +迴923 l 2 l 3M=迴9 +匹32 l 3 l3、对于支座 2，有：M + M + M212324二0,可得:M + M + M + M + M + M = 0，即:21212323242414 E

6、I 八4 EIql 2 +9 +12l 2 l2EI9 +2l9-Pl + 4 EI382EI9l=0。4对于支座 4，有 M=0，可得：M + M424242即,普+和+汽=0。对于支座3,有M32= 0，即:M + M = 0，可得:32 32re2e3e六、用能量法计算杆端挠度P解答：设杆上任意一点距离原点0的距离为X,则此点处的弯矩为p (/ - X)，则根据能量法中的位能驻值定理可得，V 二 1 Midx 显 J1 p(1 -x)2dx 二吐2 0 EI 2 0 EI6 EI则杆端挠度为：dV pl 3v =dp3EI七、根据题意计算杆的稳定性已知刚度为EI,给出图谱(书上261页图10-18)( 1 )若 A 已知，求 T ; E(2)已知 t = 9EI，求 KEl 2(3)已知K K，求TCE1解答：(1) k =,AkX广希查表得“l3T =XT =X 2 EIE 0l 29 = 0.921826 J = 9 EI 口T12 冗 2 EI 冗 20查表可得，X j二0.75，3）=XT 二竺0 l 2八用矩阵法1）写单元刚度阵2）写总刚度阵3）写出平衡方程4）进行约束

7、处理EL12l266 12l12l26l46l2l2 _ 6 -l12l2_ 6-l6126K（i）11K（i）21K（i）12K（i）22K（2）22K（2）32K（2）23K（2）332）总刚度矩阵k =K（i）11K（i）21K（i）12K（i）+ K（2）22K（2）3222K（2）23K（2）33 -12l26l12126l614_ 6_l212 6_ 6_l24l20208112 6l26l12l2_ 6_l12l26l612_ 6_lP对于杆元 1，叫=N（1）2 =_MT_m（1）2 =_彳对于杆元2, n（2）= N（2）=_幺，232于是平衡方程为：EIl12l26l12126l614_ 6_ 1212 6l2 _ 6 _ 1 241201212081612 16 211212_ 6_1121261v1e1v2 e2v3e3R+R21皿8左 + qL + R2 2 2_皿+ q_ 8 +12肚+ R23q1_12进行约束处理，vi -守V3二0所以：ql12九a=180cm， b=100cm，1)求bcr2）若b =120N/mm,是否失稳，若失稳怎么办? x解答：1)bcr76/100t丫、b丿100 x1 =76t 100 丿=76 N mm 22)=120 N mm2 76 N mm2 , 故失稳，可加纵骨。设加入 n 根纵骨，此时bcr=76( 、100 X1100=76血 +1)2V n +1若b b ,贝In 0.26，故n取1,cr x 2100x1 =76 丿V 50丿=304 N mm 2此时 b = 76(100tc 弋C

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