工程流體力學復習知識總結(jié)

工程流體力學DATE\@"M/d/yyyy"1/11/2016TIME\@"h:mm:ssam/pm"10:15:49PM郭冠中制作PAGEPAGE3是非題.流體靜止或相對靜止狀態(tài)的等壓面一定是水平面。（錯誤）平面無旋流動既存在流函數(shù)又存在勢函數(shù).(正確）附面層分離只能發(fā)生在增壓減速區(qū).（正確）等溫管流摩阻隨管長增加而增加，速度和壓力都減少.（錯誤）相對靜止狀態(tài)的等壓面一定也是水平面。（錯誤）平面流只存在流函數(shù),無旋流動存在勢函數(shù)。(正確)流體的靜壓是指流體的點靜壓.(正確）流線和等勢線一定正交。（正確）附面層內(nèi)的流體流動是粘性有旋流動.（正確）亞音速絕熱管流摩阻隨管長增加而增加，速度增加,壓力減小。（正確）相對靜止狀態(tài)的等壓面可以是斜面或曲面。（正確）超音速絕熱管流摩阻隨管長增加而增加，速度減小，壓力增加。（正確)壁面靜壓力的壓力中心總是低于受壓壁面的形心。（正確）相鄰兩流線的函數(shù)值之差，是此兩流線間的單寬流量。(正確）附面層外的流體流動時理想無旋流動。(正確）處于靜止或相對平衡液體的水平面是等壓面。（錯誤）17。流體的粘滯性隨溫度變化而變化，溫度升高粘滯性減少；溫度降低粘滯性增大.(錯誤)18流體流動時切應力與流體的粘性有關(guān),與其他無關(guān)。（錯誤)填空題。1、1mmH2O=9.807Pa2、描述流體運動的方法有歐拉法和拉格朗日法。3、流體的主要力學模型是指連續(xù)介質(zhì)、無粘性和不可壓縮性。4、雷諾數(shù)是反映流體流動狀態(tài)的準數(shù),它反映了流體流動時慣性力與粘性力的對比關(guān)系.5、流量Q1和Q2，阻抗為S1和S2的兩管路并聯(lián)，則并聯(lián)后總管路的流量Q為,總阻抗S為。串聯(lián)后總管路的流量Q為，總阻抗S為。6、流體紊流運動的特征是脈動現(xiàn)像，處理方法是時均法.7、流體在管道中流動時，流動阻力包括沿程阻力和局部阻力.8、流體微團的基本運動形式有：平移運動、旋轉(zhuǎn)流動和變形運動。9、馬赫數(shù)氣體動力學中一個重要的無因次數(shù)，他反映了慣性力與彈性力的相對比值。10、穩(wěn)定流動的流線與跡線重合。11、理想流體伯努力方程常數(shù)中，其中稱為測壓管水頭。12、一切平面流動的流場，無論是有旋流動或是無旋流動都存在流線,因而一切平面流動都存在流函數(shù),但是，只有無旋流動才存在勢函數(shù)。13、雷諾數(shù)之所以能判別流態(tài),是因為它反映了慣性力和粘性力的對比關(guān)系.14、流體的主要力學性質(zhì)有粘滯性、慣性、重力性、表面張力性和壓縮膨脹性。15、畢托管是廣泛應用于測量氣體和水流一種儀器。16、流體的力學模型按粘性是否作用分為理想氣體和粘性氣體.作用與液上的力包括質(zhì)量力,表面力。17、力學相似的三個方面包括幾何相似、運動相似與動力相似.18、流體的力學模型是連續(xù)介質(zhì)模型.19、理想氣體伯努力方程中，稱勢壓，稱全壓，稱總壓。20、紊流射流的動力特征是各橫截面上的動量相等。21、流體的牛頓內(nèi)摩擦定律的表達式，u的單位為pa.s。22、濃差或溫差射流的熱力特征是各截面的相對焓值相等.23、流體微團的運動是由平移運動，旋轉(zhuǎn)運動,線變形運動和角變形運動四種基本運動形式符合而成。24、幾何相似是力學相似的前提，運動相似是模型實驗的目的,動力相似是運動相似的保證。25、歐拉準數(shù)是壓力和慣性力的相對比值。26、馬赫數(shù)M反映了慣性力和彈性力相對比值。27、流體流動的狀態(tài)分為層流和紊流.28、弗魯?shù)脺蕯?shù)反映了重力和慣性力相對比值.四、選擇題。1、按連續(xù)介質(zhì)的概念,流體質(zhì)點是指.A、流體的分子B、流體內(nèi)的固體顆粒C、無大小的幾何點D、幾何尺寸同流動空間相比是極小量，又含有大量分子的微元體2、一下哪種流體為非牛頓流體.A、空氣B、清水C、血液D、酒精3、絕對壓強P、相對壓強p、真空值p、當?shù)卮髿鈮簭娭g的關(guān)系是。A、P=p+pB、p=P+C、p=-P4、圓管層流過流斷面的流速分布為。A、均勻分布B、對數(shù)曲線分布C、二次拋物線分布5、一下那些概念屬于歐拉法。A、流線B、跡線C、液體質(zhì)點D、液體微團6、圓管紊流粗糙區(qū)的沿程摩阻系數(shù).A、與雷諾數(shù)Re有關(guān)B、與管壁相對粗糙度有關(guān)C、與Re和有關(guān)D、與和管長l有關(guān)7、速度V、長度l、時間t的無量綱組合是。A、B、C、D、8、圓管斷面直徑由d1突然擴大到d2，若將一次擴大改為兩級擴大，則該擴大的局部水頭損失.A、減小B、不變C、增大9、在圓管流動中，層流的斷面速度分布符合.A、均勻規(guī)律B、直線變化規(guī)律C、拋物線變化規(guī)律D、對數(shù)曲線規(guī)律10、流線與流線通常情況下。A、能相交也能相切B、僅能相交不能相切C、僅能相切不能相交D、既不能相交也不能相切11、速度v，密度，壓強p的無量綱集合是。A、B、C、D、12、雷諾數(shù)代表的是之比。A、慣性力與壓力B、慣性力與重力C、慣性力與表面張力D、慣性力與粘性力13、壓力輸水管模型實驗，長度比尺為8，模型水管的流量應為原型輸水管流量的。A、B、C、D、14、一維流動中，“截面積大處速度小,截面積小處速度大”成立的條件是。A、理想流體B、粘性流體C、可壓縮流體D、不可壓縮流體15、彈簧管壓力表的讀數(shù)是。A、絕對壓強B、相對壓強C、絕對壓強加當?shù)卮髿鈮篋、相對壓強加當?shù)卮髿鈮?6、靜水中斜置平面壁的形心淹沒深hc與壓力中心淹沒深hD的關(guān)系是.A、大于B、小于C、等于D、無規(guī)律17、某風管的斷面尺寸為，則該風管的當量直徑是。A、B、C、D、18、有一變直徑管流，小管直徑d1，大管直徑d2=2d1，則兩斷面雷諾數(shù)的關(guān)系是。A、B、C、D、19、下列流體哪個屬于牛頓流體。A、汽油B、紙漿C、血液D、瀝青五、簡答題。1、流體靜壓強的特性是什么？流體靜壓強的方向是沿著作用面的內(nèi)法線方向；在靜止或相對靜止的流體中,任一點流體靜壓強的大小作用面方向無關(guān)，只與該點的位置有關(guān)。2、尼古拉茲實驗分區(qū)級意義是什么？①層流區(qū)②臨界過渡區(qū)③紊流光滑區(qū)④紊流過度區(qū)⑤紊流粗糙區(qū)意義:比較完整地反應了沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律，揭示了沿程阻力系數(shù)變化的主要因素。3、附面層提出的意義?在于將流場劃分為兩個計算方法不同的區(qū)域，即勢流區(qū)和附面層。在附面層外的勢流區(qū)按無旋流動理想流體能量方程或動量方程求解；在附面層內(nèi)，按粘性有旋流動流體能量方程或N—S方程求解；4、溫差或濃差射流彎曲產(chǎn)生的原因是什么？濃差或溫差射流由于濃度或溫度不同，引起射流介質(zhì)密度與周圍其氣體密度與周圍氣體密度不同，所受的重力與浮力不相平衡，使得整個射流將發(fā)生向上或向下的軸彎曲。5、附面層分離的原因是什么？當流體繞流曲面體流動時，在減壓增速區(qū)，流動維持原來的附面層；流動進入增壓減速區(qū)時，流體質(zhì)點受到與主流方向相反的壓差作用,將產(chǎn)生方向的回流，而附面層外的流體仍保持原有的前進，這樣，回流和前進這兩部分運動方向相反的流體相接觸,就形成旋渦。旋渦的產(chǎn)生使得附面層與壁面發(fā)生分離。6、運動粘滯系數(shù)r的物理意義是什么？流體運動粘滯系數(shù)r表征單位速度梯度作用下的切應力對單位體積質(zhì)量作用產(chǎn)生的阻力加速度，具有運動學要素。7、流體動力粘滯系數(shù)u的物理意義是什么？、流體動力粘滯系數(shù)u表征單位速度梯度作用下的切應力，反映了粘滯的動力性質(zhì)。8、元流的特性是什么？元流的特性：元流的邊界由流線組成；流體質(zhì)點不能出入元流;元流斷面上的流速和壓強是均勻分布。9、伯努利方程常數(shù)中各項的物理意義？Z:斷面對基準面高度，水力學中稱位置水頭,單位位能；在斷面壓強作用下,流體沿測壓管所能上升的高度，壓強水頭，單位位能；斷面以速度u為初速度的鉛直向上射流所能達到的理論的高度，流速水頭，單位位能。10、管網(wǎng)水力計算遵循的原則是什么?①任一節(jié)點流入和流出的流量相等；②任一閉合環(huán)路中,如規(guī)定順時針方向流動的阻力損失為正,反之為負,則各管段阻力損失的代數(shù)和必等于零.11、水擊（水錘）現(xiàn)象及產(chǎn)生的原因是什么？有壓管路中運動著的液體,由于閥門或水泵突然關(guān)閉，使得液體的速度和動量發(fā)生急劇變化，從而造成液體壓強驟然變化，該現(xiàn)象就是水擊（水錘）現(xiàn)象，產(chǎn)生的原因①液體的可壓縮性②管道材質(zhì)的彈性。12、管嘴出流產(chǎn)生真空的原因和條件是什么？原因是流體質(zhì)點流動時由于有慣性，因而流線不能成折線，是光滑的曲線，所以能夠形成真空區(qū)域；條件是：管嘴長度為管徑的3~4倍;作用水頭H0極限值為.13、自由紊流射流的運動、動力特征是什么？在自由紊流射流的主體段，射流各斷面上速度分布是相似的,軸線速度越來越小，橫截面積越來越大，質(zhì)量流量也越來越大；個橫截面上的動量守恒.14、射流彎曲產(chǎn)生的原因？在溫差射流場中，由于氣流密度與周圍的氣體的不同，射流氣體所受的浮力與重力不相平衡，使整個射流發(fā)生向下或向上彎曲15、繞流升力產(chǎn)生的原因?當繞流物體為非對稱形或雖為對稱但其對稱軸與來流方向不平行時,在繞流物體上部流線較密，流速大；下部流線較疏，流速小，則上部壓強小,下部壓強大，上、下部存在壓強差，由此產(chǎn)生向上的力稱為升力.16、畢托管是廣泛應用于測量水流和氣流的一種儀器，試畫出其示意圖，并說明其工作原.、（見第五版書P61)17、簡要說明管道流動局部阻力損失產(chǎn)生的機理。（略）18、不可壓縮流體N—S方程中，各項的物理意義是什么?X：是作用在流體微團上的單位質(zhì)量力。是作用在流體微團上單位質(zhì)量流體的壓力。是作用在流體微團上單位質(zhì)量流體粘性偏應力的合力.是流體質(zhì)點的加速度.1、簡述液體與氣體的粘性隨溫度的變化規(guī)律，并說明為什么？答:溫度升高時液體的黏性降低，因為液體的粘性主要是分子間的內(nèi)聚力引起的，溫度升高時，內(nèi)聚力減弱，故粘性降低，而造成氣體粘性的主要原因在于氣體分子的熱運動，溫度越高，熱運動越強烈，所以粘性就越大2、請詳細說明作用在流體上的力.作用在流體上的力按其性質(zhì)可分為表面力和質(zhì)量力，表面力是指作用在所研究流體表面上的力，它是由流體的表面與接觸的物體的相互作用差生的，質(zhì)量力是流體質(zhì)點受某種力場的作用力,它的大小與流體的質(zhì)量成正比3、簡述連續(xù)介質(zhì)假說.連續(xù)介質(zhì)假說將流體區(qū)域看成由流體質(zhì)點連續(xù)組成，占滿空間而沒有間隙,其物理特性和運動要素在空間是連續(xù)分布的。從而使微觀運動的不均勻性、離散性、無規(guī)律性與宏觀運動的均勻性、連續(xù)性、規(guī)律性達到了和諧的統(tǒng)一.（宏觀無限小微觀無限大）4、何謂不可壓縮流體?在什么情況下可以忽略流體的壓縮性？除某些特殊流動問題，工程實際中將液體看作是密度等于常數(shù)的不可壓縮流體，當氣體的速度小于70m/s且壓力和溫度變化不大時也可近似地將氣體當作不可壓縮流體處理5、流體靜壓力有哪兩個重要特征？特征一：在平衡的流體中,通過任意一點的等壓面，必與該點所受的質(zhì)量力互相垂直。特征二：當兩種互不相混的液體處于平衡時，它們的分界面必為等壓面。6、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？容器底部的總壓力=液體壓強x面積，而壓強由液深決定（同種液體)，所以作用于容器底部的總壓力相同；桌面上所受力是整個儲有液體容器的重力，桌面上受到的容器的作用力因容器總重量不同而不同。本題目也有漏洞：不同形狀的敞開的貯液容器,體積關(guān)系不能確定,其總重量不一定相同或也不一定不同。7、相對平衡的液體的等壓面形狀與什么因素有關(guān)？質(zhì)量力（在平衡點流體中，通過任意一點的等壓面必須與該店所受的質(zhì)量力互相垂直）8、靜力學的全部內(nèi)容適用于理想流體還是實際粘性流體？或者兩者都可?為什么?流體處于靜止或相對靜止狀態(tài)時,各流體質(zhì)點間沒有相對運動，速度梯度等于零，切向應力也等于零，這樣流體的粘性就顯現(xiàn)不出來了9、敘述帕斯卡原理，試舉例說明它在工程中的應用。帕斯卡定律:加在密閉液體任一部分的壓強能夠大小不變的被液體向各個方向傳遞公式：P1=P2即F1／S1（F為施加的力)＝F2／S2(S指大小活塞的面積）應用:千斤頂，液壓機,液壓制動10、何謂壓力體？壓力體由哪些面圍成的？由于液體重量產(chǎn)生對物體表面壓力的體積稱為壓力體壓力體①所論曲面；②過曲面周界上一切點的鉛垂線所構(gòu)成的曲面；③與液面重合的水平面。試述文丘里管測量流量的原理，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,測得差壓計的液面高差是否會改變?為什么？會改變12、簡述沿程阻力系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化規(guī)律，并畫出其趨勢圖。尼古拉茲實驗揭示了沿程阻力系數(shù)λ的變化規(guī)律，文字表述或數(shù)學公式表述.層流：;水力光滑區(qū):

；過渡粗糙區(qū):

粗糙區(qū)（阻力平方區(qū))：

。13、流體在漸擴管道中，從截面1流向截面2，若已知在截面1處流體作層流流動。試問,流體在截面2處是否仍保持層流流動?為什么14、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？串聯(lián)管路的特點：各條管路中的流量相等，等于總流量；各管的水頭損失之和等于管路的總損失.并聯(lián)管路的特點:各條管路中的流量之和,等于總流量;各管的水頭損失之相等,等于管路的總損失。15、簡述水力光滑管和水力粗糙管的定義。一根確定的管子是否永遠保持為水力光滑管或水力粗糙管？為什么？水力光滑管：在紊流中存在層流底層，當層流底層厚度δl＞5Δ時，粗糙高度幾乎全被層流底層淹沒管壁對紊流區(qū)流體的影響很小，這與流體在完全光滑的管道中流動類似，這種情況的管子叫做水力光滑管。水力粗糙管：當層流底層厚度δl＜0.3Δ時，管壁上幾乎所有的凸峰都暴露在紊流中，紊流去的流體質(zhì)點與凸峰相互碰撞，阻力增加，此時的管子叫做水利粗糙管。16、簡單敘述沿程阻力和局部阻力的定義,試分析產(chǎn)生這兩種損失的原因。沿程阻力:再過流斷面沿程不變的均勻流道中所受的流動阻力{流體與壁面的摩擦產(chǎn)生｝沿程損失原因：由于流體與壁面的摩擦而產(chǎn)生的。局部阻力:流體在流動過程中由于方向改變或速度改變以及經(jīng)過管件而產(chǎn)生的阻力局部損失的原因:因流體與壁面的沖擊和流體的質(zhì)點之間的碰撞而形成的17、何謂緩變流和急變流？在緩變流截面上，壓強分布有何規(guī)律？當流線的曲率半徑很大或流體之間的夾角很小時，流線近似為平行直線,這樣的流動稱為緩變流，否則稱為急變流。在接近于直線的流動中，沿法線方向的壓力分布規(guī)律與平衡流體中的相同，均服從于流體靜力學基本程18、寫出總流伯努利方程，并簡述其物理意義。中：Z表示總流過流斷面上某點（所取計算點）單位重量流體的平均位置勢能表示總流過流斷面上某點（所取計算點）單位重量流體的平均壓強勢能。表示總流過流斷面上某點（所取計算點）單位重量流體的平均動能。表示總流過流斷面上某點（所取計算點）單位重量流體的平均機械能損失，稱為總流水頭損失代表總流過流斷面上單位重量流體的平均勢能代表總流過流斷面上單位重量流體的平均機械能物理意義—在符合限定條件下，單位重量流體的機械能(位能、壓力能和動能)可以互相轉(zhuǎn)化,但總和不變。19、簡述流線的定義,并寫出流線方程。流線就是在流場中某一瞬間作出的一條空間曲線，使這一瞬間在該曲線上各點的流體質(zhì)點所具有的速度方向與曲線在該點的切線方向重合(同一時刻流場中連續(xù)各點的速度方向線）20、何謂系統(tǒng)和控制體？它們有何區(qū)別與聯(lián)系？眾多流體的質(zhì)點的集合稱為系統(tǒng)?？刂企w是指流場中某一確定的空間。區(qū)別:系統(tǒng)的位置和形狀是可以變化的，而控制體是指流場中的某一確定的空間。聯(lián)系：利用控制體可以推導出流體系統(tǒng)所具有的某種物理量隨時間的變化率,得出流體力學中若干重要方程一、名詞解釋.1、雷諾數(shù)：是反應流體流動狀態(tài)的數(shù),雷諾數(shù)的大小反應了流體流動時，流體質(zhì)點慣性力和粘性力的對比關(guān)系。2、流線：流場中，在某一時刻，該點的切線方向與通過該點的流體質(zhì)點的流速方向重合的空間曲線稱為流線.3、壓力體：壓力體是指三個面所封閉的流體體積,即底面是受壓曲面，頂面是受壓曲面邊界線封閉的面積在自由面或者其延長面上的投影面，中間是通過受壓曲面邊界線所作的鉛直投影面。4、牛頓流體:把在作剪切運動時滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱為牛頓流體。5、歐拉法：研究流體力學的一種方法，是指通過描述物理量在空間的分布來研究流體運動的方法。6、拉格朗日法：通過描述每一質(zhì)點的運動達到了解流體運動的方法稱為拉格朗日法。7、濕周：過流斷面上流體與固體壁面接觸的周界稱為濕周。8、恒定流動：流場中，流體流速及由流速決定的壓強、粘性力、慣性力等也不隨時間變化的流動。9、附面層：粘性較小的流體在繞過物體運動時，其摩擦阻力主要發(fā)生在緊靠物體表面的一個流速梯度很大的流體薄層內(nèi),這個薄層即為附面層。10、卡門渦街:當流體經(jīng)繞流物體時，在繞流物后面發(fā)生附面層分離,形成旋渦,并交替釋放出來,這種交替排列、有規(guī)則的旋渦組合稱為卡門渦街。11、自由紊流射流：當氣體自孔口、管嘴或條縫以紊流的形式向自由空間噴射時，形成的流動即為自由紊流射流。12、流場：充滿流體的空間。13、無旋流動:流動微團的旋轉(zhuǎn)角速度為零的流動.14、貼附現(xiàn)象：貼附現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于靠近頂棚流速增大靜壓減少，而射流下部靜壓大，上下壓差致使射流不得脫離頂棚。15、有旋流動：運動流體微團的旋轉(zhuǎn)角速度不全為零的流動。16、自由射流：氣體自孔口或條縫向無限空間噴射所形成的流動.17、濃差或溫差射流：射流介質(zhì)本身濃度或溫度與周圍氣體濃度或溫度有差異所引起的射流。18、音速:音速即聲速，它是弱擾動波在介質(zhì)中的傳播速度。19、穩(wěn)定流動：流體流動過程與時間無關(guān)的流動。20、不可壓縮流體：流體密度不隨溫度與流動過程而變化的液體。21、駐點：流體繞流物體迎流方向速度為零的點。22、自動模型區(qū)：當某一相似準數(shù)在一定的數(shù)值范圍內(nèi)，流動的相似性和該準數(shù)無關(guān)，也即原型和模型的準數(shù)不相等，流動仍保持相似，準數(shù)的這一范圍稱為自動模型區(qū)。五、簡答題。1．流體的相對密度定義為：某種流體的密度與()的密度的比值。A、標準大氣壓下4℃水B、標準大氣壓下15℃水C、標準大氣壓下4℃空氣D、標準大氣壓下15℃空氣2．靜水壓強的大小與（）無關(guān).A．空間位置B．作用面的方位C．液體種類D．淹沒深度3．下列說法中,正確的是（）。A、理想不可壓縮均質(zhì)重力流體作定?；蚍嵌ǔＡ鲃訒r，沿流線總機械能守恒B、理想不可壓縮均質(zhì)重力流體作定常流動時，沿流線總機械能守恒C、理想不可壓縮均質(zhì)重力流體作非定常流動時，沿跡線總機械能守恒D、理想可壓縮重力流體作非定常流動時，沿流線總機械能守恒4．在列伯努利方程時，方程兩邊的壓強項必須（）A、均為表壓強B、均為絕對壓強C、同為表壓強或同為絕對壓強D、一邊為表壓強一邊為絕對壓強5．當圓管中流體作層流流動時，動能修正系數(shù)α等于（）A．1 B．2 C．3 D．1。756．在粘滯力作用下相似的流動，其（）準則數(shù)必然相等。A．B．C．D．7．當某管路流動在紊流粗糙管平方阻力區(qū)范圍內(nèi)時，則隨著雷諾數(shù)Re的增大，其沿程損失系數(shù)λ將（）.A．增大B．減小C．不變D．增大或減小8．判定流體流動是有旋流動的關(guān)鍵是看（）A．流體微團運動軌跡的形狀是圓周曲線B．流體微團運動軌跡是曲線C．流體微團運動軌跡是直線 D．流體微團自身有旋轉(zhuǎn)運動9．對于理想流體的歐拉積分式與伯努力積分式的適用