流体力学概念题

流体的膨胀性（共4分）答：当压强一定时，流体温度变化体积改变的性质称为流体的膨胀性， 膨胀性的大小用温度膨胀系数来表示.（1分）其表达式为：dTVdVaV/=（2分）式中dT为温度增量；VdV/为相应的体积变化率。由于温度升高体积膨胀，故二者同号。Vda的单位为1/K或1/C。（1分）等压面、压力体（共3分）答：1）静水压强相同的点所构成的平面或曲面称为等压面。 （1分）2）由受压面本身、受压面的周线向自由液面作的铅垂面、 自由液面或其延伸面围成的体积就是压力体。压力体位于受压面同一侧的叫做实压力体， 液体压力向下；压力体位于受压面异侧的叫做虚压力体，液体压力向上。 （2分）有旋运动和无旋运动 （共4分）答：根据流体微团是否旋转分为有旋运动和无旋运动。流体微团的旋转角速度不等于零的运动称为有旋运动； 流体微团的旋转角速度等于零的运动称为无旋运动。绝对压强、相对压强、真空值之间的关系 。（共4分）答：绝对压强：以完全真空为零点，记为p;相对压强：以当地大气压pa为零点，记为pe。两者的关系为：p=pe+pa;真空度：相对压强为负值时其绝对值称为真空压强。简述尼古拉茨实验在不同流层内的沿程损失系数的确定 （共5分）答：I区一层流区，只与雷诺数有关。（1分）n区一第一过渡区，与雷诺数有关。 （1分）川区一水力光滑区，只与雷诺数有关。 （1分）W区一第二过渡区，与相对粗超度和雷诺数有关。（1分）V区一水利粗糙区，与雷诺数无关。（1分什么是流线和迹线？它有哪些基本特征？ （5分）答：流线是同一时刻流场中连续各点的速度方向线。（1分）TOC\o"1-5"\h\z迹线就是流体质点运动的轨迹。 （1分）流线两个特点：1）非定常流动时，流线的形状随时间改变；定常流动时，不随时间改变此时，流线与迹线重合。（1.5分））2）流线是一条光滑的曲线，流线之间不能相交，如果相交，交点速度比为零。 （1.5分）2•简述伯努利方程=const的物理意义和几何意义。 （5分）答：物理意义：在符合限定条件下，单位重量流体的机械能 （位能、压力能和动能）可以互相转化，但总和不变。（1分）几何意义：在符合限定条件下，沿同一流线的总水头是个常数。 （1分）总机械能不变，并不是各部分能量都保持不变。三种形式的能量可以各有消长，相互转换，但总量不会增减。 （2分）水头线：将各项水头沿程变化的情况用几何的方法表示出来。理想流体恒定兀流的总水头线是水平的。 （1分）3•有旋流动、无旋流动有旋流动：流体微团的旋转角速度不等于零的流动称为有旋流动。 （2分）无旋流动：流体微团的旋转角速度等于零的流动称为无旋流动。 （2分）4•流动相似条件（6分）答：1）有相同的微分方程（2分）2） 单值条件相似（2分）3） 由单值条件中的物理量的相似准则数相等（ 2分）水力光滑管（共4分）答：粘性底层完全淹没了管壁的粗糙突出部分， 这时粘性底层完意外的稳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流动一样。 这种情况的管内流动称作水流光滑”，这种管道称水力光滑管。断面平均流速、时均流速（共4分）答：流经有效截面的体积流量 vq除以有效截面积而得到的商。 Aqvva=（2分）在某一时间间隔"t内，轴向速度的平均值称为时均流速。质量流量和体积流量（共4分）答：单位时间内流经一横断面的流体量称为该表面的流量。 （1分）该流量又分为体积流量qv（m3/s）和质量流量qm（kg/s）。（1分）恒定流中，qm=pqv（2分）系统和控制体（共4分）答：所谓系统就是一群流体质点的集合。流体系统在运动过程中尽管形状在不停地发生变化，但始终包含有相同的流体质点，有确定的质量。控制体是为了研究问题方便起见所取的特定空间区域。 一经选定，相对一定的坐标系，其位置和形状不再变化。5.边界层，边界层分离的条件 （共4分）答：由于流体的黏滞性，在紧靠物体便面的薄层内，流速将有物体表面上的零值迅速增加到与来流速度相同数量级的薄层称为边界层。 （2分）边界层要分离必须满足条件： 1）流体有粘性；2）流体必须流过物面。（2分压力的表示方法分别有哪三种？有何区别？相互关系？ （共5分）答：压力的表示方法：绝对压力 P、相对压力Pe真空值Pv（1分）绝对压强：以完全真空为零点，记为 P;（1分）相对压强：以当地大气压 Pa为零点，记为Pe。（1分）真空度：相对压强为负值时其绝对值称为真空压强。 （1分）三者的关系为：Pe=P-Pa;Pv=Pa-P;Pv=-Pe（1分）2•什么是流体粘性？影响粘性的因素是什么？有何影响？ （共5分）答：流体的粘性是指：TOC\o"1-5"\h\z流体在运动状态下抵抗剪切变形的能力。 （1分）影响粘性的因素：流体的种类、温度、压力。 （2分）液体的粘度随温度上升而减小，气体的粘度随温度的上升而增大。 （2分）流体相似包括哪几方面？它们之间的关系？答：几何相似、运动相似和动力相似。 （2分）在上述相似条件中，几何相似是必要的前提， 动力相似是决定性条件，运动相似是几何相似和动力相似的必然结果.（3分）极限状态（共5分）答：绝能流随着气体的膨胀、加速，分子的无规则运动的动能全部转换成宏观运动的动能，气流的静温和静压降低到零，气流速度达到极限速度 maxv。（2分）极限速度是气流膨胀到完全真空所能达到的最大速度1.流函数、速度势函数 （6分）答：流函数概念的提出是仅对不可压缩流体的平面流动而言的。所谓平面流动是指流场中各点的流速都平行于某一固定平面， 并且各物理量在此平面的垂直方向上没有变化。（1分）由不可压缩流体的平面流动的连续方程得：2连续介质模型（4分）答;连续介质假设将流体区域看成由流体质点连续组成，占满空间而没有间隙，其物理特性和运动要素在空间是连续分布的（2分）。（从而使微观运动的不均匀性、离散性、无规律性与宏观运动的均匀性、连续性、规律性达到了和谐的统一（ 2分）3.迹线和流线（2分）答：流线是同一时刻流场中连续各点的速度方向线。 （1分）迹线就是流体质点运动的轨迹。

（1分）流线两个特点：1）非定常流动时，流线的形状随时间改变；定常流动时，不随时间改变此时，流线与迹线重合（1分））。2）流线是一条光滑的曲线，流线之间不能相交，如果相交，交点速度比为零（1分）。5•恒定与非恒定流动（2分）流体运动的运动参数在每一时刻都不随时间发生变化，则这种流动为恒定流动； （1分）流体运动的参数在每一时刻都随时间发生变化，则这种流动为非恒定流动。 （1分1•说明影响粘度的主要因素，其影响结果如何？ （5分）答：粘度是与流体的种类、温度和压强有关的比例系数。（1分）1）流体的种类不同，粘度不同。 （1分）2） 温度对流体粘度的影响很大，液体的粘度随温度上升而减小，气体的粘度随温度上升而增大。（2分）3） 普通的压强对流体的粘度几乎没有什么影响，在高压作用下，气体和液体的粘度均随压强的升高而增大。（2分）2•流体在弯管中的流体的损失包括哪几部分 ？（3分）TOC\o"1-5"\h\z答：一部分是由切应力产生的沿程损失（ 1分）；另一部分是形成漩涡所产生的损失 （1分）；第三部分是由二次流的双螺旋流动所产生的损失（ 1分）。3•压强的表示方法（4分）1）压强由于计量基准的不同区分： a:绝对压强以完全真空为基准计量的压强。 （1分）（1分）（1分）mm汞柱（2分）（1分）2）根据压强单位不同，又有工程大气压、标准大气压、米水柱或减弱水击强度的措施（3分）1）避免直接水击，在可能时尽量延长间接水击时的阀门关闭时间。2）采用过载保护，在可能产生水击的管道中设置畜水器，调压塔或安全阀等以缓冲水击压强。（1分）3）可能时降低管内流速，缩短管长，使用弹性好的管道等。 （1分）1•静力学基本方程式及其物理意义和几何意义是什么？ （4分）答：静力学基本方程式物理意义：在重力作用下的连续均质不可压缩静止流体中，各点单位重量流体的总势能保持不变， （1.5分）几何意义：在重力作用下的连续均质不可压缩静止流体中， 静水头线和计示静水头线均为水平线。（1.5分）4层流、紊流（4分）答：层流：定向的恒定流动（2分）紊流：不定向混杂的流动（2分）粘性及粘性的表示方法（4分）答:产生阻抗流体层间相对运动的内摩擦力的这种流体的性质称粘性。 （2分）二种表示方法：动力粘度、运动粘度（2分）流线与迹线（4分）TOC\o"1-5"\h\z答:流线：某瞬时流场中的一条空间曲线，该瞬时曲线上的点的速度与该曲线相切。 （2分）迹线：流体微元的运动轨迹。 （2分）边界层，边界层分离的条件 （4分）答：由于流体的黏滞性，在紧靠物体便面的薄层内，流速将有物体表面上的零值迅速增加到与来流速度相同数量级的薄层称为边界层。 （2分）边