工程流体力学思考题章样本模板

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。向期末进发!!!绪论什么叫流体?流体与固体的区别?流体是指能够流动的物质,包括气体和液体。与固体相比,流体分子间引力较小,分子运动剧烈,分子排列松散,这就决定了流体不能保持一定的形状,具有较大流动性。流体中气体和液体的主要区别有哪些?气体有很大的压缩性,而液体的压缩性非常小;容器内的气体将充满整个容器,而液体则有可能存在自由液面。什么是连续介质假设?引入的意义是什么?流体充满着一个空间时是不留任何空隙的,即把流体看作是自由介质。意义:不必研究大量分子的瞬间运动状态,而只要描述流体宏观状态物理量,如密度、质量等。何谓流体的压缩性和膨胀性?如何度量?压缩性:温度不变的条件下,流体体积随压力变化而变化的性质。用体积压缩系数βp表示,单位Pa-1。膨胀性:压力不变的条件下,流体体积随温度变化而变化的性质。用体积膨胀系数βt表示,单位K-1。何谓流体的粘性,如何度量粘性大小,与温度关系?流体所具有的阻碍流体流动,即阻碍流体质点间相对运动的性质称为粘滞性,简称粘性。用粘度µ来表示,单位N·S/m2或Pa·S。液体粘度随温度的升高而减小,气体粘度随温度升高而增大。作用在流体上的力怎样分类,如何表示?质量力:采用单位流体质量所受到的质量力f表示;表面力:常见单位面积上的表面力Pn表示,单位Pa。什么情况下粘性应力为零?(1)静止流体(2)理想流体第二章流体静力学1、流体静压力有哪些特性?怎样证明?(1)静压力沿作用面内法线方向,即垂直指向作用面。证明:eq\o\ac(○,1)流体静止时只有法向力没有切向力,静压力只能沿法线方向;eq\o\ac(○,2)流体不能承受拉力,只能承受压力;因此,静压力唯一可能的方向就是内法线方向。(2)静止流体中任何一点上各个方向静压力大小相等,与作用方向无关。证明:2、静力学基本方程式的意义和使用范围?静力学基本方程式:Z+=C或Z1+=Z2+几何意义:静止流体中测压管水头为常数物理意义:静止流体中总比能为常数使用范围:重力作用下静止的均质流体3、等压面及其特性如何?在充满平衡流体的空间里,静压力相等的各点组成的平面称为等压面。性质:静止流体中,等压力与质量力相互垂直。4、静力学基本公式说明哪些问题?它的适用条件是什么?(1)表明:eq\o\ac(○,1)重力作用下均质流体内部静压力与深度h呈线性关系;eq\o\ac(○,2)静止流体内部任意点的静压力由液面上静压力P0和液柱形成静压力两部分组成,深度h相同的点静压力相等。eq\o\ac(○,3)静止流体边界上压力的变化将均匀的传递到流体中每一点(帕斯卡定律)。(2)适用条件:绝对静止和相对静止。5、绝对压力、表压和真空度的意义及其相互关系如何?绝对压力:以物理真空为零点的标准称为绝对标准,按照绝对标准计量的压力称为绝对压力,用Pab表示。表压:以当地大气压为零点的标准称为相对标准,按照相对标准计量的压力称为相对压力,用PM表示。绝对压力大于当地大气压力时,相对压力大于零,称为表压。真空度:绝对压力小于当地大气压力时,相对压力小于零,称为真空压力或真空度。关系:表压是绝对压力比当地大气压力大多少,真空度是绝对压力比当地大气压力小多少。6、液式测压计水力原理是什么?工作液的选择与量程、精度关系?(1)原理:采用等压面法,即静止的、相互连通的同种液体,同一高度压力相等。(2)关系:工作液密度越大,量程越大,精度越低。7、何谓相对静止流体,与绝对静止流体有什么共性?流体整体对地球有相对运动,可是流体质点之间没有相对运动,称为相对静止;流体整体对地球没有相对运动,称为绝对静止。共性:流体质点间都没有相对运动的状态。何谓压力中心?总压力的作用点称为压力中心。何谓压力体?确定压力体的方法与步骤?压力体:是由受力曲面、液体表面(或其延长线)以及两者之间的铅垂面所围成的封闭体积。步骤:(1)将受力曲面根据具体情况分成若干段(2)找出各段的等效自由面(3)画出每一段的压力体并确定虚实(4)根据虚实相抵原则将各段压力体合成,得到最终压力体。10、潜体和浮体平衡条件?(略)潜体的平衡条件(1)重力和浮力大小相等,G=F(2)重心和浮心要在一条垂直线上,一定是重心在浮心之上浮体的平衡条件(1)重力和浮力大小相等,G=F(2)重心和浮心要在一条垂直线上,重心不一定在浮心之上第三章流体运动学1、描述流动的拉格朗日法和欧拉法有什么区别?为什么常见欧拉法?拉格朗日法是从分析单个流体质点的运动着手,来描述整个流体的流动。它着眼流体质点,设法描述单个流体质点的运动过程,研究流体质点的速度、加速度、密度、压力等参数随时间变化规律,以及相邻流体质点之间这些参数的变化规律。欧拉法是从分析流体所占据的空间中各固定点处质点运动着手,来研究这个流体的流动。它着眼的不是流体质点,而是空间点,即设法描述出空间点处质点的运动参数,如速度和加速度随时间变化的规律,以及相邻空间点之间这些参数的变化规律。由于欧拉法只需要研究描述流体运动的物理量在空间的分布函数,这样便能够运用数学分析理论和场论的方法来研究流场,在数学上欧拉法要比拉格朗日法方便的多。2、欧拉法中加速度如何表示?什么是当地加速度和迁移加速度?欧拉法中加速度:a==+++或a==+(表示在同一空间点上由于流动的不稳定性引起的加速度,称为当地加速度,或时变加速度。表示同一时刻由于流动的不均匀性引起的加速度,称为前移加速度,或位变加速度。3、为什么要对流动进行分类?一般根据什么将流动分为稳定流和不稳定流?针对不同的流动有不同的研究方法,因此要对流体流动进行分类。根据流动状态,将流动分为稳定流和不稳定流。4、什么是迹线、流线、流束、有效断面、平均流速和流量?迹线:流体质点在不时刻的运动轨迹称为迹线。流线:用来描述流场中各点流动方向的曲线,即矢量场的矢量线。流束:充满流管内部的流体的集合称为流束。有效断面:流束或总流上垂直于流线的断面,称为有效断面。平均流速:有效断面上速度的平均值。流量:单位时间内流经有效断面的流利量,称为流量。5、流线有何特点?它与迹线有何区别?特点:(1)流线不能相交,但流线能够相切;(2)流线在驻点(=0)或奇点()处能够相交;(3)稳定流动时流线的形状和位置不随时间变化,迹线与流线重合;(4)不稳定流动,如果不稳定仅仅是由速度的大小随时间变化引起的,则流线形状和位置不随时间变化,迹线与流线重合;如果不稳定是由速度的方向随时间变化引起的,则流线的形状和位置随时间变化,迹线不会与流线重合。(5)流线疏密程度反映出流速的大小。流线密的地方速度大,流线疏的地方速度小。区别:(1)稳定流动时流线的形状和位置不随时间变化,迹线与流线重合;(2)不稳定流动,如果不稳定仅仅是由速度的大小随时间变化引起的,则流线形状和位置不随时间变化,迹线与流线重合;如果不稳定是由速度的方向随时间变化引起的,则流线的形状和位置随时间变化,迹线不会与流线重合。6、质量流量和体积流量之间有何关系?常见单位是什么?质量流量:单位时间内流经有效断面的流体质量,用Qm表示,单位Kg/s。体积流量:单位时间内流经有效断面的流体体积,用Q表示,单位m3/s。关系:Qm=7、连续性方程的物理意义是什么?一元稳定流动的连续性方程:一个进口和一个出口:沿一元稳定流动的流体质量流量不变;多个进出口:稳定流动中,流入与流出控制体的流量代数和为零。空间运动的连续性方程:按照质量守恒定律,净流量与控制体内流体质量的变化值的和为零。8、流体微团的运动包括几种?它与固体运动有何区别?运动方式:平动、转动、线变形、角变形区别:刚体运动只有平移运动和旋转运动,微团运动还包括线变形和角变形。第四章流体动力学1、欧拉微分运动方程使用条件是什么?所有理想流体流动。3、何谓缓变流?如何引入概念?缓变流是指流线之间夹角比较小和流线曲率半径比较大的流动。2、理想流体伯努利方程中各项的意义及应用条件?理想流体伯努利方程:Z++=C几何意义:Z位置水头;压力水头;流速水头物理意义:Z比位能;比势能;比动能适用条件:理想不可压缩流体,质量力只有重力,沿稳定流的流线或微小流束。4、应用实际流体总流伯努利方程应注意哪些问题?(1)实际流体总流伯努利方程不是对任何流动都适用,必须注意适用条件;(2)方程中位置水头是相对比较而言,只要求基准面是水平面就能够,一般选取较低水平面为基准面,使方程位置水头一个为零,另一个为正值;(3)选取断面时,尽可能使两个断面只包含一个未知数,但两个断面的平均流速能够经过连续性方程求得,只知道一个流速,就能求出另一个流速;(4)两个断面所用压力标准必须一致,一般多用表压;(5)方程中动能修正系数a能够近似取1。5、常见的节流式流量计有哪些,其理论依据是什么?(1)常见的节流式流量计:孔板、喷嘴、文丘利管(2)原理:当管路中液体流经节流装置时,液流断面收缩,在收缩断面处流速增加,压力降低,使节流装置前后产生压差。在选择一定节流装置情况下,流量越大,节流装置前后压差越大,因而能够经过测量压差来计算流量大小。6、何谓水头线和水力坡度?(1)水头线:把各种水头沿流程以曲线的的形式描绘出来。位置水头的连线就是位置水头线,压力水头加在位置水头之上,其顶点的连线是测压管水头线;测压管水头线加上流速水头,其顶点的连线就是总水头线。(2)水力坡度:沿流程单位管长上的水头损失称为水力坡度,用i表示,i=7、测速管基本原理弯成直角的玻璃管一端开口面向来流,另一端垂直向上,管内液面上升到