簡答和名詞解釋

1、第一章緒論1、流體與固體的物理性質都有哪些區(qū)別，什么是流體的易流動性？答：固體：形狀、體積固定，能夠承受拉、壓、彎、剪、扭等外力，在外力作用下產生相應形變；液體：體積固定，形狀不定，不能承受拉力，具有外表張力；具有易流動性氣體：體積、形狀都不固定，壓縮性、膨脹性較大，不具有外表；具有易流動性。流體的易流動性：靜止的流體在微小切向力作用下將發(fā)生連續(xù)不斷的變形相對運動，直到切向力消失為止的特性。2、什么是流體微團，連續(xù)介質模型，該模型的引入對流體的研究有何意義？答：流體微團流體質點：在研究流體的機械運動中所取的最小流體單元，它的體積無窮小卻又包含無數(shù) 多個流體分子。連續(xù)介質模型：認為流體是由無數(shù)質

2、點流體微團組成、質點之間沒有空隙、連續(xù)地充滿其所占據(jù) 空間的連續(xù)體。物理意義：將流體看成是連續(xù)介質，描述流體運動的各物理要素可用連續(xù)函數(shù)來表征，從而利用微積 分的方法研究流體的受力和運動規(guī)律。3、作用在流體上的力分為哪些、表達式，各有何特點？答：根據(jù)力的作用方式不同，作用在流體上的力分為質量力體積力和外表力面積力。質量力：是作用在流體每一個質點或微團上與受作用流體的質量成正比的力，常采用單位質量力的坐標分量來表示，f Xi Yj Zk外表力：是作用在所考察的流體或稱別離體外表上與受作用流體的外表積成正比的力，常用單位 面積上外表力，分為切向力 T內摩擦力和法向力 p壓強來表示。4、什么是流體的

3、粘性，粘性有何特征？答：流體的粘性：流體內部相鄰質點間或流層間存在相對運動時，在其接觸面上會產生內摩擦力內力 以對抗阻礙其相對運動的性質。粘性的特征：粘性是流體的固有屬性，粘性阻礙或延緩液體相對運動的過程而不能消除，靜止流體的 粘性無法表現(xiàn)表現(xiàn)。5、流體粘性的產生原因和主要影響因素是什么，液體和氣體的粘性變化有何不同？答：產生的原因：流體分子間的內聚力和碰撞布朗運動。影響因素：溫度主要、壓強、流速、雜質含量等。液體和氣體的粘性變化的不同：氣體粘性隨溫度升高而增大；氣體粘性的決定因素是分子不規(guī)那么運動 的動量交換產生的阻力，溫度升高動量交換加劇、內聚力下降，由于前者增加的幅度大于后者減少的幅度

4、因此粘性隨溫度升高而增大。液體粘性隨溫度升高而減?。阂后w粘性的決定因素是分子的內聚力，溫度升高液體分子間距增大，動 量交換加劇、內聚力下降，由于前者增加的幅度小于后者減少的幅度，因此液體粘性隨溫度升高而增大。6、牛頓內摩擦定律及其各項含義是什么？描述流體粘性的物理參數(shù)及其關系是什么？答：牛頓內摩擦定律：du/dy:單位面積上的內摩擦力；du dy :速度梯度，表示速度大小沿垂直于速度方向y的變化率，單位為 s-1；:動力粘度動力粘滯系數(shù)。單位N /m2s或Pas,表征單位速度梯度時的切應力；:運動粘度運動粘滯系數(shù)，單位m s ,=/ p。7、流體力學中所定義的流體力學模型有哪些，各模型的概念、

5、物理意義是什么？連續(xù)介質模型、不可壓縮流體模型、理想流體模型、一元流動模型、答：流體力學模型：1連續(xù)介質模型：將流體認為是充滿其所占據(jù)空間無任何間隙的質點所組成的連續(xù) 體。連續(xù)介質模型是對物質結構的簡化，使我們不再考慮復雜的微觀分子運動，只考慮在外力 作用下的宏觀機械運動，并且在流體的研究中可以運用連續(xù)函數(shù)的數(shù)學分析工具。2無粘性流體理想流體模型：不考慮流體的粘性。無粘性流體理想流體模型是 對流體物理性質的簡化。3不可壓縮流體模型：不考慮流體的壓縮性和熱漲性，認為其密度為常熟的流體。不可 壓縮流體模型是對流體物理性質的簡化。4一元流動模型：流場中流體的運動參數(shù)僅是空間坐標一個坐標分量的函數(shù)，如

6、元流。8、液體的外表張力及其表現(xiàn)，哪些物理過程需要考慮該因素？答：外表張力：由于分子間的吸引力，在自由外表上的液體分子受到指向液體內部的合力，該微小拉力稱 為外表張力。需考慮該因素的物理過程：1液體的毛細管現(xiàn)象；2水滴和氣泡的形成的研究；3液體的霧化研究；4氣液兩相流的傳熱與傳質的研究。第二章流體靜力學1、靜水壓強的定義及其特性，靜水壓強函數(shù)的特點是什么？為平答：靜水壓強定義：作用在靜止液體微元面積A上的靜壓力 P,與作用面積 A的比值p 斗均靜水壓強；當面積 A無限縮小到a點時，其比值的極限值為 a點的靜壓強。特性：1靜水壓強的方向為垂直并指向受作用面與受作用面的內法線方向一致；2某點靜水壓

7、強的大小和受壓面方位無關作用于某點上的靜水壓強沿各方向大小都相等 靜水壓強函數(shù)的特點：連續(xù)介質的平衡液體內，任一點靜止液體壓強僅是空間坐標的連續(xù)函數(shù)而與受 壓面的方位無關。即 p=p(x,y,z)。2、歐拉液體平衡微分方程的綜合表達式，說明什么物理意義？答：歐拉平衡微分方程綜合表達式：dp dx冷dy待dz (Xdx Ydy Zdz)dw Xdx Ydy Zdz當流體是不可壓縮的勢函數(shù)物理意義：該方程說明質量力是外表力產生的原因；它指出流體處于平衡狀態(tài)時作用于流體上的質量 力與壓強遞增率之間的關系。3、什么是等壓面、等壓面的特性是什么？如何選取等壓面、通常選取的等壓面是哪些面？等壓面與等密 面

8、、等溫面有何聯(lián)系？(氣體沒有等壓面，只有等壓體 )答：等壓面是平衡液體中由壓強相等的點所構成的平面或曲面。等壓面的特性：1等壓面即是等勢面；2等壓面與質量力正交；3等壓面的壓強大小與容器的形狀無關。選取等壓面條件：通常選取靜止的、同種、連續(xù)液體的同一水平面為等壓面。通常選取的等壓面：自由液面和平衡液體中互不混合的兩種液體的分界面。靜止非均質流體的水平面是等壓面，同時也是等密面和等溫面。4、靜水壓強根本方程的表達式及其含義是什么？流體靜力學的根本方程表達形式有哪幾種，其各項的 物理意義是什么？答：靜水壓強的根本方程：P Pogh ；P液體內某點的壓強P0 _自由液面氣體壓強;液體的密度,h 某點

9、在液面下的深度，m,含義：靜止液體中任意一點的壓強是由液面氣體壓強和該點在液面下的深度與液體容重乘積兩局部之 和所組成。另一種形式：Z P C常數(shù)gZ 單位重量流體所具有的位能;單位重量流體所具有的壓能;Z -匕一一單位重量流體具有的總勢能； g含義：同種、連續(xù)、靜止的均質流體中各點的測壓管水頭都相等；即單位重量流體具有的總勢能相等。5、什么是絕對壓強、相對壓強、真空度及其相互關系、選用原那么是什么？答：絕對壓強：是以絕對真空狀態(tài)下的壓強絕對零壓強為基準計量的壓強，用p '表示；相對壓強：又稱“表壓強，是以當?shù)卮髿鈮?卩玄為基準計量的壓強，用 p表示。真空度：是指絕對壓強小于當?shù)卮髿鈮?/p>

10、，相對壓強為負值的情況，取相對壓強的絕對值，用pv表示。相互關系：P= p PaPv = - P= Pa P6、測量壓強的儀器都有哪些、有何特點、使用場合？答：測量壓強的儀器：1測壓管 以液柱高度表征測量點壓強的連通管，一端接于測點，另一端開口通大氣的豎直玻璃管。測壓管適合用于測量較小的壓強，但不適合測真空度。2U型管測壓計：主要用于測定管道或容器中某點的流體壓強，通常被測點壓強較大，并可測真空度；3傾斜式微壓計：用于測定微小壓強壓差，一般用于測定氣體壓強；4壓力表：測量液體、氣體的相對壓強；5真空表：測量液體、氣體的真空度；7、作用于平面上的靜水總壓力的大小、方向和作用點確實定。答：1解析法

11、平面上靜水總壓力的大?。旱扔谑軌好婷娣e與其形心點所受靜水壓強的乘積，即 P Pc AghcAPc :受壓面形心點相對壓強he :受壓面形心點的淹沒深度 方向：垂直并指向受壓面，即沿受壓面的內法線方向;作用點D壓力中心：yD yC lcyCAyo:總壓力作用點到Ox軸的距離；ye:受壓面形心點到Ox軸的距離；Ic :受壓面對平行Ox軸的形心軸的慣性矩。2圖解法大?。旱扔趬簭姺植紙D的面積 S乘以受壓面的寬度 b,即卩P bS方向：垂直并指向受壓面；作用點D壓力中心：可由合力矩定理求得 D離底邊的距離e。8、作用于曲面上的靜水總壓力的大小、方向和作用點確實定。 答：大?。红o水總壓力的水平分力：Pxg

12、hc A Pc Apx :曲面上總壓力的水平分力A :曲面的垂直投影面積;he :垂直投影面 a形心點的淹沒深度; p :垂直投影面 a形心點的壓強靜水總壓力的垂直分力:PzgV即壓力體的液體重力靜水總壓力：方向：靜水總壓力tanPx'PzP的作用線過曲面的曲率中心圓心與水平面的夾角為arctan壓力作用點D壓力中心：通過Px作用線通過 Ax壓強分布圖形心和 Pz作用線通過壓力體的形心 的交點，做與水平面成角的直線就是總壓力作用線，該直線與曲面的交點為總壓力作用點。10、什么是壓力體、構成方法、如何判斷并表示其實、虛？答：壓力體是指由受作用曲面到自由液面或自由液面的延伸面之間的垂直柱體

13、; 壓力體是由以下周界面所圍成的封閉體：1受壓曲面；2液面或液面延長面；3通過受壓曲面的四個邊緣向液面或液面的延長面所做的垂直面。壓力體的實、虛表示:1液體和壓力體位于曲面同側，為實壓力體Pz2液體和壓力體位于曲面異側，為虛壓力體pz。第三章流體動力學根底1、描述流體運動的方法有哪些？其實質內容是什么？適用于流體的哪些運動 答：描述流體運動的方法一般有拉格朗日法和歐拉法兩種。拉格朗日法：研究每個流體質點的運動情況，并通過綜合各個流體質點的運動情況獲得一定空間內整 個流體的運動規(guī)律；實質是利用理論力學中研究質點系運動的方法，又稱質點系法質點追蹤法，適用于云團、臺風、波浪等的運動。歐拉法：研究流場

14、內固定空間點上液體質點的運動情況，又稱定點觀測法，適用于流體的一般運動。2、什么是恒定流，非恒定流，流管，元流，總流？答：恒定流：流場中各空間點上流體質點的所有運動要素均不隨時間變化的流動；非恒定流：流場中各空間點上流體質點的運動要素隨時間變化的流動；流管：在流場中垂直流動方向取環(huán)形曲面，過該區(qū)面上每一點的流線所組成的管狀結構；元流：充滿以流管為邊界的一束液流運動流管內包含的所有流線的集合；總流：由無數(shù)個元流組成的整個液體運動流場內所有元流的集合。3、什么是流線和跡線，各自有何特點，相互關系如何？答：流線：是表示某一瞬間液體運動的流速場內流動方向的曲線；跡線：是某一液體質點運動的軌跡線；流線特

15、征：連續(xù)光滑曲線，流線不能斷，既可能閉合也可能不閉合；不能交叉：流線的疏密程度表示 該處流速大小；恒定流時液體質點運動的跡線與流線重合。4、什么是過水斷面，流量，斷面平均流速？答：過流斷面：與元流或總流所有流線正交的橫斷面為過流斷面，其面積為A；流量：單位時間內通過某一過流斷面液體的體積，用Q m S或L S表示；斷面平均流速：假定在過流斷面上液體質點都以同一速度V向前運動，V Q/A。5、什么是均勻流和非均勻流，漸變流和急變流，均勻流的特征如何？答：對于一維流動，如果流動過程中運動要素不隨流程坐標S而改變，這種流動稱為均勻流；反之，為非均勻流。當流線之間的夾角較小或流線曲率半徑較大，單個流線

16、近似是平行直線時，稱為漸變流。 反之，流線之間的夾角較大或流線曲率半徑較小，這種非均勻流稱為急變流。均勻流特性：流線是平行直線、過流斷面是平面，而且大小和形狀都是沿流程不變的；各個過流斷面 上流速分布情況相同，斷面平均流速沿流程不變；同一過流斷面上各點動水壓強的分布符合靜水壓強的分 布規(guī)律。6、不可壓縮流體恒定流連續(xù)性方程、依據(jù)及其物理意義？答：不可壓縮流體恒定流連續(xù)性方程：«A V2A2該式說明通過恒定總流各過流斷面的流量是相等的，其斷面平均流速與過流斷面面積成反比。7、什么是測壓管、位置水頭、壓強水頭、測壓管高度、測壓管水頭，它們的物理意義和相互關系怎樣？答：測壓管：是用同種液體

17、的液柱高度來測量液體壓強的L型或U型玻璃管，它一端通大氣，另一端與被測點相連。位置水頭：指液體某點在基準面以上的高度z，可直接測量；壓強水頭測壓管高度：測壓管液面到被測點的高差，h p/g測壓管水頭是指位置水頭與壓強水頭的總和。物理意義：位置水頭表示單位重量液體具有的重力勢能位能壓強水頭表示單位重量液體具有的壓強勢能壓能 測壓管水頭單位重量液體具有的全部勢能。相互關系：測壓管水頭=位置水頭+壓強水頭。8、實際液體恒定總流的能量方程及其各項的物理及幾何含義？2 2答：實際液體恒定總流的能量方程：乙 理1Z2Bhwg2gg2g物理意義幾何意義Z位置勢能位能位置水頭位頭p g壓強勢能壓能壓強水頭壓頭

18、流速動能動能速度水頭hw能量損失水頭損失9、什么是動能修正系數(shù)、動量修正系數(shù)，它的大小決定因素是什么？如何變化？3u dA答：動能修正系數(shù)：a 斗一V A它的大小取決于過流斷面上流速分布的均勻程度，流速分布越不均勻其值越大，對于漸變流，一般a =1.051.10，為簡便計算常取a =1。2u dA1.02 1.05 ,動量修正系數(shù)：斗大小取決于過流斷面上流速分布的均勻程度，漸變流中取V A為簡便計算常取110、什么是總水頭線、測壓管水頭線，它們的特點和相互關系怎樣？ 答：測速管水頭所連成的線稱為總水頭線。測壓管水頭所連成的線稱為測壓管水頭線。相互關系：1總水頭線是一條下降直線；2長直管路動能不

19、變總水頭線與測壓管水頭線平行；3總水頭線永遠高于管道軸線，而測壓管水頭線可能低于管道軸線；4總水頭線和測壓管水頭線之間的間距為速度水頭。11、恒定總流能量方程的應用條件有哪些？答：1恒定流，不可壓縮流體p =c,氣體v 68m ；/ s2質量力只有重力運動加速度很??；3所取得過流斷面應該在漸變流或均勻流區(qū)域；4所取得過流斷面間除了水頭損失外沒有其他的機械能輸入；5所取得過流斷面間沒有能量的匯入和分出，即總流的能量沿流程不變。12、恒定總流的動量方程及其應用條件？答：恒定總流的動量方程：Fx Q( 2v2x1v1x)應用條件：1不可壓縮流體恒定流；2兩端的控制斷面必須選在漸變均勻流或均勻流區(qū)域，

20、但兩個斷面之間可有急變流存在;3在所取得控制體中有動量流入和流出的過流斷面只有一個。13、什么是控制面、控制體，確定他們的意義是什么？答：控制面：由總流上、下游過流斷面及其與周圍環(huán)境的接觸面所圍成的封閉曲面。意義：作用于控制斷面上的力就是外表力。控制體：控制面所包圍的液體。意義：作用于控制體上的力即為質量力。14、恒定氣流能量方程的兩種表達式及其應用條件、各項的含義？答:恒定氣流能量方程式：1gZi Pi2gZ22P22P11 22212P12g( a)(乙ZJP22P11 222適用于：高差較大，氣體密度和空氣密度不等的情況下，必須考慮大氣壓強因高度不同的差異。各項含義：Pl,P2稱為靜壓相

21、對壓強g( aZ2 乙稱為位壓21222，2稱為動壓第四章相似定理與量綱分析1兩恒定流流動相似應滿足哪些條件？答：應滿足幾何相似，動力相似，運動相似及邊界條件相似。2牛頓相似準那么說明了完全的什么相似。動力相似什么是幾何相似？運動相似和動力相似？三者之間是什么關系？力學相似的含義是什么？3模型試驗中選擇相似準數(shù)的原那么是什么？明渠水流、管道流動和射流等各類流體力學問題的模型試驗中 相似準數(shù)是如何選擇的？第五章管路流動1、水流阻力產生的原因有哪些，根據(jù)其產生的部位不同水流的阻力又分為那些，其特點是什么？ 答：水流阻力產生的原因：內因是流體具有粘性；外因是流體內部相鄰質點間存在相對流動。水流阻力的

22、分類：沿程阻力：沿水流長度均勻分布，沿程水頭損失的大小與流程長度成正比。局部阻力：與固體邊壁形狀改變有關，作用范圍小能量損耗大。2、沿程、局部水頭損失是如何產生的，水頭損失疊加原理及其使用條件是什么??？答：沿程水頭損失：水流與固體邊壁間及水流內部的摩擦力，阻礙流體流動，是一局部液體的一局部機械 能不可逆的轉化為熱能而散失。局部水頭損失：固體邊壁形狀改變斷面流速重新分布，而產生橫向摩擦力，水流維持邊界別離區(qū)的 漩渦所輸出的機械能。水頭損失疊加原理：由于水頭損失是一個標量，從而可以代數(shù)疊加。因此流段兩截面間的水頭損失可 以表示為兩截面的所有沿程損失和所有局部水頭損失總和。3、 雷諾實驗的現(xiàn)象主要是

23、什么，揭示了流體內部結構的哪些因素？答：當水流緩慢流動時顏色溶液形成一條清晰的平滑直線，而不與周圍清水混滲摻； 當流速增至某一數(shù)值時，個別流段上產生漩渦，顏色水流突然破裂，擴散遍至全管，并迅速與周圍清 水混摻，水流充滿漩渦。實驗結論：任何實際流體的流動都存在著層流和紊流兩種不同的流動形態(tài)。4、什么是層流、紊流、水力半徑？如何判斷水流的形態(tài)？雷諾數(shù)的含義？ 答：層流：流速較小時，不同流速的水質點成層狀分布，相互間互不混摻；紊流：流速較大時，管中水流充滿漩渦，不同流速的水質點互相混摻的流動，管流雷諾數(shù)：Re vR v , Re值與臨界雷諾數(shù) Rec相比便可判斷流態(tài):Re< Rec，那么流動為

24、層流；Re> Rec，那么流動時紊流。雷諾數(shù)含義：反映了慣性力與粘滯力的比照關系，假設Re較小，反映出粘滯力的作用大，粘滯力作用對質點運動起控制作用，因此當Re小到一定程度時，質點呈現(xiàn)有秩序的線狀運動，這就是流層。當Re逐漸增大時，粘滯力對流體的控制也逐漸減小，慣性力對流體的鼓勵作用增加，在質點運動失去控制時，層流失去了穩(wěn)定，慣性力作用使微小擾動開展擴大形成紊流。5、 圓管均勻流過水斷面上切應力的分布特征，層流和紊流過水斷面上的流速分布規(guī)律，畫出分布圖 答：圓管均勻流過流斷面上切應力成直線分布，管軸心為零，邊壁處最大；層流過流斷面上的流速分布規(guī)律呈旋轉拋物面；紊流過流斷面上的流速分布規(guī)律

25、呈對數(shù)分布指數(shù)分布。6、沿程水頭損失和局部水頭損失計算公式及各符號含義。答：沿程水頭損失的計算公式：hfd2g沿程阻力系數(shù)； l流體所在流段管長； d 流體所在圓管直徑; v流體流速局部水頭損失：hm2 v2g斷面突然擴大：hm(Vi V2 )22g7、圓管紊流的內部結構、水力光滑管、水力粗糙管。答：1圓管紊流的內部結構：粘性底層層流底層和紊流流核紊流核心；2水力光滑管：當流層底層的厚度比絕對粗糙度大較多時，管壁的粗糙度對紊流結構根本上沒有影 響，水流就像在光滑的管壁上流動一樣，這種情況叫做“水利光滑管；3水力粗糙管：當突出高度深入到紊流流核中，稱為漩渦的發(fā)源地，從而加劇了紊流的脈動作用， 水

26、頭損失也就較大，這種情況稱為“水力粗糙管。8、 尼古拉茲曲線圖上可分為五個區(qū)，簡述尼古拉茲實驗中沿程水力摩擦系數(shù)入的變化規(guī)律？答：第I區(qū)一一層流區(qū)，Re<2000時， 與相對粗糙度 一無關，只是Re的函數(shù)。d第n區(qū)一一層流向紊流的過渡區(qū)，與一無關，只是Re的函數(shù)；d第川區(qū)一一紊流光滑區(qū)，與一無關，只是Re的函數(shù)；d第區(qū)一一紊流過渡區(qū)，不同相對粗糙管的試驗點落在不同的曲線上，與一和Re都有關；d第V區(qū)一一紊流粗糙區(qū)阻力平方區(qū)，曲線與橫軸平行，說明只與有關，而與Re無關。d尼古拉茲實驗的物理意義：該曲線比擬完整地反映了的變化規(guī)律，揭示了影響變化的主要因素。9、減小沿程、局部阻力水頭損失的措施

27、有哪些？答：減小沿程水頭損失的方法：減小管壁內部的粗糙程度，使其更加光滑；降低流體的粘性溫度升高、 氣壓降低；控制流速在一定范圍。減小局部水頭損失的措施：將管道變徑由突變改為漸變；將90度彎管改為兩個45度彎管，提高管道附件內壁的光潔度，對于氣體管道采用導葉來減小橫向脈動。第六章孔口出流2、孔口自由出流、孔口淹沒出流、孔口收縮斷面、孔口收縮系數(shù)。 答：容器中液體子孔口出流到大氣中，稱為孔口自由出流；假設孔口流出的水股不是進入大氣而是進入水中，即孔流淹沒在下游水面之下，這種情況稱為淹沒出 流；容器中液體從四面八方流向孔口，由于水流慣性，當繞過孔口邊緣時，流線不能成直角突然改變方向， 只能以圓滑曲

28、線逐漸彎曲，在孔口斷面上仍然繼續(xù)彎曲且向中心壓縮，造成孔口斷面上急變流，直至斷面 收縮到達最小，流線趨于平行，成為漸變流，該斷面稱為收縮斷面；孔口斷面的面積為A,收縮斷面的面積為Ac, & =Ac/A稱為孔口收縮系數(shù)。3、什么是短管、長管，它們的特點和計算公式。答：1短管：管道的長細比 L/d<1000時，沿程水頭損失和局部水頭損失在總水頭損失中所占比重相當，兩者都要計算；特點：沿程、局部水頭損失、速度水頭都要計算；列能量方程解題2長管：管道的長細比 L/d > 1000時，沿程水頭損失在總水頭損失中所占比重較大，為簡化計算， 可忽略局部水頭損失和速度水頭，或按沿程水頭損失的一定比例估算。特點：總水頭線為下降的折線，并與測壓管水頭線重合；HSH Q：4、串聯(lián)管路，并聯(lián)管路的特點，計算方法？答：1串聯(lián)管路：有多個直徑不同的管段依次首尾相連而組成；特點：各管段的流量沿程減少、管徑減小，管道的總水頭線呈折線形；hihHS Qi2流向節(jié)點的流量等于流出節(jié)點的流量：Q流入Q流出2并聯(lián)管路：管路中多個管段有共同的起、迄點分流點和匯流點，擔負著相同的任務；特點：各并聯(lián)管段的水頭損失皆相等。5、有壓管