流體力學(xué)基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)

1、流體力學(xué)基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)（部分）1 什么是粘滯性？什么是牛頓內(nèi)摩擦定律？不滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體是牛頓流體還是非牛頓流體？ 流體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間或流層間因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生內(nèi)摩擦力以反抗相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì) 滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體是牛頓流體 請(qǐng)闡述液體、氣體的動(dòng)力粘滯系數(shù)隨著溫度、壓強(qiáng)的變化規(guī)律。水的黏滯性隨溫度升高而減??；空氣的黏滯性隨溫度的升高而增大。（動(dòng)力粘度體現(xiàn)黏滯性）通常的壓強(qiáng)對(duì)流體的黏滯性影響不大，但在高壓作用下，氣液的動(dòng)力黏度隨壓強(qiáng)的升高而增大。2 在流體力學(xué)當(dāng)中，三個(gè)主要的力學(xué)模型是指哪三個(gè)？并對(duì)其進(jìn)行說明。連續(xù)介質(zhì)（對(duì)流體物質(zhì)結(jié)構(gòu)的簡化）、無黏性流體（對(duì)流體物理性質(zhì)的簡化）、不可壓流體

2、（對(duì)流體物理性質(zhì)的簡化）3 什么是理想流體？不考慮黏性作用的流體，稱為無黏性流體（或理想流體）4什么是實(shí)際流體？ 考慮黏性流體作用的實(shí)際流體5什么是不可壓縮流體？流體在流動(dòng)過程中，其密度變化可以忽略的流動(dòng)，稱為不可壓縮流動(dòng)。6為什么流體靜壓強(qiáng)的方向必垂直作用面的內(nèi)法線？流體在靜止時(shí)不能承受拉力和切力，所以流體靜壓強(qiáng)的方向必然是沿著作用面的內(nèi)法線方向7 為什么水平面必是等壓面？由于深度相等的點(diǎn)，壓強(qiáng)也相同，這些深度相同的點(diǎn)所組成的平面是一個(gè)水平面，可見水平面是壓強(qiáng)處處相等的面，即水平面必是等壓面。8 什么是等壓面？滿足等壓面的三個(gè)條件是什么？在同一種液體中,如果各處的壓強(qiáng)均相等由各壓強(qiáng)相等的點(diǎn)組

3、成的面稱為等壓面。滿足等壓面的三個(gè)條件是同種液體連續(xù)液體靜止液體。9 什么是阿基米德原理？無論是潛體或浮體的壓力體均為物體浸入液體的體積，也就是物體排開液體的體積。10 潛體或浮體在重力G和浮力P的作用，會(huì)出現(xiàn)哪三種情況？重力大于浮力，物體下沉至底。重力等于浮力，物體在任一水深維持平衡。重力小于浮力，物體浮出液體表面，直至液體下部分所排開的液體重量等于物體重量為止。11 等角速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)液體的特征有那些？（1）等壓面是繞鉛直軸旋轉(zhuǎn)的拋物面簇；（2）在同一水平面上的軸心壓強(qiáng)最低，邊緣壓強(qiáng)最高。12什么是絕對(duì)壓強(qiáng)和相對(duì)壓強(qiáng)？兩者之間有何關(guān)系？通常提到的壓強(qiáng)是指絕對(duì)壓強(qiáng)還是相對(duì)壓強(qiáng)？1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓值以

4、帕（Pa）、米水柱（mH2O）、毫米水銀柱（mmHg）表示，其值各為多少？絕對(duì)壓強(qiáng)：以毫無一點(diǎn)氣體存在的絕對(duì)真空為零點(diǎn)起算的壓強(qiáng)。 相對(duì)壓強(qiáng)：當(dāng)?shù)赝叱痰拇髿鈮簭?qiáng)ap為零點(diǎn)起算的壓強(qiáng)。壓力表的度數(shù)是相對(duì)壓強(qiáng)，通常說的也是相對(duì)壓強(qiáng)。1atm=101325pa=10.33mH2O=760mmHg.13什么叫自由表面？和大氣相通的表面叫自由表面。14什么是流線？什么是跡線？流線與跡線的區(qū)別是什么？流線是某一瞬時(shí)在流場中畫出的一條空間曲線，此瞬時(shí)在曲線上任一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的速度方向重合，這條曲線叫流線。區(qū)別：跡線是流場中流體質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間過程中所走過的軌跡線。流線是由無究多個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成的，它是表示這

5、無究多個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)在某一固定瞬間運(yùn)動(dòng)方向的曲線。而跡線則是在時(shí)間過程中表示同一流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的曲線。15 什么是流場？我們把流體流動(dòng)占據(jù)的空間稱為流場16 什么是歐拉法？什么是拉格朗日法？歐拉法：通過描述物理量在空間的分布來研究流體運(yùn)動(dòng)的方法。拉格朗日法：通過描述每一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)達(dá)到了解流體運(yùn)動(dòng)的方法。17 什么是恒定流動(dòng)？什么是非恒定流動(dòng)？什么是均勻流？什么是非均勻流？什么是急變流？什么是漸變流？運(yùn)動(dòng)平衡的流動(dòng)，各點(diǎn)流速不隨時(shí)間變化，由流速?zèng)Q定的壓強(qiáng)、粘性力也不隨時(shí)間變化，這種流動(dòng)稱之為恒定流動(dòng)反之為非恒定流動(dòng)。質(zhì)點(diǎn)流速的大小和方向均不變的流動(dòng)叫均勻流動(dòng)，反之為非均勻流動(dòng)。不均勻流動(dòng)又按流速隨流向

6、變化的緩急，分為漸變流和急變流18. 應(yīng)用恒定總統(tǒng)能量方程時(shí)，為什么把過流斷面選在漸變流段或均勻流段？19. 因?yàn)榻⒑愣偭鞯牟匠虝r(shí)，把（z+P/pg）作為常熟提到積分號(hào)外面，只有漸變流斷面或均勻流斷面的（Z+P/pg）=C。19. 在寫總流能量方程時(shí)，過流斷面上的代表點(diǎn)、基準(zhǔn)面是否可以任意選取？為什么？可以，因?yàn)闈u變流斷面或均勻流斷面上（Z+P/pg）=C20. 動(dòng)能修正系數(shù)？動(dòng)量修正系數(shù)？二者的大小和速度分布有何關(guān)系？動(dòng)能修正系數(shù)：總流有效斷面上的實(shí)際動(dòng)能對(duì)按平均流速算出假象動(dòng)能的比值，流速分布越不均勻，值越大。動(dòng)量修正系數(shù)：實(shí)際動(dòng)量和按照平均流速計(jì)算的動(dòng)量的比值，流速分布越不均勻

7、，值越大。21 什么是沿程損失？什么是局部損失？紊流流態(tài)下，管內(nèi)沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律？在沿程不變的管段上，流動(dòng)阻力沿程也基本不變，稱這類阻力為沿程阻力，克服沿程阻力引起的能量損失為沿程損失。在邊壁急劇變化的區(qū)域，阻力主要地集中在該區(qū)域中及其附近，這種集中分布的阻力稱為局部阻力。克服局部阻力的能量損失為局部損失。紊流光滑區(qū)（Re4000） 紊流過渡區(qū) 紊流粗糙區(qū) 22 雷諾實(shí)驗(yàn)揭示了流體存在兩種流態(tài)，它們是如何定義的？判別流態(tài)的準(zhǔn)則是什么？并闡述其物理意義。對(duì)有壓圓管流，判別準(zhǔn)則的臨界值為多少？層流：各液層間毫不相混，分層有規(guī)則的流動(dòng)狀態(tài)。紊流：液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是極不規(guī)則的，各部分流體相互劇

8、烈摻混。用臨界雷諾數(shù)作為判斷準(zhǔn)則，圓管流臨界雷諾數(shù)等于200023 圓管層流流速分布規(guī)律？切應(yīng)力的分布規(guī)律？ 容重；J水力坡度；動(dòng)力黏度；管半徑 對(duì)應(yīng)的水力半徑24. 尼古拉茲實(shí)驗(yàn)中，沿程阻力系數(shù)的變化曲線分為哪幾個(gè)區(qū)域？請(qǐng)分別闡述其變化規(guī)律？湍流三個(gè)不同流區(qū)沿程阻力系數(shù)的影響因素以及形成不同流區(qū)的根本原因。層流區(qū)；層，紊流過渡區(qū)；紊流光滑區(qū)；紊流過渡區(qū)；紊流粗糙區(qū)25. 相同的水力條件下，孔口自由出流的流量與管嘴出流的流量相比較，哪一個(gè)大？為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象？管嘴正常工作的條件是什么？在相同條件下，管嘴的過流能力是孔口的1.32倍。收縮斷面處真空起的作用。圓柱形外管嘴的正常工作條件：作用水

9、頭 H09.3m,管嘴長度l=(34)d.26 什么叫孔口自由出流和淹沒出流？在容器側(cè)壁或底壁上開一孔口，容器中的液體自孔口出流到大氣中，稱為孔口自由出流。如出流到充滿液體的空間，則稱為淹沒出流。27 什么是有旋流動(dòng)？什么是無旋流動(dòng)？流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度不完全為零的流動(dòng)稱為有旋流動(dòng)，流場中各點(diǎn)旋轉(zhuǎn)角速度等于零的運(yùn)動(dòng)，成為無旋運(yùn)動(dòng)。28 在流體力學(xué)中，拉格朗日分析法和歐拉分析法有何區(qū)別？拉格朗曰法著眼于流體中各質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)情況跟蹤每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)觀察與分析該質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)歷程然后綜合足夠多的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況以得到整個(gè)流體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。歐拉法著眼于流體經(jīng)過空間各固定點(diǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況它不過問這些流體運(yùn)動(dòng)情況是哪些流體

10、質(zhì)點(diǎn)表現(xiàn)出來的也不管那些質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)歷程因此拉格朗曰分析法和歐拉分析法是描述流體的運(yùn)動(dòng)形態(tài)和方式的兩種不同的基本方法。29 什么叫流管、流束、過流斷面和元流？流線組成的管狀流面，稱為流管。流管以內(nèi)的流體，稱為流束。垂直于流束的斷面稱為流束的過流斷面，當(dāng)流束的過流斷面無限小時(shí)，這根流束就稱為元流。30 什么是入口段長度？對(duì)于層流、紊流分別用什么表示？從入口到形成充分發(fā)展的管流的長度稱為入口段長度，以Xe 表示。層流：Xe/d=0.028Re.紊流：Xe/d=50.31 什么是單位壓能？壓力作功所能提供給單位重量流體的能量，稱為單位壓能32 什么是幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似？什么是力學(xué)相似？幾何相

11、似是指流動(dòng)空間幾何相似，即形成此空間任意相應(yīng)兩線段交角相同，任意相應(yīng)線段長度保持一定的比例。運(yùn)動(dòng)相似是指兩流動(dòng)的相應(yīng)流線幾何相似，即相應(yīng)點(diǎn)的流速大小成比例，方向相同。動(dòng)力相似是指要求同名力作用，相應(yīng)的同名力成比例。33 要保證兩個(gè)流動(dòng)問題的力學(xué)相似所必須具備的條件是什么？如果兩個(gè)同一類的物理現(xiàn)象，在對(duì)應(yīng)的時(shí)空點(diǎn)上，各標(biāo)量物理量的大小成比例，各向量物理量除大小成比例外，且方向相同，則稱兩個(gè)現(xiàn)象是相似的。要保證兩個(gè)流動(dòng)問題的力學(xué)相似，必須是兩個(gè)流動(dòng)幾何相似，運(yùn)動(dòng)相似，動(dòng)力相似，以及兩個(gè)流動(dòng)的邊界條件和起始條件相似。34 什么是因次（量綱）？什么是因次（量綱）分析法？因次是指物理量的性質(zhì)和類別。因次

12、分析法就是通過對(duì)現(xiàn)象中的物理量的因次以及因次之間互相聯(lián)系的各種性質(zhì)的分析來研究對(duì)象相似性的方法。35 什么是量綱（因次）和諧原理？試舉例說明。完整的物理方程式中的各項(xiàng)的因次應(yīng)相同的性質(zhì)36為什么虹吸管能將水輸送到一定的高度？因?yàn)楹缥軆?nèi)出現(xiàn)真空37什么是泵的揚(yáng)程？泵所輸送的單位重量流量的流體從進(jìn)口道出口能量的增值，也就是單位重量流量的流體通過泵所獲得的有效能量。38什么是水力半徑？什么是當(dāng)量直徑？水力半徑：過流斷面面積與濕周的比值。當(dāng)量直徑=4乘以水力半徑。39什么是氣蝕現(xiàn)象？產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象的原因是什么？氣蝕指浸蝕破壞材料之意，它是空氣泡現(xiàn)象所產(chǎn)生的后果。產(chǎn)生原因：泵的安裝位置高出吸液面的高度太

13、大；泵安裝地點(diǎn)的大氣壓太低；泵所輸送的液體的溫度過高。40 試述沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律？什么是水力光滑？當(dāng)層流次層的厚度大于壁面粗糙度的尺寸時(shí)，粗糙凸出的尺寸淹沒在層流次層中，絕對(duì)粗糙度對(duì)液流沒有影響，這種區(qū)域稱為水力光滑區(qū)。41. 什么是沿程損失？沿程阻力系數(shù)與哪些因素有關(guān)？在沿程不變的管段上，流動(dòng)阻力沿程也基本不變，稱這類阻力為沿程阻力，克服沿程阻力引起的能量損失為沿程損失。與雷諾數(shù)和管壁粗糙度有關(guān)42. 什么是滯止參數(shù)？氣流某斷面的流速，設(shè)想以無摩擦絕熱過程降低至零時(shí)，斷面各參數(shù)所達(dá)到的值，稱為氣流在該斷面的滯止參數(shù)。滯止參數(shù)一下標(biāo)“0”表示43. 氣流速度與斷面的關(guān)系有哪幾種？M<

14、;1為亞音速流動(dòng)，說明速度隨斷面的增大而減慢；隨斷面的減少而加快。M>1為超音速流動(dòng)，說明速度隨斷面的增大而加快；隨斷面的減少而減慢。M=1既氣流速度與當(dāng)?shù)匾羲傧嗟龋藭r(shí)稱氣體處于臨界狀態(tài)。44. 自由紊流射流的運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力特征是什么？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(gè)橫截面上的動(dòng)量守恒。45. 何為自由射流？何為受限射流？試述兩種射流的結(jié)構(gòu)圖形，并對(duì)比有何異同？出流到無限大空間中，流動(dòng)不受固體邊壁的限制，自由射流；反之為受限射流。受限射流的射流半徑和流量不是一直增加，增大到一定程度后反而逐漸減小，使其邊界線呈橄

15、欖形48.紊流中為什么存在粘性底層？其厚度與哪些因素有關(guān)？其厚度對(duì)紊流分析有何意義？在近壁處，因液體質(zhì)點(diǎn)受到壁面的限制，不能產(chǎn)生橫向運(yùn)動(dòng)，沒有混摻現(xiàn)象，流速梯度du/dy很大，粘滯切應(yīng)力=du/dy仍然起主要作用。 粘性底層厚度與雷諾數(shù)、質(zhì)點(diǎn)混摻能力有關(guān)。 隨Re的增大，厚度減小。粘性底層很薄，但對(duì)能量損失有極大的影響。49. 紊流時(shí)的切應(yīng)力有哪兩種形式？他們各與哪些因素有關(guān)？各主要作用在哪些部位？粘性切應(yīng)力主要與流體粘度和液層間的速度梯度有關(guān)。主要作用在近壁處。 附加切應(yīng)力主要與流體的脈動(dòng)程度和流體的密度有關(guān)，主要作用在紊流核心處脈動(dòng)程度較大地方。 50. 拿兩張薄紙，平行提在手中，當(dāng)用嘴順

16、紙間縫隙吹起時(shí)，問薄紙是不動(dòng)，靠攏，還是張開？為什么？靠攏，流速增大，壓強(qiáng)降低51.紊流研究中為什么要引入時(shí)均概念？紊流時(shí)，恒定流與非恒定流如何定義？把紊流運(yùn)動(dòng)要素時(shí)均化后，紊流運(yùn)動(dòng)就簡化為沒有脈動(dòng)的時(shí)均流動(dòng)，可對(duì)時(shí)均流動(dòng)和脈動(dòng)分別加以研究。紊流中只要時(shí)均化的要素不隨時(shí)間變化而變化的流動(dòng)，就稱為恒定流。52. “均勻流一定是恒定流”，”恒定流一定是均勻流“，這兩中說法是否正確？為什么？兩句話都是錯(cuò)誤的，在恒定流中，質(zhì)點(diǎn)流速的大小和方向均不變的流動(dòng)為均勻流動(dòng)；在非恒定流中，相互平行的直線流動(dòng)為均勻流53.什么是液體的可壓縮性？什么情況下需要考慮液體的可壓縮性？液體的可壓縮性是指：當(dāng)外界的壓強(qiáng)發(fā)生變化時(shí)液體的體積也隨之而發(fā)生改變的特性。液體的可壓縮性在一般情況下可以不考慮，但是當(dāng)外界壓強(qiáng)變化較大，必須予以考慮55. 試述恒定氣流能量方程中靜壓，動(dòng)壓，位壓，全壓，勢壓和總壓所代表的意義。靜壓：，動(dòng)壓：，位壓：全壓：靜壓和動(dòng)壓之和勢壓：靜壓和位壓之和總壓：靜壓，動(dòng)壓和位壓之和56.尼古拉茲實(shí)驗(yàn)分區(qū)以及意義是什么？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。57.濃差或溫差射流彎曲產(chǎn)生的原因什么？濃差或溫