工程流体力学复习题

1、15一、简答题1. 缓变过流断面、缓变流动过流断面在流束或总流中与所有流线都相垂直的横断面。缓变流动若某过流断面上的流线几乎是相互平行的直线，则此过流 断面称为缓变断面，过流断面上的流动称为缓变流动。2. 流管与流束流管 在流场中任取一封闭曲线l （非流线），过曲线上各点做流线， 所有这些流线构成一管状曲面，称为流管。流束 在流场中取一非流面的曲面 S,则过曲面上各点所作流线的总 和，称为流束。3. 动能、动量修正系数动能修正因数用真实流速计算的动能与平均流速计算的动能间的比 值。动量修正因数用真实流速计算的动量与以平均流速计算的动量间的 比值。4. 水力光滑管和水力粗糙管管壁绝对粗糙度，a：

2、粘性底层厚度。当管壁的粗糙突出部分完全淹没在粘性地层中。此时，粘性 底层以外的紊流区域完全不受管壁粗糙度的影响，流体就好像在理想的完 全光滑管中流动，这种情况的管内紊流流动称为“水力光滑管”或简称为“光 滑管当av/M,管壁的粗糙突起有一部分或大部分暴露在紊流区内。 此时， 紊流区中的流体流过管壁粗糙突出部分时将会引起漩涡，造成附加的能量 损失，即管壁粗糙度对紊流流动产生影响，这种情况的管内紊流流动称为“水力粗糙管”或简称为“粗糙管”5. 等压面与压力体等压面在充满平衡流体的空间,连接压强相等的各点所组成的面称为等压面。等压面有三个特性：等压面就是等势面；等压面与质量力垂直； 两种混容的流体分

3、界面为等压面。压力体 由所探究的曲面，通过曲面周界所作的垂直柱面和流体的自由 表面（或其延伸面）所围成的封闭体积叫做压力体。6. 系统与控制体系统 有限体积的流体质点的集合称为系统。（不管流体怎样运动，且 运动中系统的表面可以不断变形，但流体质点的集合不变，所含有的质量 不变。）控制体 取流场中某一确定的空间区域，这个空间区域称为控制体。（控 制体的周界称为控制面。）7. 流线与迹线迹线 流体质点运动的轨迹。流线 某瞬时在流场中所作的一条空间曲线，该瞬时位丁曲线上各点 的流体质点的速度在该点与曲线相切。8. 断面平均流速与时间平均流速 眼"dA断面平均流速 V & =上一A

4、A时间平均流速 v =，° v d t9. 层流与紊流层流 定向的无混杂的流动。紊流 非定向的无规则的流动。10. 包定与非包定流动包定流动 如果流场中每一空间点上的运动参数不随时间变化，这样的流动称为包定流动；非包定流动若流场中运动参数不但随位置改变而改变，而且也随时间 而变化，这种流动称为非包定流动。11. 连续介质模型在流体力学的研究中，将实际的由分子组成的结构用一种假象的流体 模型一一流体微元来代替。流体微元由足够数量的分子组成，连续充满它 所占据的空间，彼此间无任何间隙12. 理想流体、牛顿流体、粘性流体理想流体 没有粘性的流体。牛顿流体 凡切应力与速度梯度呈线性关系，即服

5、从牛顿内摩擦定律的 流体，称为牛顿流体（粘性为常数。）。反之为非牛顿流体。粘性流体粘性不为0的流体。13. 长管、短管长管凡局部损失和出流的速度水头之和与沿程损失相比较小（通常以 小丁白分之五为界限），这样的管路系统称为水力长管，或简称长管。短管乂称为水力短管，是指沿程损失、局部损失等项大小相近，均须 计及的管路系统。14. 表面力是指作用在所研究流体外表面上与表面积大小成正比的力。15. 有旋流动、无旋流动有旋流动 旋转角速度不为0（3的），或旋度不为0 （rotu 0）。无旋流动 有势运动，旋转角速度为0 （ 3=0），或旋度为0 （rot 1=0）。16. 简述流体粘性产生的原因并说明有

6、哪些表示方法。当流体在外力作用下，流体微元间出现相对运动时，随之产生阻抗流 体问相对运动的内摩擦力，流体产生内摩擦力的这种性质成为粘性。原因：液体是分子间的相互作用力 （阻碍流体相对运动）；气体是分子 间的动量交换。粘性的三种表示方法(1) 动力粘度(绝对粘度)或单位速度梯度时内摩擦切应力的大小，单位 P (泊)或者 Pas, 1P=10-1Pas；(2) 运动粘度v:任涉p,单位St (斯cm2/s)或m2/s；(3) 相对粘度(条件粘度)：用对比法测量流体的粘度，多种。17、简述研究流体运动的两种方法，并指出有何不同。拉格朗日法(随体法)：研究流场中每一个流体质点的运动， 分析运动 参数随

7、时间的变化规律，然后综合所有的流体质点，得到整个流场的运动 规律。选取在某个初始时刻t0,每个质点的坐标a、b、c来作为它的标记， 称为“拉格朗日变数；当流体质点运动时，它们不随时间变化。由丁流体质 点连续存在丁流场中，所以“拉格朗日变数”也连续存在丁流场中。任何流体质点的坐标 x, y, z： x= (a, b, c, t); y= (a, b, c, t);z= (a, b, c, t)。着眼点：流体质点。欧拉法(局部法)：研究某瞬时整个流场内位丁不同的位置上的流体质 点的运动参数，然后综合所有空间点，用以描述整个流体的运动。Vx= Vx (x, y, z, t); Vy= Vy (x,

8、y, z, t); vz= vz (x, y, z, t); p=p(x, y, z, t); p= p X, y, z, t)着眼点：整个流场。二、推导题1、推导突然扩大局部损失的计算公式。P2752、推导理想流体运动微分方程式。P1013、推导圆管层流流量qv和能量损失后的计算公式P240&P2424、推导直角坐标系中的连续性微分方程。P825、由粘性流体微小流束的伯努利方程推导出总流的伯努利方程。P1986、推导静止流体对平面壁的作用力计算公式。P437、证明流体静压强的特性 P28特性一流体静压强的方向沿作用面的内法线方向：对丁牛顿流体，在任何微小切力的作用下，都将产生连续的变

9、形，所 以流体在保持静止状态下就不可能有切力存在。此外，乂根据流体的内聚 力很小，几乎不能承受拉力这一特点，可以得出结论：流体静压强的方向 沿作用面的内法线方向。特性二流体静压强的数值只与空间坐标有关，与方位无关：8、推导欧拉静平衡方程P30三、计算题1、已知，当hi6m时，闸门自动倾倒，绕d=0.4m,摩擦系数f = 0.2的 轴颈翻转，h2 =3m固定不变。闸门宽为b=8m，闸门倾角a =60求闸 门的旋转轴O离底部的距离为多少？ （ 15分）为了泄水，当水位hi占6m时，水坝的平板闸门自动倾倒。闸门绕直径d =0.4m，具有摩擦系数f =0.2的轴颈。翻转。假设闸门的另一侧具有固定不变的水位h2 =3m。试求（闸门宽8m,倾角口 =60。）：（20分）（1）闸门的旋转轴离底部的距离x应为多少；（2）支承O所受的压力P为多少。2、一股水平方向上的射流冲击一斜置的光滑平板。已知射流来流速度为V。，流量为qv，密度为P，平板倾角为9。不计重力及流动损失，求射流对平板的作用力及分流流量qvi ， qv2。3、如图，盛水容器以转速n=450r/min绕垂直轴旋转。容器尺寸D = 400mm, d = 200mm, h350mm，水面高 hi +h? = 520mm,活塞质量m=50kg，