流體力學(xué)問答題

第一章 流體及其物理性質(zhì)1試述流體的定義，以及它與固體的區(qū)別。2與氣體有哪些共同的特性？它們各有什么不同的特性？試分別舉例說明，在空氣和水中相同與不同的一些流體力學(xué)現(xiàn)象。3何謂連續(xù)介質(zhì)？引入連續(xù)介質(zhì)模型的目的意義何在？4流體的密度、比容以及相對(duì)密度之間有何關(guān)系？這三者的單位如何？5流體的壓縮性與膨脹性可以用哪些參量來描述？6完全氣體的狀態(tài)方程是什么？請(qǐng)說明方程中每一個(gè)參量的意義。7何謂不可壓縮流體？在什么情況下可以忽略流體的壓縮性？8何謂流體的粘性？流體的粘度與流體的壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系如何？9流體的粘性力與固體的摩擦力有何本質(zhì)區(qū)別？10試述牛頓內(nèi)摩擦定律，根據(jù)此定律說明，當(dāng)實(shí)際流體處于靜止或相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，是否存在切向應(yīng)力？11何謂理想流體？引入理想流體模型的意義何在？12試述表面張力的定義，及其產(chǎn)生表面張力的機(jī)理。13何謂附著力，何謂內(nèi)聚力？試分析水和水銀在毛細(xì)管中上升或下降的現(xiàn)象。14作用在流體上的力可以分為哪兩種？第二章 流體靜力學(xué)1試述流體靜壓強(qiáng)的兩個(gè)重要特性。2靜力學(xué)的全部?jī)?nèi)容適用于理想流體還是實(shí)際粘性流體？或者兩者都可？為什么？ 3何謂流體的平衡狀態(tài)與相對(duì)平衡狀態(tài)？它們對(duì)應(yīng)的平衡微分方程有何相同之處與不同之處？4試寫出歐拉平衡微分方程式，敘述該方程的適用范圍以及方程中每一項(xiàng)的物理意義。5何謂質(zhì)量力有勢(shì)？試寫出重力的勢(shì)函數(shù)。6不可壓縮流體處于平衡狀態(tài)時(shí)，對(duì)作用在它上面的質(zhì)量力有什么要求？7試寫出靜止流體的壓強(qiáng)差公式，并敘述其物理意義，此公式對(duì)于相對(duì)靜止流體是否適用？8試寫出靜止流體的等壓面的微分方程式，此方程式對(duì)于相對(duì)靜止流體是否適用？9試述等壓面的重要性質(zhì)。10流體靜力學(xué)的基本方程式的物理意義和幾何意義各是什么？11何謂絕對(duì)壓強(qiáng)、計(jì)示壓強(qiáng)與真空？它們之間有何關(guān)系？12靜壓強(qiáng)的計(jì)量單位有哪幾種？它們的換算關(guān)系如何？13在一U型管中，盛有兩種不相溶的、不同密度的液體，試問，在同一水平面上的液體壓強(qiáng)是否相同？為什么？14敘述帕斯卡原理，試舉例說明它在工程中的應(yīng)用。15相對(duì)平衡液體的靜壓強(qiáng)分布規(guī)律，是否滿足靜力學(xué)基本方程？為什么？16液體隨所在圓柱形容器，繞軸作等角速度旋轉(zhuǎn)后，液面將發(fā)生怎樣的變化？它與旋轉(zhuǎn)角速度有什么關(guān)系？變化后液面各點(diǎn)的靜壓強(qiáng)是否相同？為什么？17相對(duì)平衡的液體的等壓面形狀與什么因素有關(guān)？18試寫出靜止液體作用在平面上和曲面上的總壓力計(jì)算公式。19一般情況下，平面圖形的壓力中心D為什么總在其形心C的下方？在什么情況下，這兩者重合。20何謂壓力體？壓力體由哪些面圍成的？21用壓力體表示的鉛垂壓力的方向如何確定？的作用線通過哪一點(diǎn)？對(duì)于復(fù)雜曲面，當(dāng)曲面兩側(cè)有同種液體的壓力體如何分析？22不同形狀的敞開的貯液容器放在桌面上，如果液深相同，容器底部的面積相同，試問作用于容器底部的總壓力是否相同？桌面上受到的容器的作用力是否相同？為什么？23有一受壓面，面積為A，形心C的淹深為 hc,今使該平面繞通過其形心C的水平軸旋轉(zhuǎn)任意角度，試問該平面所受到的總壓力的大小、方向、作用點(diǎn)是否發(fā)生變化？24敘述阿基米德原理，潛體所受的浮力與潛體在液體的深度有無關(guān)系？為什么？第三章 流體運(yùn)動(dòng)的基本概念和基本方程1. 研究流體流動(dòng)有哪兩種方法？這兩種方法中，坐標(biāo)、有何不同意義？2試說明歐拉方法的基本思路，并舉例說明它的實(shí)際應(yīng)用。3在歐拉方法中，試寫出流體質(zhì)點(diǎn)的加速度表示式，并且說明其力學(xué)意義。對(duì)于任意一個(gè)物理量N的質(zhì)點(diǎn)導(dǎo)數(shù)又可以寫成什么形式呢？4何謂定常流動(dòng)與非定常流動(dòng)？它們與坐標(biāo)系的選擇有何關(guān)系？試舉例說明之。5試分析以下兩種流動(dòng)的定常性（1）流體等加速繞流某一靜止物體（2）一無限長(zhǎng)的直圓柱體在靜止流體中作橫向等速直線運(yùn)動(dòng)。6在非定常流動(dòng)中，是否總存在流動(dòng)加速度？為什么？在定常流動(dòng)中，情況又將是如何呢？7設(shè)流體速度為，試說明流場(chǎng)中，的物理意義。8按照流體的性質(zhì)，可將流體的流動(dòng)分為哪幾類？9按照流動(dòng)空間的坐標(biāo)變量數(shù)目，可以將流體的流動(dòng)分為哪幾類？10何謂流線？流線有什么特性？試寫出流線的微分方程式。11在定常流動(dòng)時(shí)，流線和跡線有何關(guān)系？在非定常流動(dòng)時(shí)，它們的關(guān)系又將是如何？12何謂流管、流束和有效截面？何謂流量和平均流速？13何謂水力半徑？引入水力半徑的目的意義何在？14何謂系統(tǒng)和控制體？它們有何區(qū)別與聯(lián)系？試寫出系統(tǒng)控制體的輸運(yùn)公式并說明其物理意義。15試寫出積分形式的連續(xù)性方程，并說明此方程的適用范圍。對(duì)于一維定常流動(dòng)，此方程又可以簡(jiǎn)化為什么形式。16試寫出積分形式的動(dòng)量方程和動(dòng)量矩方程，說明每一項(xiàng)的意義。對(duì)于定常流動(dòng)，此方程又可以簡(jiǎn)化為什么形式。17試寫出理想流體的伯努利方程，并且說明此方程的物理意義，幾何意義以及它的適用條件。18何謂緩變流和急變流？在緩變流截面上，壓強(qiáng)分布有何規(guī)律？19試寫出粘性流體總流的伯努利方程，并且說明此方程的物理意義，幾何意義以及它的適用條件。20理想不可壓縮重力流體，流經(jīng)彎管時(shí)，管內(nèi)的流體的速度分布與壓強(qiáng)分布如何？由此說明彎管兩側(cè)的破壞程度有何不同。21試述文丘里管測(cè)量流量的原理，如果通過文丘里管的流量保持不變，試問管道傾斜放置與水平放置的兩種情況，測(cè)得差壓計(jì)的液面高差是否會(huì)改變？為什么？第五章 管路損失和水力計(jì)算1何謂沿程損失和局部損失？試分析產(chǎn)生這兩種損失的原因。2試寫出沿程損失和局部損失的計(jì)算公式，并說明公式中每一項(xiàng)的物理意義。3. 雷諾試驗(yàn)表明，粘性流體的流動(dòng)可以分為哪兩種流動(dòng)狀態(tài)？試判別流體的流動(dòng)狀態(tài)，為何不用上臨界雷諾數(shù)，而用下臨界雷諾數(shù)？工程中一般取圓管的臨界雷諾數(shù)為多少？4流體在漸擴(kuò)管道中，從截面1流向截面2，若已知在截面1處流體作層流流動(dòng)，試問，流體在截面2處是否仍保持層流流動(dòng)？5粘性流體在圓管中作層流流動(dòng)時(shí)，其速度分布與切應(yīng)力分布有何規(guī)律？6試寫出哈根泊蕭葉公式，試述此公式的適用條件和實(shí)用意義。7何謂紊流流動(dòng)的脈動(dòng)現(xiàn)象？何謂時(shí)間平均化？引進(jìn)時(shí)均概念的目的意義何在？8粘性流體作紊流流動(dòng)時(shí)，其切向應(yīng)力有何特點(diǎn)？根據(jù)普朗特混合長(zhǎng)理論，如何求得紊流的附加切向應(yīng)力？9試從流動(dòng)特點(diǎn)、速度分布、沿程損失，這三個(gè)方面來說明層流流動(dòng)與紊流流動(dòng)的區(qū)別？10圓管中紊流流動(dòng)可以分為哪三個(gè)區(qū)域？粘性底層的厚度對(duì)紊流流動(dòng)有何影響？11何謂光滑管和粗糙管？對(duì)于一根確定的管子是否永遠(yuǎn)保持為光滑管或粗糙管？為什么？12尼古拉茲實(shí)驗(yàn)曲線圖中，可以分為哪五個(gè)區(qū)域？在這五個(gè)區(qū)域中，與哪些因素有關(guān)？13在工業(yè)管道的沿程阻力計(jì)算中，試比較尼古拉茲曲線圖與莫迪曲線圖。試問這兩個(gè)圖中哪一個(gè)較實(shí)用些？14粘性流體在圓管中流動(dòng)時(shí)，試分別討論當(dāng)雷諾數(shù)非常大與非常小的兩種情況中，沿程阻力與速度的幾次方成正比？15流體流過管道截面突然擴(kuò)大處，為何會(huì)產(chǎn)生局部能量損失？試寫出局部損失的計(jì)算公式？管道的出口與進(jìn)口處局部損失系數(shù)，一般情況各取多少？16流體在彎管中流動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的局部能量損失與哪些因素有關(guān)？17降低沿程損失和局部損失，可以采取哪些措施？18工程中對(duì)于簡(jiǎn)單管道的水力計(jì)算主要有哪三類問題？其計(jì)算方法如何？19在串聯(lián)管道，并聯(lián)管道中，各管段的流量和能量損失分別滿足什么關(guān)系？20工程中，對(duì)于串聯(lián)管道和并聯(lián)管道的水力計(jì)算，分別有哪兩類問題？其計(jì)算方法如何？21工程中，對(duì)于分支管道的水力計(jì)算，主要有哪類問題？22表征孔口出流性能主要是哪三個(gè)系數(shù)?試述這三個(gè)系數(shù)的物理意義。23在容器壁面上孔徑相同的條件下，為什么圓柱形外管嘴的流量大于孔口出流的流量？24何謂水擊？有何危害性？試以連接在水池上的排水管為例，闡述閥門由