《工程流体力学》

本文格式为Word版，下载可任意编辑——《工程流体力学》1.粘性流体抗争变形的特性。2.流线在流场中某一瞬时四处与流体速度方向一致的曲线。3.流量单位时间通过某一截面流体的数量。4.速度环量在流场中某一瞬时速度沿某一封闭曲线的积分。5.边界层在固壁附近速度梯度很大的薄层区域。

二．简答题（20分每题10分）

1．简述定常不可压粘性流体有压管流中层流和紊流的基本规律。

层流紊流滚动特征分层脉动hf∝v∝v1.75～2.0V(r)二次曲线对数曲线Va/Vmax0.50.79～0.86ττ1τ1+τ22．画出无限空间自由吞噬紊流射流结构图，并说明其几何、运动、动力特征。

答：几何特征：tanα＝3.4a、运动特征:各截面速度分布相像、动力特征：各截面动量相等。

三、选择与填空（30分）

1．两平板相距0.1mm，中间充满了粘度为μ=0.00114Pa/s的流体，上平板相对下平板的运动速度为3.5m/s，则平板表面的切应力为39.9Pa。（3分）7．如图2所示，设H=3m，不计损失，则出口速度为7.67m/s。（2分）8．两水管的有压滚动相像，d1/d2=3，则v2/v1=3。（2分）

10．理想不可压流体作平面无旋滚动，其流函数为kxy，则＝kx，vy＝

-ky。（2分）

12．某正激波前速度系数为2.3，则波后速度系数为0.435。（1分）13．如图5所示为小扰动在不同来流速度场的传播，则来流速度在图a中B，图b

中A。（A．Ma＞1B．Ma＜1C．Ma=1＝。（1分）

图5(a)图5(b)图6

14．设某管路的水力直径为4.8m，则其水力半径为1.2m。（1分）15．某二元不可压流场，?5x3，vy??15x2y，则过点（1，2）的ax=75。（2分）

????2217．某流场的速度分布为v?xyi?yxj?4xyzk，则该流场为A。（A．不可压B．可

压缩）。（2分）

19．为了获得超声速气流应使用B。（A．收缩喷管B．缩放喷管）。（1分）1.流体是一种受任何微小剪切力作用时，都会产生连续变形的物质。2.作用于流体上的力按其性质可以分为表面力和质量力。

z?p?c?g。

3.缓变流任意过流截面静压力分布特点：

4.一边长为a的等边三角形截面管内充满流体滚动，其当量直径（水力直径）di?

3a3。

v??ky5.某流场?kx，y，则流线方程为xy?c。6.量纲和谐性原理是指任何一个正确的方程式中，各项的量纲必需一致7．在管流中，假使两个截面的直径比为

。1/2

8.在圆管层流滚动中，沿程损失与速度的一次方成正比。9．某水流速度是2.5m/s，则其速度水头是0.32mH2O。

10．斯托克斯定理说明，沿封闭曲线的L的速度环量等于穿过以该曲线为周界的任意

曲面的涡通量。

22x?y?x，其流函数为2xy?y11．不可压缩平面滚动的势函数为

，则这两个截面上的雷诺数之比为

12.边界层的分开只可能发生在压强升高的区域内，形成旋涡。13.马赫数的定义为气体的流速与当地声速的比值。

14.超声速气流在扩压管中进行增压，扩压管的截面积应当逐渐减少；超声速气

流在喷管中进行增速，喷管的截面积应当逐渐增大。3.对于实际流体,总水头线是沿程下降的线。

4.理想流体与实际流体的主要区别在于是否烤炉粘性。5.真空是指绝对压强和当地大气压的压力差。

6.Re是表征粘性力的相像准则数，在圆管滚动中，当Re小于2000时，

实际流体的滚动状态是层流滚动；当Re大于该值时，其滚动状态是紊流滚动。

7.流体旋转质点的运动形式包括平移、变形和旋转。8.气流速度与临界速度之比是速度系数。9.亚声速滚动，是指马赫数___小于1_______时的滚动。

二、简答题（每题5分，共25分）

1、什么是连续介质假设？引入连续介质假设的目的是什么？

连续介质假设认为流体是由空间上连续分布的流体质点组成的连续介质。根据流体的

连续介质模型，任意时刻滚动空间的任一点都为相应的流体质点占据，表征流体性质和运动特征的物理量一般为时间和空间的连续函数，就可以应用数学分析中连续函数分析和解决流体力学问题。

2、什么是水力光滑管？什么是水力粗糙管？

当流体滚动过程中，粘性底层完全吞噬了管壁粗糙凸出部分，这时粘性底层以外的紊

流区域完全感受不到管壁粗糙度的影响，流体好像在完全光滑的管子中滚动，这种管道称为水力光滑管。当管壁的粗糙凸出部分有一部分或者大部分暴露在紊流区域中，这时流体流过凸出部分将产生旋涡，造成新的能量损失，这种管道称为粗糙管。

3、什么是缓变流？缓变流的特征是什么？

当流线的曲率半径很大或流线之间的夹角很小时，流线近似为平行直线，这样的滚动

称为缓变流。缓变流的特性：缓变流任意过流截面上流体静压力的分布规律与平衡流体中的一致

4、试根据尼古拉兹试验,说明紊流各区沿程阻力系数与和的关系。

对于粗糙管阻力系数λ与Re的关系可以分为五个阶段：当Re＜2300时，滚动处于层

流状态，管壁的相对粗糙度对阻力系数λ没有影响，λ与Re成反比关系；2300＜Re＜4000时，处于第一过渡区，是层流向紊流过渡的不稳定区域；4000＜Re＜26.98（d/ε）8/7时，为水力光滑管区，λ与Re的0.25次方成反比关系；26.98（d/ε）8/7＜Re＜4160（d/2ε）0.85时，为其次过渡区，随着Re的增大，λ也增加；4160（d/2ε）0.85＜Re时，处于阻力平方区，λ与Re无关。

1．水管上安装一复式水银测压计如下图。同一水平线上各点的压强p1、p2、p3、p4哪

个最大？哪个最小？哪些相等？答：P4最大，最小，P2=P3

2．在一条水平管段上装有两只测压管，如图2所示，当管

中P1

流量增大时，两只测压管中液面高度h1与h2是增大还是减小？并说明原因。答：减小，增大，由于随着流量的增加，管中的绝对压力均减小，测的压力为相

对压力，测的压力为真空压力

3．已知液体中流速u沿y方向分布如图3所示，试根据牛顿内摩擦定律

性绘出切应力?沿y方向的分布图。y???dudy，定

yy

?=?0u?=0?u?4．关于水流去向问题，曾有以下一些说法，如“水一定是从高处流向低处〞、“水是

由压力大的地方流向压力小的地方〞、“水是由流速大的地方流向流速小的地方〞，这些说法对吗，试用基本方程式加以说明。

答：以上说法都不对，由粘性流体的伯努力方程可知，水是由机械能大的地方流向机

械能小的地方。

5．判断容器的加速度方向并说明理由。（其中J为单位质量力）

答：容器的加速度方向垂直向下。由于作用在容器内液体质点上的单位质量力J与所

对应的加速度大小方向一致，