船舶流体力学 试题卷
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 %
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/m 3，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
(2) 展弦比=b/l ；相对厚度=t/b ；相对拱度f/b ；
(3) 升力L =C L 21ρv 2lb =0.75×2
1
×1000×22×10×2=30000N
姓名: 班级： 学号：
遵 守 考
试 纪 律 注 意 行 为 规
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/m 3，周围都是大气压力p a 。

求：(1) 单位长圆柱面上所受静止流体的x 方向总压力P x ；(6分)
(2) 单位长圆柱面上所受静止流体的z 方向总压力P z ；(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 F x =ρg (2a·a -a·a/2) =1.5ρg a 2 =1.5×1000×9.8×12=14700N 方向向右。

铅锤方向作用力
(2)F y =ρg (πa 2-πa 2/4) =0.75ρg πa 2 =0.75×1000×9.8×π×12=23100N 方向向上。

(3)总作用力大小及方向。

2
2y x F F F +=x
y F F arctan
=α
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0.2m 3/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)
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。

P i =21m (V 2-v 2)/t =2
1
ρQ (V 2-v 2)
有用功率
P o =F V =ρQ (V- v ) V 效率η=i o P P =)(2v V V +=)
1520(152+⨯=0.857=85.7%
15m/s
20m/s
0.2m 3/s
四、(20分)
船模速度1m/s ，船模兴波阻力R m =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
=(1/36)2
原船的兴波阻力F w =R m 2
2m U U ⨯22366100⨯⨯=m
A A
=129600N
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 π
π
280
8.92⨯==
gL
c =11.2m/s (2)波数 8022ππ==
L k =0.0785 (3)周期 2
.1180==
c L T =7.14s (4)圆频率 14
.722ππσ==T =0.88/s (5) 波面方程
)88.00785.0cos(8.0)(cos t x t kx a -=-=σζ
VT
L =
Sr
gL V =
Fr
2
Eu V p ρ=
ν
LV
=
Re。