流體力學(xué)題庫(kù)

1、.名詞解釋1.粘性：在外力作用下，流體微元間出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨之產(chǎn)生阻抗相對(duì)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力2.壓縮系數(shù)：在一定溫度下，密度的變化率與壓強(qiáng)的變化成正比3.膨脹系數(shù)：在一定壓強(qiáng)下，體積的變化率與溫度的變化成正比4.表面張力：通常是指液體與氣體交界面上的張應(yīng)力（s單位長(zhǎng)度所受拉力（N/m) ）5.接觸角：當(dāng)液體與固體壁面接觸時(shí), 在液體,固體壁面作液體表面的切面, 此切面與固體壁在液體內(nèi)部所夾部分的角度稱為接觸角, 當(dāng)為銳角時(shí), 液體潤(rùn)濕固體, 當(dāng)為鈍角時(shí), 液體不潤(rùn)濕固體。6.時(shí)變導(dǎo)數(shù)：固定點(diǎn)物理量A隨時(shí)間變化率，反映流場(chǎng)的不定常性。7.位變導(dǎo)數(shù)：不同位置上物理量的差異引起的變化率，反映流場(chǎng)的不均

2、勻性8.流管：在液流中取一封閉的曲線,通過這一封閉曲線上每一點(diǎn)可以引出一條流線，這些流線形成一個(gè)封閉的管狀體，稱為流管。9.總流：過流斷面為有限大小的流束，它由無數(shù)元流構(gòu)成10.渦管：在給定瞬時(shí)，在渦量場(chǎng)中取一不是渦線得封閉曲線，通過曲線上每點(diǎn)做渦線，這些渦線形成一個(gè)管狀表面，稱為渦管，渦管中充滿著做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的流體。11.漩渦強(qiáng)度：面積dA，dA上流體質(zhì)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角速度向量為，n為dA的法線方向，微元面積上的漩渦強(qiáng)度用dI表示，公式為：對(duì)整個(gè)表面積A積分，總的漩渦強(qiáng)度為：12.速度環(huán)量：假定某一瞬時(shí)，流場(chǎng)中每一點(diǎn)的速度是已知的，AB曲線上任一點(diǎn)的速度為V，在該曲線上取一微元段ds，V與ds之間的

3、夾角為，則稱d=V·ds=V cos ds為沿微元線段ds上的環(huán)量。.;簡(jiǎn)答題拉格朗日法與歐拉法的區(qū)別與聯(lián)系：區(qū)別：拉格朗日法是以研究單個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程作為基礎(chǔ),綜合所有質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),構(gòu)成整個(gè)流體的運(yùn)動(dòng).質(zhì)點(diǎn)法歐拉法是以流體質(zhì)點(diǎn)流經(jīng)流場(chǎng)中各空間點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)即以流場(chǎng)作為描述對(duì)象研究流動(dòng)的方法.流場(chǎng)法 它不直接追究質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程,而是以充滿運(yùn)動(dòng)液體質(zhì)點(diǎn)的空間流場(chǎng)為對(duì)象.聯(lián)系：拉格朗日法和歐拉法只不過是描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種不同的方法，本質(zhì)上是一樣的。對(duì)于某一流體問題，既可用拉格朗日法描述，也可以用歐拉法描述，但歐拉法的應(yīng)用較為廣泛。動(dòng)量矯正系數(shù)與動(dòng)能矯正系數(shù)：動(dòng)能矯正系數(shù)是過流斷面流體流動(dòng)的真實(shí)

4、速度所表示的動(dòng)能與過流斷面平均速度所表示的動(dòng)能之比，用字母 表示，即這說明用過流斷面平均速度計(jì)算得到的動(dòng)能要小于用過流斷面真實(shí)速度計(jì)算所得到的動(dòng)能。是由于斷面上速度分布不均勻引起的，不均勻性越大， 值越大。在工程實(shí)際計(jì)算中，由于流速水頭本身所占的比例較小，所以一般常取動(dòng)量矯正系數(shù)：由于流速在斷面上呈不均勻分布，當(dāng)引入斷面平均流速時(shí)，必然導(dǎo)致動(dòng)量的實(shí)際值與平均計(jì)算值間的差異，為此提出動(dòng)量矯正系數(shù)，是指單位時(shí)間通過斷面的實(shí)際動(dòng)量與單位時(shí)間內(nèi)以相應(yīng)的斷面平均流速通過的動(dòng)量的比值，在漸變流中，的值為1.021.05（常采用 =1.0）。恒定與非恒定流：以時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)，若各空間點(diǎn)上的流動(dòng)參數(shù)（速度、壓強(qiáng)、

5、密度等）皆不隨時(shí)間變化，這樣的流動(dòng)是恒定流。在流體運(yùn)動(dòng)方程中表現(xiàn)為所有運(yùn)動(dòng)要素A都滿足當(dāng)流場(chǎng)內(nèi)液體質(zhì)點(diǎn)通過空間點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)要素不僅隨空間位置而變、而且隨時(shí)間而變，這種流動(dòng)成為非恒定流。在流體運(yùn)動(dòng)方程中表現(xiàn)為均勻與非均勻流：如果流動(dòng)過程中運(yùn)動(dòng)要素不隨坐標(biāo)位置（流程）而變化，水流流線為相互平行的直線時(shí)，該水流稱為均勻流。在流體運(yùn)動(dòng)方程中表現(xiàn)為均勻流的特性：（1）均勻流的流線彼此是平行的直線，其過流斷面為平面，且過流斷面的形狀和尺寸沿程不變。（2）均勻流中，同一流線上不同點(diǎn)的流速應(yīng)相等，從而各過流斷面上的流速分布相同，斷面平均流速相等，即流速沿程不變。（3）均勻流過流斷面上的動(dòng)水壓強(qiáng)分布規(guī)律與靜水壓強(qiáng)分

6、布規(guī)律相同，即在同一過流斷面上各點(diǎn)測(cè)壓管水頭為一常數(shù)。流體的流速大小及方向沿程不斷變化，水流的流線不是互相平行的直線，該水流稱為非均勻流。這包括兩個(gè)方面，流線雖互相平行但不是直線（如管徑不變的彎管中的水流），或流線雖是直線但不互相平行（如管徑呈緩慢均勻擴(kuò)散或收縮的漸變管中的水流）。在流體運(yùn)動(dòng)方程中表現(xiàn)為三、畫圖1.壓力體的繪制 2.靜水壓強(qiáng)3. 等勢(shì)線與等流線4. 總水頭與測(cè)壓管水頭證明：1.任一點(diǎn)靜壓強(qiáng)的大小與作用面的方位無關(guān)、（PPT二4）2.流體平衡微分方程、（PPT二7）3.連續(xù)性方程的微分形式推導(dǎo)、(PPT三22) ；書pg59 實(shí)質(zhì)：質(zhì)量守恒4.斯托克斯定理的證明、（PPT三52）

7、取一微元矩形的封閉周線，各點(diǎn)速度大小如圖：5.流函數(shù)的主要性質(zhì)的證明、(ppt63)（1）流函數(shù)的等值線是流線；（2）兩條流線間通過的流量等于兩流函數(shù)之差（3）流線族與等勢(shì)線族正交 （4）只有無旋流動(dòng)的流函數(shù)滿足拉普拉斯方程6.等強(qiáng)源匯流（用極坐標(biāo)直角坐標(biāo)）（PPT三80） 模型：源流與匯流疊加（電偶極子）7.等強(qiáng)源流（用極坐標(biāo)直角坐標(biāo)）（PPT三84）模型：兩個(gè)源流疊加（兩個(gè)同性電荷）8.源環(huán)流螺旋流（用極坐標(biāo)）并求其等勢(shì)線及等流線（PPT三86）模型：源流與環(huán)流疊加（水泵蝸殼內(nèi)的擴(kuò)壓流動(dòng)） 9.恒定元流的伯努利方程推導(dǎo)物理學(xué)中動(dòng)能定理指出：運(yùn)動(dòng)物體在某一時(shí)段內(nèi)動(dòng)能的增量等于各外力對(duì)物體所做

8、的功之和。在理想流體恒定總流中的t時(shí)刻任取一元流作為控制體，其內(nèi)的水流作為一個(gè)系統(tǒng)。經(jīng)過dt時(shí)刻，該系統(tǒng)運(yùn)移了一段距離，分析此時(shí)動(dòng)能的改變及外力作功。 Ek=Ek1-2Ek1-2=(Ek1-2+Ek2-2)(Ek1-1+Ek1-2)因?yàn)樗魇呛愣?，所?-2流段的動(dòng)能保持不變，即Ek=Ek2-2Ek11根據(jù)質(zhì)量守恒原理流段1-1和2-2的質(zhì)量應(yīng)相等，即 dm=u1dA1dt = u2dA2dt =dQdt 于是上式可以寫為 Ek= (1) 重力做的功 WGdmg(z1z2)=gdQdt(z1z2)(2) 壓力做的功 WP=p1dA1ds1p2dA2ds2=p1dA1u1dtp2dA2u2dt

9、=dQdt(p1p2)根據(jù)動(dòng)能定理， WG+WP=EK可得 gdQdt(z1z2)dQdt(p1p2)上式稱理想流體恒定元流能量方程，即伯努利方程。計(jì)算等加速直線運(yùn)動(dòng)流體的平衡壓強(qiáng)計(jì)算、勻速圓周運(yùn)動(dòng)流體的平衡壓強(qiáng)計(jì)算、分析流場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)特征、速度環(huán)量的計(jì)算、流函數(shù)勢(shì)函數(shù)的計(jì)算、能量方程與動(dòng)量方程計(jì)算、流線跡線計(jì)算、速度分析及加速度計(jì)算、靜壓強(qiáng)及壓力計(jì)算1.一盛有液體的容器，沿與水平面成角的斜坡以等加速度a向下運(yùn)動(dòng)，容器內(nèi)的液體在圖示的新的狀態(tài)下達(dá)到平衡，液體質(zhì)點(diǎn)間不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，求液體的壓強(qiáng)分布規(guī)律。（2-4）2. 澆鑄生鐵車輪的砂型，已知h=180mm，D=600mm，鐵水密度=7000kg/m

10、3，求M點(diǎn)的壓強(qiáng)；為使鑄件密實(shí)，使砂型以n=600r/min的速度旋轉(zhuǎn)，則M點(diǎn)的壓強(qiáng)是多少？（2-4） 3.一半徑為R的圓柱形容器中盛滿水，然后用螺栓連接的蓋板封閉，蓋板中心開有一小孔，當(dāng)容器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，求作用于蓋板上螺栓的拉力（2-4）4.在D=30cm，高H=50cm的圓柱形容器中盛水，h=30cm，當(dāng)容器繞中心軸等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，求使水恰好上升到H 時(shí)的轉(zhuǎn)數(shù)。（2-4）5.一圓筒D=0.6m，h=0.8m，盛滿水，現(xiàn)以n=60rpm轉(zhuǎn)動(dòng)，求筒內(nèi)溢出的水量。（2-4）6.封閉容器水面的絕對(duì)壓強(qiáng)p0=137.37kPa，容器左側(cè)開2×2m2的方形孔，覆以蓋板AB，當(dāng)大氣壓Pa=98.0

11、7kPa時(shí)，求作用于此蓋板的水靜壓力及作用點(diǎn)。（2-5）7.例：速度場(chǎng)求（1）t=2s時(shí)，在(2，4)點(diǎn)的加速度；（2）是恒定流還是非恒定流；（3）是均勻流還是非均勻流。（3-3）8.例：速度場(chǎng)ux=a，uy=bt，uz=0（a、b為常數(shù)）求:（1）流線方程及t=0、1、2時(shí)流線圖； （2）跡線方程及t=0時(shí)過（0，0）點(diǎn)的跡線。（3-3）9.例：已知速度ux=x+t，uy= y+t ,求：在t=0時(shí),過（1，1）點(diǎn)的流線和跡線方程。（3-3）10（3-4） 11. 例：已知不可壓縮流場(chǎng)ux=2x2+y，uy=2y2+z，且在z=0處uz=0，求uz。（3-4）12.平面流場(chǎng)ux=ky，uy=

12、0（k為大于0的常數(shù)），分析流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)特征。(3-5)13：平面流場(chǎng)ux=ky，uy= kx （k為大于0的常數(shù)），分析流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)特征。(3-5)14：速度場(chǎng)ux=ay（a為常數(shù)），uy=0，流線是平行于x軸的直線，此流動(dòng)是有旋流動(dòng)還是無旋流動(dòng)？(3-6)15(3-6)16：不可壓縮流體，ux=x2y2，uy= 2xy，是否滿足連續(xù)性方程？是否無旋流？有無速度勢(shì)函數(shù)？是否是調(diào)和函數(shù)？并寫出流函數(shù)。(3-8)17例題： 理想 不可壓縮平面流動(dòng)的流函數(shù)為 ，其中r單位為m， （單寬流量）單位m2/s，(1) 研究確定速度勢(shì)函數(shù); (2) 已知B點(diǎn)壓強(qiáng)是30kPa，求A點(diǎn)壓強(qiáng) (設(shè)流體密度為1000kg/m3，xoy平面為水平面）。(4-2)19一救火水龍帶，噴嘴和泵的相對(duì)位置如圖4-8所示。泵的出口A點(diǎn)的表壓力為1. 96×l05Pa。泵排出管斷面直徑為50mm，噴嘴出口C的直徑為20mm，水龍帶的水頭損失為0. 5m，噴嘴水頭損失為0. 1m。試求：（1）噴嘴出口流速？（2）泵的排量及B點(diǎn)壓力？(8-4)20.如圖所示，某礦井輸水高度Hs+Hd =300m，出水管直徑d=200mm，流量Q= 200m3h，總水頭損失hf=0.1H，試求水泵揚(yáng)程H應(yīng)為多少？(8-5)21.設(shè)如圖4-21的射流泵，其吸水管的高度H=1.5m，水管直徑dA=0.025m，射流泵出口直徑dc =0