流体力学期末考试简答(精简版)

1、简答题1 .有人说“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？解：这种说法是错误的，均匀流不一定是恒定流。因均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变，而恒定流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。两者判别标准不同。2 .什么是流线？它有哪些基本特征？长管：指管道中的水头损失以沿程损失为主，局部损失和流速水头所占的比重很小，在计算中可以忽略的管道。短管：指局部水头损失和流速水头与总水头损失相比具有相当数值，计算时不能忽略的管道。3 .简述伯努利方程=const的物理意义和几何意义。4、什么是并联管路？它有哪些特点？答：具有相同节点的管段组成的管路称为并联管路。特点：（1）流量叠加：

2、并联节点上的总流量为各支管中流量之和，即QQ1Q2Q3；（2）并联各支管上的阻力损失相等，即hl1hl2hl3。（1分）1111（3）总的阻抗平方根的倒数等于各支管阻抗平方根倒数之和，即_L_L二SS&S35 .（绝对）静止流体静力学方程p=p0+pgh的适用条件是什么？6、试用能量方程解释飞机的升力是如何产生的。答：飞机机翼呈上凸下凹状，当空气流经机翼时，其上侧流速较大，压力较小；下侧流速较小压力较大，从而在机翼上下产生了一个压力差，此即为飞机的升力。7 .静水压强有哪些特性？静水压强的分布规律是什么？8 .研究流体运动的方法有哪两种？它们的着眼点各是什么？9、为什么要考虑水泵和虹吸

3、管的安装高度？提示：虹吸管和水泵的吸水管内都存在负压。当安装高度较高时，虹吸管的最高处和水泵的进口的压强可能小于水的汽化压强，在那里水将变成蒸汽，破坏了水流的连续性，导致水流运动中断。因此在进行虹吸管和水泵的设计时必须考虑它们的安装高度11、长管、短管是怎样定义的？判别标准是什么？如果某管道是短管，但想按长管公式计算，怎么力、?12、什么是水击？减小水击压强的措施有那些?答：压力管道中，由于管中流速突然变化，引起管中压强急剧增高（或降低），从而使管道断面上发生压强交替升降的现象，称为水击。工程上常常采取以下措施来减小水击压强：（一）延长阀门（或导叶）的启闭时间T（二）缩短压力水管的长度（三）修

4、建调压室（四）减小压力管道中的水流流速v013、用伯努利能量方程解释为什么在炎热的夏天，当火车开动后，车厢里顿时会有风从车厢两侧吹进？答：当火车开动后，车厢内的空气获得一定的流速，该流速远大于火车周围的空气流速。由伯努利方程2pvzc2g14.用流体力学原理说明为什么当火车进站时，人们需稍微远离站台边缘。2答案提示：（1）所用知识点：伯努利方程ZRJc（2）火车进站时具有相当快的速度，越靠近车体的空气2g的流速越大，压强就越小；（3）人身体前后产生较大的指向列车的压力差15、试写出动能修正系数的数学表达式，并说明其含义。试写出动量修正系数0的数学表达式，并说明其含义。17、解释为什么雷诺数可以

5、用来作为判别流态的一般准则。答：层流受扰动后，当粘性的稳定作用起主导作用时，扰动就受到粘性的阻滞而衰减下来，层流就是稳定的；当扰动占上风，粘性的稳定作用无法使扰动衰减下来，于是流动便变为紊流。因此，流动呈现什么流态，取决于扰动的惯性作用和粘性的稳定作用相互斗争的结果。雷诺数之所以能判别流态，正是因为它反映了惯性力与粘性力的对比关Re。系,g粘性力18、总流能量方程的物理意义是什么？试说明方程中各项的物理意义?22答：总流的能量方程表述为：z1业z2-p22V2hH22g2g它的物理意义是：水流只能从总机械能大的地方流向总机械能小的地方。各项物理意义如下:z一总流过水断面上单位重量液体所具有的位

6、能，简称为单位位能；p一总流过水断面上单位重量液体所具有的压能，简称为单位压能；D一,z一总流过水断面上单位重量液体所具有的平均势能，简称为单位势能；2v总流过水断面上单位重量液体所具有的平均动能;2g2Hzp总流过水断面上单位重量液体所具有的总能量，即总机械能；2g20、“恒定流与非恒定流”，“均匀流与非均匀流”，“渐变流与急变流”是如何定义的？(1)液体运动时，若任何空间点上所有的运动要素都不随时间而改变，这种水流称为恒定流。若任何空间点上所有的运动要素随时间发生了变化，这种水流称为非恒定流。(2)在恒定流中，液流同一流线上液体质点流速的大小和方向均沿程不变地流动，称为均匀流。当流线上各质

7、点的运动要素沿程发生变化，流线不是彼此平行的直线时，称为非均匀流。(3)流线接近于平行直线的流动称为渐变流，流线的曲率较大，流线之间的夹角也较大的流动，称为急变流。21.什么是流线？什么是迹线？指出两者的区别。流线：在某一瞬时，在流场中所作的一条出处于该曲线上所有质点的速度矢量相切的曲线。(3分)迹线：流体质点的运动轨迹线。(或同一质点在个不同时刻所占有的空间位置联成的空间曲线。)流线与迹线是两个不同的概念。迹线是Lagrange法对流动的描述，它是某一质点在某一时段内的流动轨迹线，而流线代表Euler法对流动的描述，两者不应混同。%R%g和层流中hf22.根据达西公式ARe的表达式，证明层流

8、中沿程水头损失hf是与流速v的一次方成正比1、试解释附面层(边界层)概念；答：在大雷诺数绕流时，紧靠物体表面附近存在一个速度发生急剧变化的极薄的流体层，在该薄层内，流体作粘性有旋运动，这样的薄层即称为附面层。2、试用能量方程解释飞机的升力是如何产生的。答：飞机机翼呈上凸下凹状，当空气流经机翼时，其上侧流速较大，压力较小；下侧流速较小压力较大，从而在机翼上下产生了一个压力差，此即为飞机的升力。2、试用能量方程解释在闷热无风的夏天，当火车运行时，风会从两侧的车窗徐徐吹进。答：但火车运行时，车厢附近的空气由于粘性的作用，会跟随车厢一道运动，且越靠近车厢，空气的速度越大。这样，由能量方程可知，越靠近车

9、厢处，空气的压强就越小。从而产生了一个指向车厢的压力差。在此压差的作用下，空气就经由车窗被吹进了车厢内。4 .简述粘性流体绕流物体时产生阻力的原因。如何减少阻力？36 .什么是相对压强，什么是真空度？38 .液体运动有哪两种型态？怎么样判别圆管流动的型态？39 .串联管道和并联管道有什么区别？40 .等压面的性质是什么？41 .流线为什么不能相交？39 .简单管道的水力计算可分为哪两种出流情况？40 .等压面的特性是什么？41 .描述液体运动有哪两种方法，它们的区别是什么？42 .面积相等的正方形和圆形过水断面的水力半径哪个大，为什么？43 .简单管道自由出流与淹没出流时的流量系数“°

10、;有什么不同？44 .为什么流线不能相交？45 .什么是相对压强，什么是真空度？38 .液体运动有哪两种型态？怎么样判别圆管流动的型态？39 .串联管道和并联管道有什么区别？40 .等压面的性质是什么？41 .简单管道的水力计算可分为哪两种出流情况？36 .等压面的特性是什么？37 .描述液体运动有哪两种方法，它们的区别是什么？38 .为什么说达西公式与谢才公式是一致的，只是表现形式不同？39 .简单管道水力计算的基本类型主要有哪些？21 .什么是绝对压强，什么是相对压强？22 .均匀流具有的特征是什么？23 .流线为什么不能相交？1 .作用于液体的力可分成哪两类？请分别举例说明。2 .何谓绝

11、对压强、相对压强、真空？绝对压强是否可为负值？最大真空压强为多少？3 .虹吸管可由短管理论计算；并联管道可由长管理论计算。4 .如何判别层流与紊流？为什么说在圆管层流中的沿程水头损失与流速的一次方成正比？5 .（本小题3分）设有并联的三条支管1,2,3,在对整个系统计算总水头损失时，为什么只需计算其中任一条支管的水头损失26.压力体的构成是什么？如何确定压力体？1 .什么是绝对压强，什么是相对压强？绝对压强是以绝对真空为基准的压强，相对压强是以当地大气压强为基准的压强。2 .均匀流具有的特征是什么？过水断面为平面，过水断面形状、尺寸沿程不变；同一流线上的流速相等，流速分布相同，平均流速相同；动

12、水压强按静水压强分布3 .流线为什么不能相交？因流线上任一点的切线方向代表该点的流速方向，如果流线相交，在交点出就会出现两个切线方向，而同一时刻同一点流体质点不可能同时向两个方向运动。简述粘性流体绕流物体时产生阻力的原因。如何减少阻力？答：（1）阻力有两部分，一部分是由于粘性产生切向应力形成的摩擦阻力；另一部分是由于边界层分离产生压强差形成的压差阻力（形状阻力）。（2）要减小摩擦阻力，应使层流边界层转变为紊流边界层的转摭点尽可能后移;把物体作成流线型，使分离点后移，甚至不发生分离，可减少物体后面的尾涡区，从而减小压差阻力。1、试说明为什么飞机机翼呈上凸下凹形状？解：飞机机翼呈上凸下凹状，当空气

13、流经机翼时，其上侧流速较大，压力较小；下侧流速较小压力较大，从而在机翼上下产生了一个压力差，此即为飞机的升力。2、试写出雷诺数的数学表达式，并分析其物理意义。2、为什么通常流线形物体的绕流阻力较小；3、理想流体总流伯努利方程中各项的物理意义。4、为什么“紊流粗糙区”也称为“阻力平方区”。5、简析层流与紊流的流态转化机理。6、简述流线型物体与钝型体的绕流阻力规律的各自特点。7、为什么雷诺数可以用来判别流态？8、并联管路水力计算中，“阻力平衡的概念”的含义是什么9、试说明非圆管水力计算的方法；10、为什么高尔夫球的表面是光滑的，而非粗糙的，其中蕴含的流体力学道理是什么？2.试简述防止水击危害的措施

14、。1 1T一人、,3、vudA和uudt表达的各是什么含义，并说明其本质差别。AAT0解答：前式表示断面上空间分布不均匀的速度对断面积的平均；后式通常表示随时间不规则变化紊流瞬时速度对时间所取的平均。1、试分析紊流惯性切应力与粘性切应力产生的机制有何不同？2、试解释附面层概念及其意义。3、试说明“流体质点”的概念，并在此基础上，阐述“连续性介质模型”的概念及其意义。4、试说明为什么通常流线形物体（如飞机机翼）的阻力较小，而钝形体（如电线杆）的阻力较大？2、简述流线型物体与钝型体的绕流阻力规律的各自特点。答：在绕流流场中，流线形物体的阻力只有表面摩擦阻力，没有（或基本上不存在）压差阻力（或称形状

15、阻力）。而钝形体的阻力一般不仅有表面摩擦阻力，而且还包括压差阻力。12.2 什么叫时变加速度，什么叫位变加速度？12.3 液体运动的基本形式有哪几种？写出它们的数学表达式?何谓边界层分离？产生边界层分离的原因是什么？)园挂绕流0)用埴绕该图13.213.3液体对所绕物体的阻力是由哪两部分组成？与哪些因素有关？4.3势函数和流函数存在的充分必要条件是什么？12.44.1何谓有势流？有势流与有涡流本质区别是什么？12.5什么叫边界层？边界层液流有哪些特点？什么叫水击相，周期？10.3什么是直接水击？什么是间接水击？各有什么特点？何谓“层流底层”？它与雷诺数有何关系？它的厚度对沿程水头损失有何影响？12.6雷诺数Re具有什么物理意义？为什么可以起到判别流态(层流、紊流)的作用？试说明由层流向紊流过渡的物理过程。什么叫总水头线和测压管水头线？水力坡度和测压管坡度？