流體力學(xué)簡答題

1、1.在連續(xù)介質(zhì)的概念中，何為質(zhì)點(diǎn)?流體質(zhì)點(diǎn)是指體積小的可以看作一個(gè)幾何點(diǎn)，但它又包含有大量的分子，且具有諸如速度、密度及壓強(qiáng)等物理量的流體微團(tuán)。2什么是理想流體？正壓流體？當(dāng)流體物質(zhì)的粘度較小， 同時(shí)期內(nèi)部運(yùn)動的相對速度也不大， 所產(chǎn)生的粘性應(yīng)力比起其他類 型的力來說可以忽略不計(jì)時(shí)，可把流體近似看作是無粘性的，這樣無粘性的流體稱為理想流 體。內(nèi)部任一點(diǎn)的壓力只是密度的函數(shù)的流體，稱為正壓流體。3 .什么是不可壓縮流體？流體的體積或密度的相對變化量很小時(shí)，一般可以看成是不可壓縮的，這種流體就被稱為不可壓縮流體。4 .什么是定常場；均勻場。r,則這個(gè)場就被稱為均勻如果一個(gè)場不隨空間的變化而變化，即

2、場中不顯含空間坐標(biāo)變量 場。如果一個(gè)場不隨時(shí)間的變化而變化，則這個(gè)場就被稱為定常場。5 .簡述跡線的定義并用張量下標(biāo)的形式標(biāo)的。dxi標(biāo) Ui xi ,t跡線時(shí)流體質(zhì)點(diǎn)在空間運(yùn)動過程中描繪出來的曲線。張量下表形式為6 .概述流線的定義及與跡線的不同。流線是流場中的一條曲線，曲線上每一點(diǎn)的速度矢量方向和曲線在該點(diǎn)的切線方向相同。與跡線的不同，流線在同一時(shí)刻和不同流體質(zhì)點(diǎn)的速度矢量相切。7 .脈線的定義，在定常流動與非定常流動中跡線、流線、脈線分別怎樣。在非脈線是把相繼經(jīng)過流場中同一空間點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)在某瞬時(shí)順序連接起來得到的一條線。定常流動中，跡線、流線、脈線一般來說是不相重合的。但在定常流動中跡

3、線、流線、脈線 三線合而為一。8 .敘述有旋流動和無旋流動的定義，依據(jù)什么劃分的。若在整個(gè)流場中處處0,則稱此流動為無旋流動，否則稱有旋流動。劃分依據(jù)為渦量是否為零。9 .渦線定義及其微分方程。渦線是一條曲線，該曲線上每一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的渦線矢量方向相同。渦線是由同一時(shí)刻不同流體質(zhì)點(diǎn)組成的，渦線上各流體質(zhì)點(diǎn)都圍繞渦線的切線方向旋轉(zhuǎn)。愿人卡不口 dxdydz微分萬程二-xyz10 .寫出雷諾運(yùn)輸公式兩種形式。DDtDDt-d u?nd A t A第二章1、連續(xù)性方程的實(shí)質(zhì)？答：連續(xù)性方程是基于物質(zhì)守恒定律，流場中任取一流體系統(tǒng)，其大小、形狀、密度等發(fā)生連續(xù)變化但物質(zhì)總質(zhì)量保持不變所列出的守恒

4、方程。2、可壓縮流體和不可壓縮流體該如何判定？答：通常液體和低速流動氣體可看作不可壓縮流體，但在某些非定常流動條件下，液體也需 當(dāng)作可壓縮流體處理（密度變化不可忽略）如：水下爆炸、管路閥門突然啟閉等。3、請寫出納維-斯托克斯方程的依據(jù)、適用流體，及其矢量形式。答：納維-斯托克斯方程由動量定理推出，適用于任何一種流體。簡稱 N-S方程矢量形式:DuDtp (cu)c(2 S) f4、列舉一些在非慣性系中處理流動問題更方便的場合？答：如研究大氣流動時(shí)常選用隨地球一起轉(zhuǎn)動的坐標(biāo)系，研究葉輪式流體機(jī)械內(nèi)部葉輪見的流動時(shí)常選用隨葉輪一起轉(zhuǎn)動的坐標(biāo)系等，這些都是非慣性系。5、試寫出角速度矢量在慣性系與非慣

5、性系中的物質(zhì)導(dǎo)數(shù)之間的關(guān)系答：角速度矢量在慣性系和非慣性系中的物質(zhì)導(dǎo)數(shù)相同。6、在拉格朗日參考系中，將一流體單元看作一熱力系統(tǒng)時(shí)，熱力學(xué)第一定律的闡述是？答：處于流動中的一個(gè)流體系統(tǒng)的總能量的變化率等于外力對該系統(tǒng)的做工功率與外界對該系統(tǒng)的傳熱功率之和。7、流體流動過程中的表面力做功與質(zhì)量力做功對流體總能量有何作用？答：流體流動過程中（無形變時(shí)）表面力與質(zhì)量力做功只使流體動能增加，而對內(nèi)能變化并無貢獻(xiàn)。8、內(nèi)能方程的實(shí)質(zhì)？答：內(nèi)能方程表示單位流體內(nèi)能的變化率等于流體變形時(shí)表面力的做功功率和向流體的傳熱功率之和。9、什么是耗損函數(shù)？答：耗損函數(shù)是流體變形時(shí)粘性力的做功功率，這部分機(jī)械能不可逆地轉(zhuǎn)

6、化成為熱能，因此在一切流體和一切流動中總是大于零。10、邊界條件有哪幾種，分別是什么?答：1）液液分界面邊界條件2）固壁邊界條件3）液氣分界邊界條件4）無窮遠(yuǎn)條件5）界面法向速度第三章1、何謂開爾文定理？答：對于正壓，體積力有勢的理想流體流動，沿任意封面的物質(zhì)周線上的速度環(huán)量和通過任 一物質(zhì)面的渦通量在運(yùn)動過程中守恒，這就是開爾文定理，也稱湯普遜定理。2、試寫出開爾文定理成立的幾大假設(shè)？答：正壓、理想流體、質(zhì)量力有勢。放松其任一條件開爾文定理則不成立。3、試寫出引起速度環(huán)量和渦通量發(fā)生變化的幾大因素？答：粘性、非正壓流體、非保守力。4、開爾文定理的直接推論？答：正壓、理想流體在質(zhì)量力有勢的情況

7、下，如果某時(shí)刻部分流體內(nèi)無旋，則在此以前和以后的任意時(shí)刻這部分流體皆為無旋。若某時(shí)刻部分流體有旋，則在此以前和以后的任意時(shí)刻這部分流體皆為有旋。5、伯努利方程成立的條件是什么?答：忽略流體粘性影響、質(zhì)量力有勢、正壓流體、定常流動、方程沿同一條流線成立。6、勢流伯努利方程的成立條件？答：忽略流體粘性影響，正壓流體，質(zhì)量力有勢，無旋流動。7、在理想、正壓和質(zhì)量力有勢的條件下，通過渦管橫截面的渦通量，即渦管強(qiáng)度在運(yùn)動過程中恒定不變，這一原理被稱為 。亥姆霍茲第二原理8、在運(yùn)動過程中渦管會發(fā)生變形，當(dāng)渦管被拉伸時(shí)，渦量會 。增大9、同一渦管任一截面的渦通量均相等，即 在空間上守恒。渦管強(qiáng)度10、當(dāng)滿足

8、開爾文定理時(shí)，渦管強(qiáng)度同事具有時(shí)間和空間上的守恒性，即渦管強(qiáng) 度。不隨時(shí)間而變化11、在一定條件下，動量方程可以積分得到 ,其在工程上有廣泛應(yīng)用。伯努利方程12、歐拉方程左側(cè)的速度矢量導(dǎo)數(shù)可以分解為當(dāng)?shù)貙?dǎo)數(shù)與 之和。對流導(dǎo)數(shù)第四章1 . 指這樣一種流動狀態(tài)， 即流場中各流體質(zhì)點(diǎn)的速度都平行于某一個(gè)固定平面， 并且各物理量在此平面的垂直方向上沒有變化。平面流動2 .平面勢流流動的速度分量既可以用速度勢函數(shù)也可以用 來表達(dá)。流函數(shù)3 .用復(fù)位勢來描述勢流流動時(shí)，一個(gè)重要的物理量是 。F (z)對z的導(dǎo)數(shù)4 .復(fù)位勢F (z)可以相差一任意常數(shù)而不影響 。其所代表的流場5 .復(fù)速度沿封閉曲線l的積分

9、，實(shí)部等于 ,虛部等于 。繞該封閉曲線的環(huán)量穿過該封閉曲線流出的流體體積流量6 .均勻流的流線和等勢線都是直線，并且互相 。垂直7 .點(diǎn)源流動的等勢線是 ,流線是 。R啡數(shù)的同心圓族自原點(diǎn)出發(fā)的徑向射線族8 .點(diǎn)渦的等勢線是,流線是 。從原點(diǎn)出發(fā)的射線族同心圓族R=t數(shù)9 . 一對強(qiáng)度相同的源和匯在平面上無限靠近，而源匯強(qiáng)度與源匯間的距離的乘積有去想一 個(gè)有限值，這一對源和匯組成一個(gè) 。偶極子10 .對于理想不可壓縮流體的勢流動，無滑移動邊界條件不再適用，此時(shí)固體壁面是一條流 線，這一條件可以通過 來實(shí)現(xiàn)。第五章1、何謂空間勢流？答：空間勢流是指發(fā)生在三維空間的勢流，與平面勢流在流動現(xiàn)象方面并

10、無本質(zhì)區(qū)別，但在三維空間內(nèi)，復(fù)變函數(shù)方法不再適用必須直接求解偏微分方程以得到空間勢流運(yùn)動的解。2、何謂斯托克斯流函數(shù)？答：平面流動的流函數(shù)自動滿足連續(xù)方程。在一般的三維流動中無法找到一個(gè)標(biāo)量函數(shù)能夠滿足連續(xù)方程，但對于軸對稱運(yùn)動，這樣的流函數(shù)是存在的，即為斯托克斯流函數(shù)。3、斯托克斯流函數(shù)的性質(zhì)答1)=常數(shù)是流面2 )子午面內(nèi)的曲線 AB繞對稱軸旋轉(zhuǎn)形成曲面， 通過此曲面的流體體積流量 Q等于B點(diǎn)和A點(diǎn)流函數(shù)的差值乘以 2。4、寫出勒讓德方程的表達(dá)式1 ddT(sin )l(l 1)T 0 sin dd5、巴特勒球定理成立的條件？答：1)在r=a處=常數(shù)，即球面為流面。2)0在r > a

11、的區(qū)域中應(yīng)有相同的奇點(diǎn)，即引入圓球后在球外區(qū)不添加奇點(diǎn)。3)在無窮遠(yuǎn)處與具有相同的流動狀態(tài)。4)表示的流動仍然是勢流流動。6、什么是巴特勒定理?答：設(shè)無界不可壓縮流體軸對稱勢流流動的流函數(shù)為(r,)并且在r遠(yuǎn)小于a的區(qū)域內(nèi)沒有奇點(diǎn)，0(0, ) 0如將一個(gè)r=a的求放入流場中，則球外區(qū)域中流函數(shù)為：*r a2(r, )o(r, ) o(r, )0(r, ) 0(一,)a r7、球面為流面的必要條件？答：無流體流入流出球面8、為什么說一個(gè)給定物體的虛擬質(zhì)量只與該物體的形狀和方位有關(guān)而與其運(yùn)動速度、角速 度、加速度無關(guān)？答：對于任意形狀的物體，其擾動速度勢函數(shù)取決于該物體的形狀和運(yùn)動方向。第六章1

12、 .幾種典型的漩渦運(yùn)動？答：渦絲，渦環(huán)、渦列、渦街和渦層2 .渦絲概念？答：有時(shí)渦量可能集中在很細(xì)的一根渦管中，此時(shí)可近似將此渦管看成幾何上的一條線，稱之為渦絲3 .切向速度間斷面概念？答：一個(gè)尖尾緣翼型在流體中作變速或變攻角運(yùn)動，當(dāng)雷諾數(shù)很大時(shí)。流體繞過上、下翼面將以不同的速度在后緣處重新匯合， 形成一個(gè)切向速度劇烈變化的薄層， 稱為切向速度間斷 面。4 .亥姆霍茲第一定理答：當(dāng)渦管截面非常小趨于零時(shí)，渦管可以看作渦線， 于是也可以說渦線始終由同一些質(zhì)點(diǎn)所組成，這就是亥姆霍斯茲第一定理5 .渦層概念？答：渦量局限在很薄的一層曲面中，而在曲面外很小的鄰域內(nèi)，其值迅速下降到零，則稱此曲面為渦層。

13、6 .渦層局部特征量？lim稱為渦層強(qiáng)度，它是渦層的局部特征量。07 .渦形成的原因？答：間斷面的變形、破裂是渦形成的原印之一。8 .平面流場？答：無限長的直渦絲的誘導(dǎo)速度場是平面流場第七章1. 討論斯托克斯方程精確解的意義？如果實(shí)際流動與精確解的流動情況相近，可用攝動法求解流動問題，精確解構(gòu)成這種 方法的基礎(chǔ)用來檢驗(yàn)數(shù)值計(jì)算的結(jié)果校核測試儀器的精確度2. 什么是庫埃特流動？使兩板中的一板沿板面方向等速運(yùn)動的流動3. 什么是泊肅葉流動？等截面直通道中的定常粘性流動4. 泊桑方程對哪些特殊形狀截面通道有解？圓形截面通道，橢圓形截面通道，正方形截面通道5. 非定常的平行剪切流動有哪幾種？突然加速無

14、界平板附近的流動，無界振動平板附近的流動，平行壁面間的振蕩流動6. 什么是突然加速無界平板附近的流動，也叫斯托克斯第一問題？一無限大平板，其上部存在流體，初始時(shí)刻平板與流體都處于靜止?fàn)顟B(tài)。某瞬時(shí)，平板突然加速，在自身平面內(nèi)以速度U等速運(yùn)動，從而帶動其上部流體運(yùn)動。7. 什么是無界振動平板附近的流動，也叫斯托克斯第二問題？平板不作等速直線運(yùn)動，而是隨時(shí)間作簡諧振動。8. 什么時(shí)候筒間的流動可以看作平面流動？圓筒的軸長度與直徑相比很大時(shí)。9. 為什么滯止區(qū)域流動問題很重要？繞流問題總存在流動的滯止區(qū)域10. 滯止流動分類滯止流動可以是三維.軸對稱或平面流動，也可以是定?；蚍嵌ǔＡ鲃拥诎苏?.什么是

15、小雷諾數(shù)流動?流動的慣性力與粘性力相比可以忽略不計(jì)，或只占次要地位。2. 嚴(yán)格來講在什么情況下斯托克斯方程才成立?當(dāng)雷諾數(shù)趨近零時(shí)才成立3. 什么是斯托克斯流動？滿足斯托克斯方程和連續(xù)方程的流體運(yùn)動4. 什么是斯托克斯佯繆？斯托克斯方程雖然對圓球繞流有解而對圓柱繞流無解5. 什么是懷特赫德佯繆？假設(shè)真實(shí)流動的解等于這個(gè)解加上一個(gè)小擾動，代回N-S方程用攝動方法來求解擾動，發(fā)現(xiàn)對圓球因無法同時(shí)滿足全部條件而失敗。6. 孔隙率的定義？任取一宏觀上足夠小但又包含大量孔隙的體積A,其中孔隙所占體積為 Aa,則孔隙率定義為Aa/A7. 斯托克斯阻力公式使用條件？雷諾數(shù)小于1時(shí)適用，當(dāng)雷諾數(shù)大于 1時(shí)誤差

16、越來越大.不再適用第九章28 .簡述邊界層的定義答：由于在物面上要滿足無滑移動邊界條件，流體速度在很小的距離內(nèi)由外流的速度值降至物面處的零值，因此存在很強(qiáng)的粘性影響，這一薄層就是邊界層，或稱為內(nèi)流，29 .簡述尾跡的形成即沿流動方向壓強(qiáng)增大，這會引起流體從物答：邊界層向物體尾部流動時(shí)會遇到逆壓梯度， 面分離并在物體下游形成所謂的尾跡（或尾流）30邊界層有那幾個(gè)厚度答：這些厚度中用的最多是名義邊界層厚度，簡稱邊界層厚度；另一類厚度稱為位移厚度或排擠厚度，記作；第三個(gè)常用的厚度是動量損失厚度或簡稱為動量厚度，記作31請寫出拉布修斯方程最后表達(dá)式32.請寫出當(dāng)?shù)乩字Z數(shù)表達(dá)式o(x)2f?)1 U 2

17、、Re233求邊界層方程的相似解的步驟一；選擇 和的值3(U 2)(2)一 一、一 dx.、 一二；利用萬程確定U(x)和(x).2 dU dx三；確定函數(shù)f()滿足福克納-斯坎方程及其定解條件四；由函數(shù)f( ) U(x) (x)得邊界層流動的流函數(shù)，速度分布以及其他流動細(xì)節(jié)34 .動量積分方程求邊界層近似解的基本思路答：將邊界層方程沿y方向積分，得到的方程表示在任一 x位置的平均慣性力和粘性力的平 衡，由這種近似方法得到的結(jié)果，在大多數(shù)情況下都是足夠精確的。35 .邊界層流動滿足的條件答：在邊界層內(nèi)邊界上， 必須滿足無滑移條件，在邊界層外邊界上必須滿足速度相等且應(yīng)力相等。36 .用公式表示自

18、然邊界條件U(x,0)=0 ; u(x, )=U,U(X,- 0y37 .概括鈍形物體繞流出現(xiàn)壓差阻力的原因答：尾流區(qū)的漩渦造成能量損失，該區(qū)壓強(qiáng)較理想流體流動為低。38 .舉例分離會給工程帶來哪些危害？答：比如流體分離可能造成機(jī)翼表面失速，阻力劇增；在葉輪機(jī)械或擴(kuò)壓器中，分離不僅帶來大的機(jī)械能損失，還可能引起劇烈的喘振和旋轉(zhuǎn)失速，甚至造成結(jié)構(gòu)破壞。39 .簡述層流穩(wěn)定性理論的主要內(nèi)容答：主要內(nèi)容是尋找在各種流動情況下層流對小擾動失去抑制能力時(shí)的雷諾數(shù)，也就是臨界雷諾數(shù)Recr40 .對于平板邊界層流動，滿足什么條件層流邊界層將轉(zhuǎn)換為紊流邊界層？答：當(dāng)流動雷諾數(shù)大于 520時(shí)，層流邊界層將轉(zhuǎn)換

19、為紊流邊界層。第十章1 .寫出紊流的概念：流體運(yùn)動的一種不規(guī)則情形，各物理量隨時(shí)間和空間坐標(biāo)呈隨機(jī)變化，其具有明確的統(tǒng)計(jì)平均值。2 .寫出紊流的統(tǒng)計(jì)平均方法及適用范圍：(1)時(shí)間平均法只適用于定常紊流場(2)空間平均法只適用于均勻紊流場(3)統(tǒng)計(jì)平均法對于非定常、非均勻的流場3 .寫出連續(xù)方程時(shí)均化：一,時(shí)均運(yùn)動的連續(xù)性方程：% 0,脈動運(yùn)動的連續(xù)性方程：一土 0Xix4 .寫出不可壓縮流體的紊流時(shí)均運(yùn)動微分方程Ui UiUj 1 ptXjXi2',UiUiUjX Xj Xj5 .寫出雷諾應(yīng)力的表示(tij'2U''UV''U w'

20、9;'''2''UiUjUVVV w'''''2U wvww6 .什么是混合長度 普朗特假設(shè)在紊流運(yùn)動中，流體微團(tuán)也是在運(yùn)動某一距離后才和周圍其他的流體微團(tuán)相互摻混，失去原有的流體特征，而在運(yùn)動過程中流體微團(tuán)保持其原有流動特征不變。流體微團(tuán)運(yùn)動的這個(gè)距離稱為混合長度第十一章1.寫出小擾動傳播的特征線和黎曼不變量：由常數(shù)(沿x a0常數(shù))；常數(shù)(沿x a0常數(shù))ao 0ao0直線x a0 常數(shù)和x a0常數(shù)稱特征線，而 和旦稱為黎曼不變量a。0 a002.寫出一維不定常運(yùn)動的連續(xù)方程、動量方程和能量方程:t x xu

21、u1 pc-u0tx xp C2.什么是馬赫數(shù)和臨界參數(shù)？馬赫數(shù)定義為流體速度與當(dāng)?shù)匾羲俚谋戎?，即Mua當(dāng)M=1時(shí)的狀態(tài)稱為臨界狀態(tài)，臨界狀態(tài)下的氣體狀態(tài)參數(shù)稱為臨界參數(shù)4.寫出運(yùn)動正激波的運(yùn)動速度 u11 1 p2ui a1 .,22 p1第十二章1小擾動理論的適用場合？答：小擾動理論既適用于亞音速流動，也適用于超音速流動， 但只限于細(xì)長物體繞流的場合。2什么是馬赫錐？如何區(qū)分受擾區(qū)和未擾動區(qū)？答：由于超音速氣流 U>a,在不同時(shí)刻產(chǎn)生的球面波都將局限于以該點(diǎn)源為頂點(diǎn)的圓錐形區(qū) 域內(nèi)，該圓錐面稱為馬赫錐。馬赫錐以內(nèi)的區(qū)域?yàn)槭軘_區(qū)，馬赫錐以外為未擾動區(qū)。90° ,壓強(qiáng)分布對于波峰或波3什么是波阻？ 答：在超音速流動中，壁面壓強(qiáng)分布與壁面波形的相位差為 谷不對稱，因此在 X方向上產(chǎn)生壓差阻力。稱為波阻。4什么是斜激波？答：超音速氣流流經(jīng)經(jīng)過一個(gè)楔形體， 如果尖楔的頂角足夠小。 在其頭頂部就會形成附體激 波，氣流和激波斜交，穿過激波后氣流向激波方向轉(zhuǎn)折一個(gè)角度， 然后沿著與固壁平行的方 向流動。稱這種與氣流方向不垂直的平面激波為斜激波。5在給定來流馬赫數(shù)的條件下如何區(qū)分斜激波？答：在給定來