পরীক্ষা আর্কাইভ

৪৯তম বিসিএস ⎯ ফলিত গণিত [৫৬১]

পরীক্ষা৪৯তম বিসিএস ⎯ ফলিত গণিত [৫৬১]তারিখতারিখ অনির্ধারিতসময়45 minutes
মোট প্রশ্ন৩৯
সিলেবাস
Exam - 14 Topics: Hydrodynamics (a) Motion in two-dimensions, stream function and its physical meaning, velocity in polar coordinates, relation between stream function and velocity. [Source: Class - 10 and Relevant Books]
ঘনত্ব
উত্তর
উত্তরিতবর্তমানপুনরায় দেখুনঅসম্পূর্ণ

৪৯তম বিসিএস ⎯ ফলিত গণিত [৫৬১]

৪৯তম বিসিএস ⎯ ফলিত গণিত [৫৬১] · তারিখ অনির্ধারিত · ৩৯ প্রশ্ন

.
The stream function Ψ(x, y) represents:
  1. The velocity potential of the fluid
  2. Streamlines of the flow
  3. Vorticity of the flow
  4. Pressure distribution in the flow
সঠিক উত্তর:
Streamlines of the flow
উত্তর
সঠিক উত্তর:
Streamlines of the flow
ব্যাখ্যা

For 2D flow, Ψ is constant along a streamline.
The curves Ψ = constant represent streamlines.

.
In 2D Cartesian flow (x, y), the velocity components (u, v) in terms of the stream function ψ are:
    সঠিক উত্তর:
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    ব্যাখ্যা

    Definition of stream function ensures incompressibility: ∇·q = 0.
    Relation: u = ∂Ψ∂y, v = −∂Ψ/∂x

    .
    For 2D polar flow (r, θ), the velocity components (qr, qθ) in terms of stream function Ψ(r, θ) are
    1. qr​ = ∂Ψ/∂r, qθ = ∂Ψ/∂θ
    2. qr​ = ∂Ψ/∂θ, qθ ​= - ∂Ψ/∂r
    সঠিক উত্তর:
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    ব্যাখ্যা

    .
    The stream function of a 2D flow is:
    Ψ = xy Find the velocity components (u, v).
    1. u = y, v = - x
    2. u = - y, v = x
    3. u = - x, v = y
    4. u = x, v = - y
    সঠিক উত্তর:
    u = x, v = - y
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    u = x, v = - y
    ব্যাখ্যা

    u = ∂Ψ/∂y = ∂(xy)/∂y = x, v= −∂Ψ/∂x = −∂(xy)/∂x = −y

    .
    Stream function: Ψ = r2sin⁡θ
    Compute qr and qθ​  at r=1, θ = π/2.
    1. qr ​= - 1, qθ ​= - 2
    2. qr​ = 1, qθ ​=2
    3. qr​ = - 1, qθ​ = 2
    4. None of these
    সঠিক উত্তর:
    None of these
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    None of these
    ব্যাখ্যা

    .
    Stream function: Ψ = x2 - y2
    Find the velocity components (u, v) at (x = 1, y = 2).
    1. u= - 2, u = - 2
    2. u = - 2, v = - 4
    3. u = - 4, v = - 2
    4. u = 4, v = 2
    সঠিক উত্তর:
    u = - 4, v = - 2
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    u = - 4, v = - 2
    ব্যাখ্যা

    .
    Stream function: Ψ = x2 + y2
    The streamlines represent-
    1. Circles around the origin
    2. Straight lines along x-axis
    3. Straight lines along y-axis
    4. It is impossible to define
    সঠিক উত্তর:
    Circles around the origin
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    Circles around the origin
    ব্যাখ্যা

    Stream function  is constant along stream line.
    Ψ = constant → x² + y² = constant → circles around origin

    .
    Stream function:
    Ψ = rsin⁡θ Find radial velocity at r = 2,θ = π/2.
    1. 0
    2. 1
    3. 2
    4. - 1
    সঠিক উত্তর:
    0
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    0
    ব্যাখ্যা

    .
    For 2D flow: Ψ = xy 
    Compute the velocity magnitude at (x = 2, y = 1).
    1. 2
    2. 3
    3. √5
    4. 0
    সঠিক উত্তর:
    √5
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    √5
    ব্যাখ্যা

    ১০.
    Why does the use of stream function automatically satisfy the continuity equation in 2D incompressible flow?
    1. Because velocity is always constant
    2. Because ∂u/∂x​ + ∂v/∂y ​= 0 holds identically
    3. Because flow is always steady
    4. Because pressure gradient is zero
    সঠিক উত্তর:
    Because ∂u/∂x​ + ∂v/∂y ​= 0 holds identically
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    Because ∂u/∂x​ + ∂v/∂y ​= 0 holds identically
    ব্যাখ্যা

    ১১.
    If a velocity field has a stream function Ψ\psiΨ, does it guarantee irrotational flow?
    1. Yes, always
    2. No, stream function only ensures continuity
    3. Yes, if pressure is constant
    4. Only in potential flow
    সঠিক উত্তর:
    No, stream function only ensures continuity
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    No, stream function only ensures continuity
    ব্যাখ্যা

    A stream function ensures continuity in 2D incompressible flow, but irrotationality requires ∇ × q = 0.

    ১২.
    For Ψ = 2, what does the curve represent?
    1. A pathline
    2. A streamline
    3. A velocity potential line
    4. None of these
    সঠিক উত্তর:
    A streamline
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    A streamline
    ব্যাখ্যা

    Ψ = const is always a streamline.

    ১৩.
    If both a stream function Ψ and a velocity potential φ exist for a 2D flow, the flow must be:
    1. Only incompressible
    2. Only irrotational
    3. Incompressible and irrotational
    4. Steady but rotational
    সঠিক উত্তর:
    Incompressible and irrotational
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    Incompressible and irrotational
    ব্যাখ্যা

    Stream function Ψ → continuity satisfied (incompressible)
    Velocity potential φ → irrotational condition satisfied.
    So both together ⇒ incompressible & irrotational.

    ১৪.
    If Ψ and φ exist simultaneously, which condition holds?
    1. ∂Ψ/∂x​ = ∂φ/∂y​, ∂Ψ/∂y = - ∂φ​/∂x
    2. ∂Ψ/∂x ​= ∂φ/∂y​, ∂Ψ​/∂y = ∂φ/∂x
    3. ∂Ψ/∂y​ = ∂φ/∂x​, ∂Ψ​/∂y = - ∂φ​/∂x
    4. ∂Ψ/∂y​ = ∂φ/∂x​, ∂Ψ​/∂y = ∂φ​/∂x
    সঠিক উত্তর:
    ∂Ψ/∂x​ = ∂φ/∂y​, ∂Ψ/∂y = - ∂φ​/∂x
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    ∂Ψ/∂x​ = ∂φ/∂y​, ∂Ψ/∂y = - ∂φ​/∂x
    ব্যাখ্যা

    These are the Cauchy–Riemann equations in fluid flow form.

    ১৫.
    Given Ψ = x2 - y2, does a velocity potential φ exist?
    1. Yes, because continuity holds
    2. Yes, because Cauchy–Riemann equations are satisfied
    3. No, because ∇ × q ≠ 0
    4. No, because flow is compressible
    সঠিক উত্তর:
    Yes, because Cauchy–Riemann equations are satisfied
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    Yes, because Cauchy–Riemann equations are satisfied
    ব্যাখ্যা

    ক) Yes, because continuity holds → Continuity is necessary but not sufficient.×
    খ) Yes, because Cauchy–Riemann equations are satisfied →  Correct √
    গ) No, because ∇×q≠0 → vorticity is 0 ×
    ঘ) No, because flow is compressible → the flow is incompressible ×

    ১৬.
    Given φ =x2 - y2, find the corresponding stream function Ψ. 
    1. Ψ = 2xy
    2. Ψ = - 2xy
    3. Ψ = x2 + y2
    4. Ψ = ln(x2 + y2)
    সঠিক উত্তর:
    Ψ = - 2xy
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    Ψ = - 2xy
    ব্যাখ্যা





    ১৭.
    If φ and Ψ exist, the function, w(z) = Φ + iΨ  represents-
    1. Pressure distribution
    2. Velocity distribution
    3. Complex potential of flow
    4. Lamb’s equation
    সঠিক উত্তর:
    Complex potential of flow
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    Complex potential of flow
    ব্যাখ্যা

    w(z) is the complex potential, widely used in potential flow theory.

    ১৮.
    Velocity potential in polar coordinates: φ = rcosθ Find qr​ and qθ​.
    1. qr ​= cosθ, qθ ​= - sinθ
    2. qr​ = sinθ, qθ​ = cosθ
    3.  qr​ = -cosθ, qθ ​= sinθ
    4. qr ​= r, qθ​ = 0
    সঠিক উত্তর:
     qr​ = -cosθ, qθ ​= sinθ
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
     qr​ = -cosθ, qθ ​= sinθ
    ব্যাখ্যা

    ১৯.
    For the same flow, φ = rcosθ, the stream function Ψ is
    1. - rsinθ
    2. - r2sinθ
    3. lnr
    4. -sinr
    সঠিক উত্তর:
    - rsinθ
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    - rsinθ
    ব্যাখ্যা

    qr​ = -cosθ, qθ ​= sinθ.

    Check with Ψ  =-rsinθ:

    qr ​= (1/r) ∂Ψ/∂θ = (1/r)(-rcos⁡θ) = -cos⁡θ, 
    qθ = -∂Ψ /∂r = sin⁡θ
    Matches the velocity field.

    ২০.
    Stream function: Ψ = r2cos⁡θ
    Find qr at r = 2,  θ = π/3.
    1. 0
    2. 1
    3. - √3
    4. - 1
    সঠিক উত্তর:
    - √3
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    - √3
    ব্যাখ্যা

    ২১.
    Given stream function, Ψ = x2y - y3
    Find (u,v) and check whether the flow is rotational or irrotational.
    1. u = x2−3y2, v = −2xy, rotational
    2. u = x2−3y2, v = −2xy, irrotational
    3. u = 2xy, v = 3y2−x2, rotational
    4. u = 2xy, v = 3y2−x2, irrotational
    সঠিক উত্তর:
    u = x2−3y2, v = −2xy, rotational
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    u = x2−3y2, v = −2xy, rotational
    ব্যাখ্যা

    ২২.
    Stream function, Ψ = r3sin⁡θ​ 
    Find transverse velocity at r = 1,  θ = π/4.
    1. 3/√2
    2. -3/√2
    3. 1/√2
    4. -1/√2
    সঠিক উত্তর:
    -3/√2
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    -3/√2
    ব্যাখ্যা

    ২৩.
    For the stream function, Ψ = y3
    Determine the nature of the flow
    1. Rotational, velocity potential exists
    2. Rotational, no velocity potential exists
    3. Uniform flow
    4. Irrotational, velocity potential exists
    সঠিক উত্তর:
    Rotational, no velocity potential exists
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    Rotational, no velocity potential exists
    ব্যাখ্যা

    ২৪.
    Given stream function, Ψ = x2y2
    Check if velocity potential φ\phiφ exists.
    1. Yes, φ = x2y2
    2. Yes, φ = x3−y3
    3. Yes, φ = 2xy
    4. No velocity potential exists
    সঠিক উত্তর:
    No velocity potential exists
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    No velocity potential exists
    ব্যাখ্যা

    ২৫.
    For the velocity field, u = 2x, v = −2y
    Identify the type of flow.
    1. Uniform flow
    2. Rotational flow
    3. Pure strain (extensional flow)
    4. Doublet flow
    সঠিক উত্তর:
    Pure strain (extensional flow)
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    Pure strain (extensional flow)
    ব্যাখ্যা



    Flow is irrotational but velocities vary with position → this is a pure extensional (strain) flow.

    ২৬.
    If φ = x3 - 3xy2 then velocity components are-
    1. u = 3x2 - 3y2, v = − 6xy
    2. u = 3x2 + 3y2, v = - 6xy
    3. u = 2x, v = - 2y
    4. u = - 3x2 + 3y2,  v = 6xy
    সঠিক উত্তর:
    u = - 3x2 + 3y2,  v = 6xy
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    u = - 3x2 + 3y2,  v = 6xy
    ব্যাখ্যা

    ২৭.
    For Ψ = r2sin(2θ) then find qθ
    1. −2rsin(2θ)
    2. 2rsin(2θ)
    3. −2r2cos(2θ)
    4. 2r2cos(2θ)
    সঠিক উত্তর:
    −2rsin(2θ)
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    −2rsin(2θ)
    ব্যাখ্যা

    ২৮.
    Stream function Ψ = sin(x)sin(y) then find (u, v).
    1. u = sin(x)sin(y), v = −cos(x)cos(y)
    2. u = cos(x)sin(y), v = −sin(x)cos(y)
    3. u = cos(x)cos(y), v = −sin(x)sin(y)
    4. u = sin(x)cos(y), v = −cos(x)sin(y)
    সঠিক উত্তর:
    u = sin(x)cos(y), v = −cos(x)sin(y)
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    u = sin(x)cos(y), v = −cos(x)sin(y)
    ব্যাখ্যা

    ২৯.
    φ = ln(r), Find qr​ in polar coordinates.
    1. 1/r
    2. r
    3. -1/r
    4. 0
    সঠিক উত্তর:
    -1/r
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    -1/r
    ব্যাখ্যা

    ৩০.
    A flow has velocity components u = y, v = x.
    Which of the following statements is correct?
    1. Flow is rotational and velocity potential exists
    2. Flow is irrotational and velocity potential exists
    3. Flow is rotational and velocity potential does not exist
    4. Flow is irrotational but velocity potential does not exist
    সঠিক উত্তর:
    Flow is irrotational and velocity potential exists
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    Flow is irrotational and velocity potential exists
    ব্যাখ্যা



    Flow is irrotational → velocity potential exists.

    ৩১.
    The difference in stream function values between two streamlines in 2D incompressible flow represents:
    1. Pressure difference
    2. Velocity magnitude difference
    3. Volumetric flow rate per unit depth between the streamlines
    4. Vorticity
    সঠিক উত্তর:
    Volumetric flow rate per unit depth between the streamlines
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    Volumetric flow rate per unit depth between the streamlines
    ব্যাখ্যা

    In 2D incompressible flow, Δψ=flow rate per unit depthΔΨ = flow rate per unit depth between two streamlines.

    ৩২.
    For Ψ = x2 + y2, the flow is
    1. Rotational with constant vorticity
    2. Irrotational
    3. Uniform flow
    4. Potential flow only in polar coordinates
    সঠিক উত্তর:
    Rotational with constant vorticity
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    Rotational with constant vorticity
    ব্যাখ্যা

    ৩৩.
    If Ψ = y2, the flow rate per unit depth between y = 1 and y = 3 is:
    1. 6
    2. 8
    3. 9
    4. 4
    সঠিক উত্তর:
    8
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    8
    ব্যাখ্যা

    ৩৪.
    The condition for existence of a 2D stream function is:
    1. (∂u/∂x) + (∂v/∂y) = 0
    2. (∂u/∂y) - (∂v/∂x) = 0
    3. ∂u/∂x = ∂v/∂y
    4. (∂u/∂y) + (∂v/∂x) = 0
    সঠিক উত্তর:
    (∂u/∂x) + (∂v/∂y) = 0
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    (∂u/∂x) + (∂v/∂y) = 0
    ব্যাখ্যা

    Continuity condition for incompressible flow.

    ৩৫.
    In irrotational 2D flow, streamlines and equipotential lines are:
    1. Always perpendicular
    2. Always parallel
    3. Identical
    4. Never related
    সঠিক উত্তর:
    Always perpendicular
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    Always perpendicular
    ব্যাখ্যা

    ৩৬.
    The velocity potential is:
    Φ(r, θ) = r2cos2θ
    Find qr​ and qθ​ at r=1,θ = π/4.
    1. -1 & 2 respectively
    2. 0 & 2
    3. -2 & 2
    4. -1 & 2
    সঠিক উত্তর:
    0 & 2
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    0 & 2
    ব্যাখ্যা


    ৩৭.
    The velocity potential for a 2D flow is Φ(x, y) = 3xy
    Find the velocity components u and v at the point (x, y) = (2,1)
    1. u=−6, v=−3 
    2. u=6, v=3 
    3. u=−3, v=−6 
    4. u=3, v=6 
    সঠিক উত্তর:
    u=−3, v=−6 
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    u=−3, v=−6 
    ব্যাখ্যা



    At (x,y)=(2,1): u=−3, v=−6 

    ৩৮.
    For Φ = ln(x2+y2), the velocity components are:
    1. None of these
    সঠিক উত্তর:
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    ব্যাখ্যা

    ৩৯.
    Stream function:
    Ψ = r2cos⁡θ Find qθ at r = 2,  θ = π/3.
    1. 0
    2. - 1
    3. 1
    4. - 2
    সঠিক উত্তর:
    - 2
    উত্তর
    সঠিক উত্তর:
    - 2
    ব্যাখ্যা