题目
二元流动的速度分布为 u=2x+t,v=y^2+2t,则 t=0 时,点 (1,2) 的流体加速度分量 a_x 和 a_y 分别为( )。A. 1, 2B. 3, 16C. 2, 4D. 5, 18
二元流动的速度分布为 $u=2x+t$,$v=y^2+2t$,则 $t=0$ 时,点 (1,2) 的流体加速度分量 $a_x$ 和 $a_y$ 分别为( )。
A. 1, 2
B. 3, 16
C. 2, 4
D. 5, 18
题目解答
答案
D. 5, 18
解析
考查要点:本题主要考查欧拉法下流体加速度的计算,涉及速度场的偏导数求解及代入特定点的计算。
解题核心思路:
根据欧拉法公式,流体加速度分量由局部加速度(速度对时间的偏导数)和迁移加速度(速度场的空间变化与速度分量的乘积)组成。需分别计算$a_x$和$a_y$,代入给定的速度分布和坐标点。
破题关键点:
- 正确写出加速度公式:
$a_x = \frac{\partial u}{\partial t} + u \frac{\partial u}{\partial x} + v \frac{\partial u}{\partial y}$
$a_y = \frac{\partial v}{\partial t} + u \frac{\partial v}{\partial x} + v \frac{\partial v}{\partial y}$ - 准确计算偏导数,注意速度分量$u$和$v$的表达式中变量的依赖关系。
- 代入$t=0$和点$(1,2)$,确保数值计算无误。
计算$a_x$
- 局部加速度:$\frac{\partial u}{\partial t} = \frac{\partial}{\partial t}(2x + t) = 1$
- 迁移加速度($x$方向):
$u \frac{\partial u}{\partial x} = (2x + t) \cdot \frac{\partial}{\partial x}(2x + t) = (2x + t) \cdot 2$
当$t=0$且$x=1$时,$u = 2 \cdot 1 + 0 = 2$,故该项为$2 \cdot 2 = 4$ - 迁移加速度($y$方向):
$v \frac{\partial u}{\partial y} = (y^2 + 2t) \cdot \frac{\partial}{\partial y}(2x + t) = (y^2 + 2t) \cdot 0 = 0$ - 总加速度:
$a_x = 1 + 4 + 0 = 5$
计算$a_y$
- 局部加速度:$\frac{\partial v}{\partial t} = \frac{\partial}{\partial t}(y^2 + 2t) = 2$
- 迁移加速度($x$方向):
$u \frac{\partial v}{\partial x} = (2x + t) \cdot \frac{\partial}{\partial x}(y^2 + 2t) = (2x + t) \cdot 0 = 0$ - 迁移加速度($y$方向):
$v \frac{\partial v}{\partial y} = (y^2 + 2t) \cdot \frac{\partial}{\partial y}(y^2 + 2t) = (y^2 + 2t) \cdot 2y$
当$t=0$且$y=2$时,$v = 2^2 + 0 = 4$,故该项为$4 \cdot 2 \cdot 2 = 16$ - 总加速度:
$a_y = 2 + 0 + 16 = 18$