工程流體力學(xué)復(fù)習(xí)重點(diǎn)概念

1、三、簡答題1、 穩(wěn)定流動與不穩(wěn)定流動。-在流場中流體質(zhì)點(diǎn)通過空間點(diǎn)時所有的運(yùn)動要素都不隨時間改變，這種流動稱為穩(wěn)定流；反之，通過空間點(diǎn)處得流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動要素的全部或部分要素隨時間改變，這種流動叫不穩(wěn)定流。2、 產(chǎn)生流動阻力的原因。-外因：水力半徑的大?。还苈烽L度的大?。还鼙诖植诙鹊拇笮?。內(nèi)因：流體流動中永遠(yuǎn)存在質(zhì)點(diǎn)的摩擦和撞擊現(xiàn)象，質(zhì)點(diǎn)摩擦所表現(xiàn)的粘性，以及質(zhì)點(diǎn)發(fā)生撞擊引起運(yùn)動速度變化表現(xiàn)的慣性，才是流動阻力產(chǎn)生的根本原因。3、 串聯(lián)管路的水力特性。-串聯(lián)管路無中途分流和合流時，流量相等，阻力疊加。串聯(lián)管路總水頭損失等于串聯(lián)各管段的水頭損失之和，后一管段的流量等于前一管段流量減去前管段末端泄出的

2、流量。4、 如何區(qū)分水力光滑管和水力粗糙管，兩者是否固定不變？-不是固定不變的。通過層流邊層厚度與管壁粗糙度值的大小進(jìn)行比較。5、 靜壓強(qiáng)的兩個特性。-1.靜壓強(qiáng)的方向是垂直受壓面，并指向受壓面。2.任一點(diǎn)靜壓強(qiáng)的大小和受壓面方向無關(guān)，或者說任一點(diǎn)各方向的靜壓強(qiáng)均相等。6、 連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的內(nèi)容。-即認(rèn)為真實(shí)的流體和固體可以近似看作連續(xù)的，充滿全空間的介質(zhì)組成，物質(zhì)的宏觀性質(zhì)依然受牛頓力學(xué)的支配。這一假設(shè)忽略物質(zhì)的具體微觀結(jié)構(gòu)，而用一組偏微分方程來表達(dá)宏觀物理量（如質(zhì)量，數(shù)度，壓力等）。這些方程包括描述介質(zhì)性質(zhì)的方程和基本的物理定律，如質(zhì)量守恒定律，動量守恒定律等。7、 實(shí)際流體總流的伯諾利方程

3、表達(dá)式為（），其適用條件是穩(wěn)定流，不可壓縮流體，作用于流體上的質(zhì)量力只有重力，所取斷面為緩變流動。8、 因次分析方法的基本原理。-就是因次和諧的原理，根據(jù)物理方程式中各個項的因次必須相同，將描述復(fù)雜物理現(xiàn)象的各個物理量組合而成無因次數(shù)群，從而使變量減少。9、 歐拉數(shù)的定義式及物理意義。-，其物理意義為壓力與慣性力的比。10、 壓力管路的定義。-凡是液流充滿全管在一定壓差下流動的管路都稱為壓力管路。11、 長管計算的第一類問題。已知管徑，管長和地形，當(dāng)一定流量的某種液體通過時，確定管路中的壓力降，或確定起點(diǎn)所需的壓頭，或計算水利坡降。12、 作用水頭的定義。-任意斷面處單位重量水的能量，等于比能

4、除以重力加速度。含位置水頭、壓力水頭和速度水頭。單位為m。13、 噴射泵的工作原理。-  噴射泵主要由噴嘴、吸入室和擴(kuò)散室等組成。工作流體在壓力作用下經(jīng)管子進(jìn)入噴嘴，并以很高的速度由噴嘴出口噴出。由于噴出的工作流體速度極高，因此使噴嘴附近的液體(或氣體)被帶走。此時，在噴嘴出口的后部吸入室便形成真空，因此吸入室可從吸人管中吸進(jìn)流體并和工作流體一起混合，經(jīng)擴(kuò)散管進(jìn)入排出管。如果工作流體不斷地噴射，便能連續(xù)不斷地輸送液體(或氣體)。14、 ，三個方程為動量方程的標(biāo)量形式。15、 等壓面的特性。-作用于靜止流體中任一點(diǎn)上的質(zhì)量力必定垂直于通過該點(diǎn)的等壓面。16、 空間連續(xù)性微分方程式及其物

5、理意義。-，其物理意義為：流體在單位時間內(nèi)經(jīng)過單位體積空間流出與流入的質(zhì)量差與其內(nèi)部質(zhì)量變化的代數(shù)和為零。17、 分析局部水頭損失產(chǎn)生的原因。-(a)任何斷面形狀的改變，都必將引起流速的重新分布，因而附加了流體間的相對運(yùn)動和流體質(zhì)點(diǎn)的急劇變形，結(jié)果導(dǎo)致質(zhì)點(diǎn)間附加摩擦和相互撞擊，使流體能量受到損失，液流中流速重新分布。(b) 流速的重新分布，總是伴隨有流動分離和旋渦的形成，在旋渦區(qū)由于粘性的存在，便有摩擦的能量損失 ，在旋渦中粘性力作功。(c)在旋渦區(qū)中，又有質(zhì)點(diǎn)被主流所帶走，即有動量交換，因而消耗運(yùn)動流體的能量，流體質(zhì)點(diǎn)的混摻引起的動量變化。18、 雷諾數(shù)、富勞德數(shù)及歐拉數(shù)三個相似準(zhǔn)數(shù)的定義式

6、及物理意義。-雷諾數(shù)： 慣性力與粘性力之比富勞德數(shù)： 慣性力與重力之比歐拉數(shù)： 壓力與慣性力之比19、 流線的特性。- (1)在定常流動時，因為流場中各流體質(zhì)點(diǎn)的速度不隨時間變化，所以通過同一點(diǎn)的流線形狀始終保持不變，因此流線和跡線相重合。而在非定常流動時，一般說來流線要隨時間變化，故流線和跡線不相重合。    (2)通過某一空間點(diǎn)在給定瞬間只能有一條流線，一般情況流線不能相交和分支。否則在同一空間點(diǎn)上流體質(zhì)點(diǎn)將同時有幾個不同的流動方向。只有在流場中速度為零或無窮大的那些點(diǎn)，流線可以相交，這是因為，在這些點(diǎn)上不會出現(xiàn)在同一點(diǎn)上存在不同流動方向的問題。速度

7、為零的點(diǎn)稱駐點(diǎn)，速度為無窮大的點(diǎn)稱為奇點(diǎn)。    (3)流線不能突然折轉(zhuǎn)，是一條光滑的連續(xù)曲線。    (4)流線密集的地方，表示流場中該處的流速較大，稀疏的地方，表示該處的流速較小。粘性：流體層間發(fā)生相對滑移運(yùn)動時產(chǎn)生切向力的性質(zhì)。粘性系數(shù)：切應(yīng)力與速度梯度成正比的比例系數(shù)。牛頓流體：切應(yīng)力與角變形速率（速度梯度）之間存在線性關(guān)系的流體。非牛頓流體：切應(yīng)力與角變形速率（速度梯度）之間不存在線性關(guān)系的流體。理想流體：假想的粘性為零的（=0）的流體。體積壓縮系數(shù)：單位壓力變化所對應(yīng)的流體體積的相對變化值。體積彈性模數(shù)

8、：流體體積的單位相對變化所對應(yīng)的壓力變化值。表面張力：液體表面任意兩個相鄰部分之間的垂直與它們的分界線的相互作用的拉力。表面張力系數(shù)：單位長度分界線上的張力。質(zhì)量力：作用于流體質(zhì)量上的非接觸力。表面力：由毗鄰的流體質(zhì)點(diǎn)或其它的物體所直接施加的表面接觸力。帕斯卡定理：流體靜止平衡時施加于不可壓流體表面的壓力,以同一數(shù)值沿各個方向傳遞到所有流體質(zhì)點(diǎn)。正壓流場：整個流場中流體密度只是壓力的函數(shù)。絕對壓力：以真空為基準(zhǔn)的壓力。相對壓力：以大氣壓力為基準(zhǔn)的壓力,又稱為表壓。位置水頭：流體質(zhì)點(diǎn)距離某基準(zhǔn)面的高度。壓力水頭：單位重量流體的壓力勢能,可用壓力所對應(yīng)的液柱高度來表示。靜水頭：位置水頭和壓力水頭之

9、和,又稱測壓管水頭。等壓面：流體靜止平衡時,壓力相等的曲面（或平面）。跡線：流體質(zhì)點(diǎn)的軌跡線；流線：用歐拉法描述速度場時的速度矢量線；串線：相繼通過空間某一固定點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)依次串聯(lián)而成的線；流體線：由確定的流體質(zhì)點(diǎn)組成的連續(xù)線；線變形速率：單位時間內(nèi)微元流體線的相對伸長率；體積膨脹率：單位時間內(nèi)微元流體團(tuán)的體積膨脹率；角變形速率：正交流體線的夾角對時間的變化率的1/2；流體微團(tuán)整體轉(zhuǎn)動角速度：過某流體質(zhì)點(diǎn)的所有流體線轉(zhuǎn)動角速度的平均值，可用正交微元流體線的角平分線的轉(zhuǎn)動角速度來衡量；無旋流場：的流場，又稱有勢場；速度勢：當(dāng)流場無旋時，存在稱為速度勢；控制體：相對于坐標(biāo)系固定不動的封閉體積，它是

10、歐拉方法描述流動用的幾何體。系統(tǒng)：包含固定不變物質(zhì)的集合，它是拉格朗日方法描述流動的質(zhì)量體，其形狀，大小，位置，隨時間變化。連續(xù)方程：反映物質(zhì)不滅質(zhì)量守恒的方程。動量方程：反映物質(zhì)動量變化與受力關(guān)系的方程，其本質(zhì)是牛頓第二定律。能量方程：反映物質(zhì)能量變化與作功、吸收熱量關(guān)系的方程。伯努利方程：反映理想流體定常運(yùn)動時，流體的壓力能，動能，質(zhì)量力勢能以及內(nèi)能關(guān)系的方程。雷諾數(shù)：它的物理意義是作用在流體上的慣性力與粘性力的比值的度量，是粘性流體運(yùn)動中重要的特征量。層流：當(dāng)流體運(yùn)動規(guī)則，各部分分層流動互不摻混，流體質(zhì)點(diǎn)的跡線是光滑的，而且流場穩(wěn)定時，此種流動形態(tài)稱為層流。湍流：當(dāng)流體運(yùn)動極不規(guī)則，各部

11、分流體相互劇烈摻混，流體質(zhì)點(diǎn)的跡線雜亂無章，流場極不穩(wěn)定時。此種流動形態(tài)稱為“湍流”。一、名詞解釋。 1、雷諾數(shù)：是反應(yīng)流體流動狀態(tài)的數(shù)，雷諾數(shù)的大小反應(yīng)了流體流動時，流體質(zhì)點(diǎn)慣性力和粘性力的對比關(guān)系。 2、流線：流場中，在某一時刻，給點(diǎn)的切線方向與通過該點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)的劉速方向重合的空間曲線稱為流線。 3、壓力體：壓力體是指三個面所封閉的流體體積，即底面是受壓曲面，頂面是受壓曲面邊界線封閉的面積在自由面或者其延長面上的投影面，中間是通過受壓曲面邊界線所作的鉛直投影面。 4、牛頓流體：把在作剪切運(yùn)動時滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱為牛頓流體。 5、歐拉法：研究流體力學(xué)的一種方法，是指通過描述物理量在

12、空間的分布來研究流體運(yùn)動的方法。 6、拉格朗日法：通過描述每一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動達(dá)到了解流體運(yùn)動的方法稱為拉格朗日法。 7、濕周：過流斷面上流體與固體壁面接觸的周界稱為濕周。 8、恒定流動：流場中，流體流速及由流速決定的壓強(qiáng)、粘性力、慣性力等也不隨時間變化的流動。 9、附面層：粘性較小的流體在繞過物體運(yùn)動時，其摩擦阻力主要發(fā)生在緊靠物體表面的一個流速梯度很大的流體薄層內(nèi)，這個薄層即為附面層。 10、卡門渦街：當(dāng)流體經(jīng)繞流物體時，在繞流物后面發(fā)生附面層分離，形成旋渦，并交替釋放出來，這種交替排列、有規(guī)則的旋渦組合稱為卡門渦街。 11、自由紊流射流：當(dāng)氣體自孔口、管嘴或條縫以紊流的形式向自由空間噴射時，形

13、成的流動即為自由紊流射流。 12、流場：充滿流體的空間。 13、無旋流動：流動微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度為零的流動。 14、貼附現(xiàn)象：貼附現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于靠近頂棚流速增大靜壓減少，而射流下部靜壓大，上下壓差致使射流不得脫離頂棚。 15、有旋流動：運(yùn)動流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度不全為零的流動。 16、自由射流：氣體自孔口或條縫向無限空間噴射所形成的流動。 17、濃差或溫差射流：射流介質(zhì)本身濃度或溫度與周圍氣體濃度或溫度有差異所引起的射流。 18、音速：音速即聲速，它是弱擾動波在介質(zhì)中的傳播速度。 19、穩(wěn)定流動：流體流動過程與時間無關(guān)的流動。 20、不可壓縮流體：流體密度不隨溫度與流動過程而變化的液體。21、駐

14、點(diǎn)：流體繞流物體迎流方向速度為零的點(diǎn)。22、自動模型區(qū)：當(dāng)某一相似準(zhǔn)數(shù)在一定的數(shù)值范圍內(nèi)，流動的相似性和該準(zhǔn)數(shù)無關(guān)，也即原型和模型的準(zhǔn)數(shù)不相等，流動仍保持相似，準(zhǔn)數(shù)的這一范圍稱為自動模型區(qū)。五、簡答題。 1、流體靜壓強(qiáng)的特性是什么？ 2、尼古拉茲實(shí)驗分區(qū)級意義是什么？ 3、附面層提出的意義？ 4、溫差或濃差射流彎曲產(chǎn)生的原因是什么？ 5、附面層分離的原因是什么？ 6、運(yùn)動粘滯系數(shù)r的物理意義是什么？ 7、流體動力粘滯系數(shù)u的物理意義是什么？ 8、元流的特性是什么？ 9、伯努利方程常數(shù)中各項的物理意義？ 10、管網(wǎng)水力計算遵循的原則是什么？ 11、水擊（水錘）現(xiàn)象及產(chǎn)生的原因是什么？ 12、管嘴

15、出流產(chǎn)生真空的原因和條件是什么？ 13、自由紊流射流的運(yùn)動、動力特征是什么？ 14、射流彎曲產(chǎn)生的原因？ 15、繞流升力產(chǎn)生的原因？ 16、畢托管是廣泛應(yīng)用于測量水流和氣流的一種儀器，試畫出其示意圖，并說明其工作原 。 17、簡要說明管道流動局部阻力損失產(chǎn)生的機(jī)理。 18、下式不可壓縮流體N-S方程中，各項的物理意義是什么？ 1、流體靜壓強(qiáng)的方向是沿著作用面的內(nèi)法線方向；在靜止或相對靜止的流體中，任一點(diǎn)流體靜壓強(qiáng)的大小作用面方向無關(guān)，只與該點(diǎn)的位置有關(guān)。2、層流區(qū) 臨界過渡區(qū) 紊流光滑區(qū) 紊流過度區(qū) 紊流粗糙區(qū)意義：比較完整地反應(yīng)了沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律，揭示了沿程阻力系數(shù)變化的主要因素。3、

16、在于將流場劃分為兩個計算方法不同的區(qū)域，即勢流區(qū)和附面層。在附面層外的勢流區(qū)按無旋流動理想流體能量方程或動量方程求解；在附面層內(nèi)，按粘性有旋流動流體能量方程或N-S方程求解；4、濃差或溫差射流由于濃度或溫度不同，引起射流介質(zhì)密度與周圍其氣體密度與周圍氣體密度不同，所受的重力與浮力不相平衡，使得整個射流將發(fā)生向上或向下的軸彎曲。5、當(dāng)流體繞流曲面體流動時，在減壓增速區(qū)，流動維持原來的附面層；流動進(jìn)入增壓減速區(qū)時，流體質(zhì)點(diǎn)受到與主流方向相反的壓差作用，將產(chǎn)生方向的回流，而附面層外的流體仍保持原有的前進(jìn)，這樣，回流和前進(jìn)這兩部分運(yùn)動方向相反的流體相接觸，就形成旋渦。旋渦的產(chǎn)生使得附面層與壁面發(fā)生分離

17、。6、流體運(yùn)動粘滯系數(shù)r表征單位速度梯度作用下的切應(yīng)力對單位體積質(zhì)量作用產(chǎn)生的阻力加速度，具有運(yùn)動學(xué)要素。7、流體動力粘滯系數(shù)u表征單位速度梯度作用下的切應(yīng)力，反映了粘滯的動力性質(zhì)。8、元流的特性：元流的邊界由流線組成；流體質(zhì)點(diǎn)不能出入元流；元流斷面上的流速和壓強(qiáng)是均勻分布。9、Z：斷面對基準(zhǔn)面高度，水力學(xué)中稱位置水頭，單位位能； 在斷面壓強(qiáng)作用下，流體沿測壓管所能上升的高度，壓強(qiáng)水頭，單位位能； 斷面以速度u為初速度的鉛直向上射流所能達(dá)到的理論的高度，流速水頭，單位位能。10、任一節(jié)點(diǎn)流入和流出的流量相等；任一閉合環(huán)路中，如規(guī)定順時針方向流動的阻力損失為正，反之為負(fù)，則各管段阻力損失的代數(shù)和

18、必等于零。11、有壓管路中運(yùn)動著的液體，由于閥門或水泵突然關(guān)閉，使得液體的速度和動量發(fā)生急劇變化，從而造成液體壓強(qiáng)驟然變化，該現(xiàn)象就是水擊(水錘)現(xiàn)象，產(chǎn)生的原因液體的可壓縮性管道材質(zhì)的彈性。12、原因是流體質(zhì)點(diǎn)流動時由于有慣性，因而流線不能成折線，是光滑的曲線，所以能夠形成真空區(qū)域；條件是：管嘴長度為管徑的34倍；作用水頭H0極限值為。13、在自由紊流射流的主體段，射流各斷面上速度分布是相似的，軸線速度越來越小，橫截面積越來越大，質(zhì)量流量也越來越大；個橫截面上的動量守恒。14、在溫差射流場中，由于氣流密度與周圍的氣體的不同，射流氣體所受的浮力與重力不相平衡，使整個射流發(fā)生向下或向上彎曲。15

19、、當(dāng)繞流物體為非對稱形或雖為對稱但其對稱軸與來流方向不平行時，在繞流物體上部流線較密，流速大；下部流線較疏，流速小，則上部壓強(qiáng)小，下部壓強(qiáng)大，上、下部存在壓強(qiáng)差，由此產(chǎn)生向上的力稱為升力。16、（見第五版書P61）17、（略）18、X：是作用在流體微團(tuán)上的單位質(zhì)量力。 是作用在流體微團(tuán)上單位質(zhì)量流體的壓力。 是作用在流體微團(tuán)上單位質(zhì)量流體粘性偏應(yīng)力的合力。 是流體質(zhì)點(diǎn)的加速度。一名詞解釋（共10小題，每題2分，共20分）1粘滯性流體在受到外部剪切力作用時發(fā)生變形(流動)，其內(nèi)部相應(yīng)要產(chǎn)生對變形的抵抗，并以內(nèi)摩擦力的形式表現(xiàn)出來，這種流體的固有物理屬性稱為流體的粘滯性或粘性2跡線流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動軌

20、跡曲線流線同一瞬時，流場中的一條線，線上每一點(diǎn)切線方向與流體在該點(diǎn)的速度矢量方向一致3層流流體運(yùn)動規(guī)則、穩(wěn)定，流體層之間沒有宏觀的橫向摻混4量綱和諧只有量綱相同的物理量才能相加減，所以正確的物理關(guān)系式中各加和項的量綱必須是相同的，等式兩邊的量綱也必然是相同的5偶極流由相距2a的點(diǎn)源與點(diǎn)匯疊加后，令a趨近于零得到的流動6排擠厚度粘性作用造成邊界層速度降低，相比理想流體有流量損失，相當(dāng)于中心區(qū)理想流體的流通面積減少，計算時將平板表面上移一個厚度，此為排擠厚度7順壓力梯度沿流動方向壓力逐漸降低，邊界層的流動受壓力推動不會產(chǎn)生分離8時均速度湍流的瞬時速度隨時間變化，瞬時速度的時間平均值稱為時均速度9輸運(yùn)公式將系統(tǒng)尺度量轉(zhuǎn)換成與控制體相關(guān)的表達(dá)式10連續(xù)介質(zhì)假說將流體視為由連續(xù)分布的質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成，流體質(zhì)點(diǎn)的物理性質(zhì)及其運(yùn)動參量是空間坐標(biāo)和時間的單值和連續(xù)可微函數(shù)。（1）試寫出歐拉平衡方程式，并分析其適用條件適用于絕對靜止?fàn)顟B(tài)和相對靜止?fàn)顟B(tài)，適用于可壓縮流體和不可壓縮流體。（2）試寫出理想流體的伯努利方程，并解釋其中每一項的含義三項分別是壓力水頭、速度水頭和位置水頭，分別