工程流體力學(xué)復(fù)習(xí)題

1、15一、簡(jiǎn)答題1. 緩變過流斷面、緩變流動(dòng)過流斷面在流束或總流中與所有流線都相垂直的橫斷面。緩變流動(dòng)若某過流斷面上的流線幾乎是相互平行的直線，則此過流 斷面稱為緩變斷面，過流斷面上的流動(dòng)稱為緩變流動(dòng)。2. 流管與流束流管 在流場(chǎng)中任取一封閉曲線l （非流線），過曲線上各點(diǎn)做流線， 所有這些流線構(gòu)成一管狀曲面，稱為流管。流束 在流場(chǎng)中取一非流面的曲面 S,則過曲面上各點(diǎn)所作流線的總 和，稱為流束。3. 動(dòng)能、動(dòng)量修正系數(shù)動(dòng)能修正因數(shù)用真實(shí)流速計(jì)算的動(dòng)能與平均流速計(jì)算的動(dòng)能間的比 值。動(dòng)量修正因數(shù)用真實(shí)流速計(jì)算的動(dòng)量與以平均流速計(jì)算的動(dòng)量間的 比值。4. 水力光滑管和水力粗糙管管壁絕對(duì)粗糙度，a：

2、粘性底層厚度。當(dāng)管壁的粗糙突出部分完全淹沒在粘性地層中。此時(shí)，粘性 底層以外的紊流區(qū)域完全不受管壁粗糙度的影響，流體就好像在理想的完 全光滑管中流動(dòng)，這種情況的管內(nèi)紊流流動(dòng)稱為“水力光滑管”或簡(jiǎn)稱為“光 滑管當(dāng)av/M,管壁的粗糙突起有一部分或大部分暴露在紊流區(qū)內(nèi)。 此時(shí)， 紊流區(qū)中的流體流過管壁粗糙突出部分時(shí)將會(huì)引起漩渦，造成附加的能量 損失，即管壁粗糙度對(duì)紊流流動(dòng)產(chǎn)生影響，這種情況的管內(nèi)紊流流動(dòng)稱為“水力粗糙管”或簡(jiǎn)稱為“粗糙管”5. 等壓面與壓力體等壓面在充滿平衡流體的空間,連接壓強(qiáng)相等的各點(diǎn)所組成的面稱為等壓面。等壓面有三個(gè)特性：等壓面就是等勢(shì)面；等壓面與質(zhì)量力垂直； 兩種混容的流體分

3、界面為等壓面。壓力體 由所探究的曲面，通過曲面周界所作的垂直柱面和流體的自由 表面（或其延伸面）所圍成的封閉體積叫做壓力體。6. 系統(tǒng)與控制體系統(tǒng) 有限體積的流體質(zhì)點(diǎn)的集合稱為系統(tǒng)。（不管流體怎樣運(yùn)動(dòng)，且 運(yùn)動(dòng)中系統(tǒng)的表面可以不斷變形，但流體質(zhì)點(diǎn)的集合不變，所含有的質(zhì)量 不變。）控制體 取流場(chǎng)中某一確定的空間區(qū)域，這個(gè)空間區(qū)域稱為控制體。（控 制體的周界稱為控制面。）7. 流線與跡線跡線 流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡。流線 某瞬時(shí)在流場(chǎng)中所作的一條空間曲線，該瞬時(shí)位丁曲線上各點(diǎn) 的流體質(zhì)點(diǎn)的速度在該點(diǎn)與曲線相切。8. 斷面平均流速與時(shí)間平均流速 眼"dA斷面平均流速 V & =上一A

4、A時(shí)間平均流速 v =，° v d t9. 層流與紊流層流 定向的無混雜的流動(dòng)。紊流 非定向的無規(guī)則的流動(dòng)。10. 包定與非包定流動(dòng)包定流動(dòng) 如果流場(chǎng)中每一空間點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)參數(shù)不隨時(shí)間變化，這樣的流動(dòng)稱為包定流動(dòng)；非包定流動(dòng)若流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)參數(shù)不但隨位置改變而改變，而且也隨時(shí)間 而變化，這種流動(dòng)稱為非包定流動(dòng)。11. 連續(xù)介質(zhì)模型在流體力學(xué)的研究中，將實(shí)際的由分子組成的結(jié)構(gòu)用一種假象的流體 模型一一流體微元來代替。流體微元由足夠數(shù)量的分子組成，連續(xù)充滿它 所占據(jù)的空間，彼此間無任何間隙12. 理想流體、牛頓流體、粘性流體理想流體 沒有粘性的流體。牛頓流體 凡切應(yīng)力與速度梯度呈線性關(guān)系，即服

5、從牛頓內(nèi)摩擦定律的 流體，稱為牛頓流體（粘性為常數(shù)。）。反之為非牛頓流體。粘性流體粘性不為0的流體。13. 長(zhǎng)管、短管長(zhǎng)管凡局部損失和出流的速度水頭之和與沿程損失相比較?。ㄍǔＲ?小丁白分之五為界限），這樣的管路系統(tǒng)稱為水力長(zhǎng)管，或簡(jiǎn)稱長(zhǎng)管。短管乂稱為水力短管，是指沿程損失、局部損失等項(xiàng)大小相近，均須 計(jì)及的管路系統(tǒng)。14. 表面力是指作用在所研究流體外表面上與表面積大小成正比的力。15. 有旋流動(dòng)、無旋流動(dòng)有旋流動(dòng) 旋轉(zhuǎn)角速度不為0（3的），或旋度不為0 （rotu 0）。無旋流動(dòng) 有勢(shì)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)角速度為0 （ 3=0），或旋度為0 （rot 1=0）。16. 簡(jiǎn)述流體粘性產(chǎn)生的原因并說明有

6、哪些表示方法。當(dāng)流體在外力作用下，流體微元間出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨之產(chǎn)生阻抗流 體問相對(duì)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力，流體產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的這種性質(zhì)成為粘性。原因：液體是分子間的相互作用力 （阻礙流體相對(duì)運(yùn)動(dòng)）；氣體是分子 間的動(dòng)量交換。粘性的三種表示方法(1) 動(dòng)力粘度(絕對(duì)粘度)或單位速度梯度時(shí)內(nèi)摩擦切應(yīng)力的大小，單位 P (泊)或者 Pas, 1P=10-1Pas；(2) 運(yùn)動(dòng)粘度v:任涉p,單位St (斯cm2/s)或m2/s；(3) 相對(duì)粘度(條件粘度)：用對(duì)比法測(cè)量流體的粘度，多種。17、簡(jiǎn)述研究流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法，并指出有何不同。拉格朗日法(隨體法)：研究流場(chǎng)中每一個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)， 分析運(yùn)動(dòng) 參數(shù)隨

7、時(shí)間的變化規(guī)律，然后綜合所有的流體質(zhì)點(diǎn)，得到整個(gè)流場(chǎng)的運(yùn)動(dòng) 規(guī)律。選取在某個(gè)初始時(shí)刻t0,每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)a、b、c來作為它的標(biāo)記， 稱為“拉格朗日變數(shù)；當(dāng)流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們不隨時(shí)間變化。由丁流體質(zhì) 點(diǎn)連續(xù)存在丁流場(chǎng)中，所以“拉格朗日變數(shù)”也連續(xù)存在丁流場(chǎng)中。任何流體質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo) x, y, z： x= (a, b, c, t); y= (a, b, c, t);z= (a, b, c, t)。著眼點(diǎn)：流體質(zhì)點(diǎn)。歐拉法(局部法)：研究某瞬時(shí)整個(gè)流場(chǎng)內(nèi)位丁不同的位置上的流體質(zhì) 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，然后綜合所有空間點(diǎn)，用以描述整個(gè)流體的運(yùn)動(dòng)。Vx= Vx (x, y, z, t); Vy= Vy (x,

8、y, z, t); vz= vz (x, y, z, t); p=p(x, y, z, t); p= p X, y, z, t)著眼點(diǎn)：整個(gè)流場(chǎng)。二、推導(dǎo)題1、推導(dǎo)突然擴(kuò)大局部損失的計(jì)算公式。P2752、推導(dǎo)理想流體運(yùn)動(dòng)微分方程式。P1013、推導(dǎo)圓管層流流量qv和能量損失后的計(jì)算公式P240&P2424、推導(dǎo)直角坐標(biāo)系中的連續(xù)性微分方程。P825、由粘性流體微小流束的伯努利方程推導(dǎo)出總流的伯努利方程。P1986、推導(dǎo)靜止流體對(duì)平面壁的作用力計(jì)算公式。P437、證明流體靜壓強(qiáng)的特性 P28特性一流體靜壓強(qiáng)的方向沿作用面的內(nèi)法線方向：對(duì)丁牛頓流體，在任何微小切力的作用下，都將產(chǎn)生連續(xù)的變

9、形，所 以流體在保持靜止?fàn)顟B(tài)下就不可能有切力存在。此外，乂根據(jù)流體的內(nèi)聚 力很小，幾乎不能承受拉力這一特點(diǎn)，可以得出結(jié)論：流體靜壓強(qiáng)的方向 沿作用面的內(nèi)法線方向。特性二流體靜壓強(qiáng)的數(shù)值只與空間坐標(biāo)有關(guān)，與方位無關(guān)：8、推導(dǎo)歐拉靜平衡方程P30三、計(jì)算題1、已知，當(dāng)hi6m時(shí)，閘門自動(dòng)傾倒，繞d=0.4m,摩擦系數(shù)f = 0.2的 軸頸翻轉(zhuǎn)，h2 =3m固定不變。閘門寬為b=8m，閘門傾角a =60求閘 門的旋轉(zhuǎn)軸O離底部的距離為多少？ （ 15分）為了泄水，當(dāng)水位hi占6m時(shí)，水壩的平板閘門自動(dòng)傾倒。閘門繞直徑d =0.4m，具有摩擦系數(shù)f =0.2的軸頸。翻轉(zhuǎn)。假設(shè)閘門的另一側(cè)具有固定不變的水位h2 =3m。試求（閘門寬8m,傾角口 =60。）：（20分）（1）閘門的旋轉(zhuǎn)軸離底部的距離x應(yīng)為多少；（2）支承O所受的壓力P為多少。2、一股水平方向上的射流沖擊一斜置的光滑平板。已知射流來流速度為V。，流量為qv，密度為P，平板傾角為9。不計(jì)重力及流動(dòng)損失，求射流對(duì)平板的作用力及分流流量qvi ， qv2。3、如圖，盛水容器以轉(zhuǎn)速n=450r/min繞垂直軸旋轉(zhuǎn)。容器尺寸D = 400mm, d = 200mm, h350mm，水面高 hi +h? = 520mm,活塞質(zhì)量m=50kg，