工程流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)課后答案

第1章緒論1.1試從力學(xué)分析的角度，比較流體與固體對(duì)外力抵抗能力的差別。答：固體在承受一定的外力后才會(huì)發(fā)生形變;而流體只要承受任何切力都會(huì)發(fā)生流動(dòng)，直到切力消失;流體不能承受拉力，只能承受壓力。1.2何謂連續(xù)介質(zhì)模型？為了研究流體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，說明引用連續(xù)介質(zhì)模型的必要性和可能性。答：把流體當(dāng)做是由密集質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的、內(nèi)部無空隙的連續(xù)體來研究，這就是連續(xù)介質(zhì)模型。建立連續(xù)介質(zhì)模型，是為了避開分子運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，對(duì)流體物質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，建立連續(xù)介質(zhì)模型后．流體運(yùn)動(dòng)中的物理量都可視為空間坐標(biāo)和時(shí)間變址的連續(xù)函數(shù)．這樣就可用數(shù)學(xué)分析方法來研究流體運(yùn)動(dòng)。1.3按作用方式的不同，以下作用力：壓力、重力、引力、摩擦力、慣性力，哪些是表面力？哪些是質(zhì)量力？答：壓力、摩擦力是表面力；重力、引力、慣性力是質(zhì)量力。1.4為什么說流體運(yùn)動(dòng)的摩擦阻力是內(nèi)摩擦阻力？它與固體運(yùn)動(dòng)的摩擦力有何不同？答：上平板帶動(dòng)與其相鄰的流層運(yùn)動(dòng)，而能影響到內(nèi)部各流層運(yùn)動(dòng)，說明內(nèi)部各流層間存在切向力，即內(nèi)摩擦力，這就是黏滯性的宏觀表象。也就是說，黏滯性就是流體的內(nèi)摩擦特性。摩擦阻力存在于內(nèi)部各流層之間，所以叫內(nèi)摩擦阻力。固體運(yùn)動(dòng)的摩擦力只作用于固體與接觸面之間，內(nèi)摩擦阻力作用于流體各流層之間。1.5什么是流體的粘滯性？它對(duì)流體流動(dòng)有什么作用？動(dòng)力粘滯系數(shù)μ和運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)v有何區(qū)別及聯(lián)系？答：黏滯性的定義又可表示為流體阻抗剪切變形的特性。由于流體具有黏性,在流動(dòng)時(shí)存在著內(nèi)摩擦力,便會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)阻力，因而為克服流動(dòng)阻力就必然會(huì)消耗一部分機(jī)械能。消耗的這部分機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊幔虮涣黧w吸收增加了流體的內(nèi)能,或向外界散失，從而使得推動(dòng)流體流動(dòng)的機(jī)械能越來越小。運(yùn)動(dòng)黏滯系數(shù)是動(dòng)力黏滯系數(shù)與密度的比。1.6液體和氣體的粘度隨著溫度變化的趨向是否相同？為什么？答：水的黏滯系數(shù)隨溫度升高而減小，空氣的黏滯系數(shù)則隨溫度升高而增大。原因是液體分子間的距離小，分子間的引力即內(nèi)聚力是構(gòu)成黏滯性的主要因素，溫度升高，分子動(dòng)能增大，間距增大，內(nèi)聚力減小，動(dòng)力黏滯系數(shù)隨之減小：氣體分子間的距離遠(yuǎn)大于液體，分子熱運(yùn)動(dòng)引起的動(dòng)掀交換是形成黏滯性的主要因素．溫度升高．分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，動(dòng)址交換加大，動(dòng)力黏滯系數(shù)隨之增大。1.7液體和氣體在壓縮性和熱脹性方面有何不同？他們對(duì)密度有何影響？答：壓縮性是流體因壓強(qiáng)增大．分子間距離減小，體積縮小，密度增大的性質(zhì)。熱脹性是溫度升高．分子間距離增大，體積膨脹，密度減小的性質(zhì)。水的壓縮性和熱脹性都很小，一般均可忽略不計(jì)。氣體具有顯著的壓縮性和熱脹性。壓強(qiáng)與溫度的變化對(duì)氣體密度的影響很大。1.8理想流體、不可壓縮流體的流體的特點(diǎn)是什么？答：理想流體，往往給流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究帶來極大困難。為了簡(jiǎn)化理論分析，特引入理想流體概念，即所謂無黏性的流體（μ=0）。理想流體實(shí)際上是不存在的，它只是一種對(duì)物性簡(jiǎn)化的力學(xué)模型。由于理想流體不考慮黏滯性，使得對(duì)流動(dòng)的分析大為簡(jiǎn)化，從而容易得出理論分析的結(jié)果，該結(jié)果對(duì)某些黏滯性影響很小的流動(dòng)，能夠較好地符合實(shí)際；對(duì)粘滯性影響不能忽略的流動(dòng)，則可通過實(shí)驗(yàn)加以修正。所謂不可壓縮流體，是指每個(gè)質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)全過程中，密度不變地流體。對(duì)于均質(zhì)的不可壓縮流體，密度時(shí)時(shí)處處都不變化，即ρ為常數(shù)。不可壓縮流體是又一理想化的力學(xué)模型。1.9非牛頓流體有哪些？它們與牛頓流體的區(qū)別是什么？答：凡是符合牛頓內(nèi)摩擦定律的流體，稱為牛頓流體。。凡不符合的流體稱為非牛頓流體。第2章流體靜力學(xué)2.1試述靜力學(xué)基本方程的物理意義與幾何意義？答：z為某點(diǎn)在基準(zhǔn)面以上的高度，可直接測(cè)量，稱為位置高度或位置水頭。它的物理意義是單位重量液體具有的相對(duì)于基準(zhǔn)面的位置勢(shì)能，簡(jiǎn)稱位能。是可以直接測(cè)量的高度。測(cè)量的方法是，當(dāng)該點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)大于大氣壓時(shí)，在該點(diǎn)接一根豎直向上的開口玻璃管，即測(cè)壓管。液體在壓強(qiáng)p的作用下沿測(cè)壓管上升hp，hp測(cè)壓管高度或者壓強(qiáng)水頭。其物理意義是單位重量液體具有的壓強(qiáng)勢(shì)能，簡(jiǎn)稱壓能。為測(cè)壓管水頭，是單位重量液體具有的總勢(shì)能。表示靜止液體中各點(diǎn)的測(cè)壓管水頭相等，各點(diǎn)測(cè)壓管水頭相等的連線即測(cè)壓管水頭線是水平線。其物理意義是靜止液體中各點(diǎn)單位重量液體具有的總勢(shì)能相等。2.2絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)、真空度的定義是什么？如何換算？答：絕對(duì)壓強(qiáng)是以無氣體分子存在的完全真空為基準(zhǔn)起算的壓強(qiáng)。相對(duì)壓強(qiáng)是以當(dāng)?shù)卮髿鈮簽榛鶞?zhǔn)起算的壓強(qiáng)。絕對(duì)壓強(qiáng)和相對(duì)壓強(qiáng)之間相差一個(gè)當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)pa。真空度，當(dāng)某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)小于當(dāng)?shù)卮髿鈮?，即處于真空狀態(tài)時(shí)，也是可以直接測(cè)量的高度。方法是在該點(diǎn)接一根豎直向下插入液槽內(nèi)的玻璃管。因此玻璃管內(nèi)液面的壓強(qiáng)等于被測(cè)點(diǎn)的壓強(qiáng)，故根據(jù)液體靜力學(xué)基本方程式有：hv稱為真空高度，簡(jiǎn)稱真空度。2.3流體靜壓強(qiáng)有何特性？答：流體靜壓強(qiáng)主要有以下兩個(gè)特性。1.靜壓強(qiáng)的方向和作用面的內(nèi)法線方向一致。2.靜壓強(qiáng)的大小于作用面方位無關(guān)。2.4何謂壓力體？虛、實(shí)壓力體如何界定？答：表示的幾何體為壓力體。壓力體的界定方法是，設(shè)想取鉛垂線沿曲面邊緣平行移動(dòng)一周，割出的以自由液面為上底，曲面本身為下底的柱體就是壓力體。實(shí)壓力體，壓力體和液體在曲面AB的同側(cè)，如同壓力體內(nèi)有實(shí)有液體，習(xí)慣上稱為實(shí)壓力體。壓力體和液體在曲面AB的異側(cè)，其上底面為自由為自由液面的延伸面，壓力體內(nèi)虛空，習(xí)慣上稱為虛壓力體，Pz方向向上。2.5液體表面壓強(qiáng)不為零時(shí)，平面或曲面上的靜水總壓力如何計(jì)算？答：加上液體表面壓力。2.6處于相對(duì)平衡的流體的等壓面是否為水平面？為什么？什么條件下的等壓面是水平面？答：由等壓面的這一性質(zhì)，便可根據(jù)質(zhì)量力的方向來判斷等壓面的形狀。例如，質(zhì)量力只有重力時(shí)，因重力的方向鉛錘向下，可知等壓面是水平面。若除重力之外還有其他質(zhì)量力的作用，則等壓面是與各質(zhì)量力的合力正交的非水平面。第3章流體運(yùn)動(dòng)學(xué)3.1比較拉格朗日法和歐拉法，此兩種方法及其數(shù)學(xué)表達(dá)式有何不同？答：拉格朗日法是連續(xù)的描述某個(gè)選定的質(zhì)點(diǎn)。歐拉法，描述每個(gè)時(shí)刻整個(gè)場(chǎng)或者某個(gè)點(diǎn)的速度,溫度，密度分布。歐拉法的數(shù)學(xué)表達(dá)式中加入了質(zhì)點(diǎn)加速度隨位置的變化關(guān)系3.2流線和跡線有什么不同？流線有哪些主要性質(zhì)，在什么條件下流線和跡線重合？答：流線是某一確定時(shí)刻在流場(chǎng)中所作的空間曲線，線上各質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的速度矢量，都與之相切。流體質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)軌跡稱為跡線。在恒定流中，流線不隨時(shí)間變化，流線上的質(zhì)點(diǎn)繼續(xù)沿流線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)流線和跡線在幾何上是一致的，兩者完全重合。3.3在同一流場(chǎng)中，同一時(shí)刻不同流體質(zhì)點(diǎn)組成的曲線是否都是流線？答：不是。流線是指某一確定時(shí)刻在流場(chǎng)中所作空間曲線，線上各質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的速度矢量,都必筠之相切。3.4何謂均勻流及非均勻流？以上分類與過流斷面上流速分布是否均勻有無關(guān)系？答：在給定的某一時(shí)刻，若流體中各點(diǎn)遷移加速度為零，即，。并沒有關(guān)系。流束上與流線正交的橫斷面是過流斷面。過流斷面不都是平面，只有在流線相互平行的均勻流段，過流斷面才是平面；流線相互不平行的非均勻流段上，過流斷面為曲面。3.5流場(chǎng)為有旋運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體微團(tuán)一定做圓周運(yùn)動(dòng)嗎？無旋運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體微團(tuán)一定做直線運(yùn)動(dòng)嗎？答：不一定,有旋運(yùn)動(dòng)是指流體微團(tuán)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，不定是圓周運(yùn)動(dòng);無旋運(yùn)動(dòng)不-定是直線運(yùn)動(dòng),即便微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的軌跡是圓,但微團(tuán)本身無旋轉(zhuǎn)，流體仍是無旋運(yùn)動(dòng)。3.6流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度與剛體的旋轉(zhuǎn)角速度有什么本質(zhì)差別？答：剛體的角速度是描述整個(gè)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)整體性的特征量；而流體的角速度只是描述流體微團(tuán)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的一個(gè)局部性的特征量。第4章流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)思考題4.1有人認(rèn)為均勻流和漸變流一定是恒定流，急變流一定是非恒定流，這種說法是否正確？請(qǐng)說明理由。答：漸變流是均勻流的寬延，均勻流是漸變流的極限狀態(tài)。首先區(qū)分均勻流和非均勻流以及恒定流和非恒定流的區(qū)別。在給定的某一時(shí)刻，若流體中各點(diǎn)遷移加速度為零，均勻流各點(diǎn)流速都不隨位置而變化，流體做均勻直線運(yùn)動(dòng)。流場(chǎng)中各空間點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)要素（流速、壓強(qiáng)、密度等）皆不隨時(shí)間變化的流動(dòng)是恒定流。錯(cuò)誤。均勻流不一定是恒定流。因均勻流是相對(duì)于空間而言，即運(yùn)動(dòng)要素沿流程不變,而恒定流是相對(duì)于時(shí)間而言，即運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間而變。兩者判別標(biāo)準(zhǔn)不同。錯(cuò)誤。急變流指流線曲率較大或流線間夾角較大、流速沿程變化較急劇的流動(dòng)。而如果流場(chǎng)中任何空間點(diǎn)上有任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)要素是隨時(shí)間而變化則為非恒定流。4.2對(duì)水流流向問題有如下一些說法：“水一定是從高處向低處流”,“水一定從壓強(qiáng)大的地方向壓強(qiáng)小的地方流”,“水一定從流速大的地方向流速小的地方流”，這些說法是否正確？為什么？正確的說法應(yīng)該如何？答：并不對(duì)，由于水在流動(dòng)過程中有能量損失，所以水流過程中，只能由能量高的地方處向能量低處流。位置高低，壓強(qiáng)大小及流速大小不是判斷依據(jù)。說白了就是機(jī)械能高的地方向機(jī)械能低的地方流。4.3何謂漸變流，漸變流有哪些重要性質(zhì)？引入漸變流概念，對(duì)研究流體運(yùn)動(dòng)有什么實(shí)際意義？答：當(dāng)流體質(zhì)點(diǎn)的遷移加速度很小時(shí)，流線近乎于平行直線的流動(dòng)，將其定義為漸變流，否則是急變流。漸變流是均勻流的寬延，均勻流是漸變流的極限情況，所以均勻流的性質(zhì)對(duì)于漸變流都近似成立，主要為：漸變流的過流斷面近于平面，面上各點(diǎn)的速度方向近于平行；可以證明，恒定漸變流過流斷面上的動(dòng)壓強(qiáng)按靜壓強(qiáng)的規(guī)律分布（此時(shí)內(nèi)摩擦力在過流斷面上的投影為零，對(duì)過流斷面上的壓強(qiáng)分布沒有影響）。漸變流是指各流線接近于平行直線的流動(dòng)。也就是說各流線之間的夾角很小，而且流線的曲率半徑很大。漸變流是屬于非均勻流的范疇中的，之所以稱其為漸變流是指流線雖不互相平行卻幾乎接近平行直線，其也可以稱作緩變流。實(shí)際流體運(yùn)動(dòng)中，由于影響因素很多,給研究問題帶來很大的困難。這時(shí)，為把問題簡(jiǎn)化,往往先按理想情況來考慮，找出規(guī)律后，再加以修正,然后應(yīng)用于實(shí)際。4.4恒定總流的伯努利方程，其各項(xiàng)的物理意義和幾何意義是什么？.、分別為總流過流斷面上某點(diǎn)(所取計(jì)算點(diǎn))單位重量流體的位能和勢(shì)能;因?yàn)樗∵^流斷面是漸變流斷面，面上各點(diǎn)的勢(shì)能相等，即+是過流斷面上單位重量流體的平均勢(shì)能，而是過流斷面上單位重量流體的平均動(dòng)能，故三項(xiàng)之和++是過流斷面上單位重量流體的平均機(jī)械能。為總流的水頭損失。4.5應(yīng)用伯努利方程時(shí)，其中的位置水頭可以任意選取基準(zhǔn)面來計(jì)算，為什么？答：方程兩邊都有位置水頭項(xiàng)。最終算出來的結(jié)果是一個(gè)差值，所以說基準(zhǔn)面的選取并不影響計(jì)算結(jié)果。4.6有旋流動(dòng)中不存在速度勢(shì)函數(shù),那么是否存在流函數(shù)呢？為什么？勢(shì)流為什么能夠疊加？它對(duì)解決實(shí)際問題有什么好處答：由流函數(shù)的引出條件可以知道，凡是不可壓縮流體的平面運(yùn)動(dòng)，只要連續(xù)性微分方程成立，不論無旋運(yùn)動(dòng)或者有旋運(yùn)動(dòng)，都存在流函數(shù)，只有無旋運(yùn)動(dòng)才有速度勢(shì)，可見流函數(shù)比速度勢(shì)更具有普遍性。在工程實(shí)際中，常利用勢(shì)流疊加原理解決一些較為復(fù)雜的勢(shì)流問題。4.7為什么要引入平面流動(dòng)這一概念？平面流動(dòng)中存在著流函數(shù)，那么空間流動(dòng)中是否也一定存在著流函數(shù)？為什么？答：主要是為了求解方面。存在。存在。第5章量綱分析和相似原理5.1何謂量綱？量綱與單位有什么不同？答：將一個(gè)物理導(dǎo)出量若干個(gè)基本量的乘方之積表示出來的表達(dá)式稱為該物理的量綱式,簡(jiǎn)稱量綱。某個(gè)量的量綱只表示該的性屬,而不表示該的大小，單位則表示量的大小。因此,它僅用來定性地描述物理量,特別是定性地給出導(dǎo)出量與基本之間的關(guān)系。5.2何謂動(dòng)力相似？何謂運(yùn)動(dòng)相似？答：動(dòng)力相似指兩個(gè)流動(dòng)對(duì)應(yīng)點(diǎn)處流體質(zhì)點(diǎn)受同名力作用，力的作用方向相同，大小成比例。運(yùn)動(dòng)相似，運(yùn)動(dòng)相似指兩個(gè)流動(dòng)對(duì)應(yīng)點(diǎn)速度方向相同，大小成比例。5.3怎樣運(yùn)用Π定理建立無量綱方程？應(yīng)該如何選擇基本量？若基本量選擇的不同是否其結(jié)果也不同？為什么？答：(1)確定關(guān)系式:根據(jù)對(duì)所研究的現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)確定;(2)確定基本量:從n個(gè)物理量中選取所包含的m個(gè);(3)確定數(shù)的個(gè)數(shù)N(π)=(n-m);(4)確定各π項(xiàng)基本指數(shù)a,b,c;(5)整理方程式?；咀兞颗c基本量綱相對(duì)應(yīng)。即若基本量綱(M,L,T)為三個(gè)，那么基本變量也選擇三個(gè)：選擇基本變量時(shí)，應(yīng)選擇重要的變量;不能有任何兩個(gè)基本變量的因次是完全一樣的?；玖窟x擇不同并不會(huì)導(dǎo)致結(jié)果不同。只要三個(gè)基本量代表的量綱各不相同，那么最終的結(jié)果都是相同的。5.4何謂相似準(zhǔn)則？模型實(shí)驗(yàn)怎樣選擇相似準(zhǔn)則？答：相似準(zhǔn)則又叫"相似參數(shù)"、"相似模數(shù)"、"相似判據(jù)"等，是在判斷兩個(gè)現(xiàn)象之間相似性時(shí)使用的概念,目前是實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)（或者風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）中應(yīng)用比較廣泛。一般來說，相似準(zhǔn)則是一些無量綱組合數(shù)。根據(jù)物理現(xiàn)象相似的定義，兩個(gè)流場(chǎng)相似等價(jià)于兩個(gè)流場(chǎng)對(duì)應(yīng)點(diǎn)在對(duì)應(yīng)時(shí)刻所有表征流動(dòng)狀態(tài)的相應(yīng)物理量各自保持固定比例。一般要求幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似、動(dòng)力相似、熱力學(xué)相似以及質(zhì)量相似，兩個(gè)流動(dòng)才相似。首先要滿足幾何相似，否則兩個(gè)流動(dòng)不存在對(duì)應(yīng)點(diǎn)，當(dāng)然也就無相似可言，可以說幾何相似是流動(dòng)相似的前提條件；其次是實(shí)現(xiàn)動(dòng)力相似，以保證運(yùn)動(dòng)相似。要使得兩個(gè)流動(dòng)動(dòng)力相似，前面定義的各項(xiàng)比例尺須符合一定的約束條件，這種約束關(guān)系就是相似準(zhǔn)則。5.5一般情況下能否做到雷諾準(zhǔn)則與弗勞德準(zhǔn)則同時(shí)滿足？能否做到歐拉準(zhǔn)則與弗勞德準(zhǔn)則同時(shí)滿足？答：模型試驗(yàn)做到完全相似是困難的。一般只能達(dá)到近似相似，就是保證對(duì)流動(dòng)起主要作用的力相似，這就是模型律的選擇問題。當(dāng)雷諾準(zhǔn)則和弗勞德準(zhǔn)則成立時(shí)，歐拉準(zhǔn)則可自行成立。所以又將雷諾準(zhǔn)則、弗勞德準(zhǔn)則稱為獨(dú)立準(zhǔn)則，歐拉準(zhǔn)則稱為導(dǎo)出準(zhǔn)則。第6章流動(dòng)阻力和能量損失思考題6.1答：臨界速度不一定相同，因?yàn)榕R界速度本身是隨管道尺寸和流體種類、溫度等條件而改變。臨界雷諾數(shù)一般相同。因?yàn)槔字Z試驗(yàn)表明：盡管不同條件下的下臨界速度vc不同，但對(duì)于通常所使用的管壁粗糙情況下的平直管均勻流來講，任何管徑大小和任何牛頓流體，與他們的下臨界流速所對(duì)應(yīng)的下臨界雷諾數(shù)是相同的。6.2紊流中存在脈動(dòng)現(xiàn)象，具有非恒定性質(zhì)，但是在紊流中又有恒定流的概念，其中有無矛盾？為什么？答：并不矛盾。在引入時(shí)均化概念的基礎(chǔ)上，把紊流簡(jiǎn)化為時(shí)均流動(dòng)和脈動(dòng)分別進(jìn)行研究。由于脈動(dòng)量的時(shí)均值為零，則時(shí)均流動(dòng)是主要的，它反映了流動(dòng)的基本特征，因而時(shí)均值也是一般水力計(jì)算的基礎(chǔ)。這樣根據(jù)時(shí)均運(yùn)動(dòng)參數(shù)是否隨時(shí)間變化，紊流便可分為恒定流和非恒定流，即紊流的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)總是非恒定的，而平均運(yùn)動(dòng)可能是恒定的，也可能是非恒定的。工程上關(guān)注的總是時(shí)均流動(dòng)，一般儀器和儀表測(cè)量的也是時(shí)均值。需要指出，雖然引入時(shí)均值得概念給研究紊流帶來了方便，但紊流運(yùn)動(dòng)要素得脈動(dòng)是客觀存在的，這一特征不因采用時(shí)均化研究方法而消失。6.3若管道的管徑、管長(zhǎng)及粗糙高度不變，沿程阻力系數(shù)入是否隨流量的增加而增大？沿程水頭損失凡是否隨流量的增加而增大？答：不一定，根據(jù)尼古拉茲試驗(yàn)的結(jié)果，在不同的區(qū)域，沿程阻力系數(shù)的影響因素不同，有可能流量越大，雷諾數(shù)變大，從而沿程阻力系數(shù)會(huì)變小。也不一定，因?yàn)檠爻趟^損失是沿程阻力系數(shù)和速度的綜合影響結(jié)果，所以都不一定。6.4有一根給定的輸水管道，怎樣實(shí)測(cè)它的沿程阻力系數(shù)？答：按照尼古拉茲試驗(yàn)的方法進(jìn)行測(cè)定，然后進(jìn)行擬合。得到尼古拉茲曲線圖就可以得到沿程阻力系數(shù)的擬合結(jié)果了。6.5是否表面上幾何光滑的管道一定是“水力光滑“管，而表面上幾何粗糙的管道一定是“水力粗糙“管？為什么？答：流體力學(xué)中所說的光滑區(qū)和粗糙區(qū)，不完全取決于壁管粗糙的突起高度k，還取決于和Re有關(guān)的黏性底層的厚度δ’。6.6如思考題6.6圖所示的實(shí)際流體流動(dòng)，若水位恒定，管長(zhǎng)分別為2L和L,管徑分別為D和2D,試比較流量QI和Q2、流速V1和v2的大小。答：v2>v1;Q2>Q1;總的來講就是利用三個(gè)公式，第一個(gè)是沿程水頭損失計(jì)算公式（式6-21）：hf=32μlvρgd2，第二個(gè)式局部水頭損失計(jì)算公式：，其中的計(jì)算公式可以直接取公式6.50下的那一段解釋，直接取0.5然后根據(jù)伯努利守恒方程（公式4-6）：，然后利用兩邊相等即可算出6.7管路的流動(dòng)裝置如思考題6.7圖所示，當(dāng)閥門開度減小，則閥門前后兩測(cè)壓管的液面高度h1、h2將如何變化？為什么？答：其實(shí)這個(gè)題非常簡(jiǎn)單就是直接用伯努利守恒方程，但最忽略的一點(diǎn)是閥門開度減小，流量減小，流量減小，速度就減小了。直接選取三個(gè)截面，一個(gè)是出口截面，兩個(gè)h1和h2所在截面，忽略掉沿程水頭損失，然后直接列方程，就可以得到方程，首先分析v1減小，則p1增大，然后對(duì)比右邊的等式，發(fā)現(xiàn)p1增大，hm增大，則p2必減小。、 其實(shí)P都應(yīng)該除以ρ和g的。6.8變直徑管道如思考題6.8圖所示，有同種流體，以相同的流量自左向右或自右向左流動(dòng)，試問兩種情況下的局部水頭損失是否相同，為什么？答：不一樣。這里最容易犯的錯(cuò)誤，我自己犯的錯(cuò)誤是覺得在由大到小的過程中也能直接套用（公式6.47）進(jìn)行計(jì)算局部水頭損失，這樣計(jì)算的結(jié)果是一樣的，但其實(shí)不同，因?yàn)橥茖?dǎo)過程不同，考慮的因素也不相同，所以還是老老實(shí)實(shí)直接套用公式計(jì)算，由小到大的計(jì)算公式為（式6-48），，而由大到小的計(jì)算公式為（式6-50），，很明顯兩者絕對(duì)不同。當(dāng)然如果在小大面積之比為1/2的情況下，其實(shí)是相同的。6.9彎管內(nèi)裝導(dǎo)流葉片可降低彎管的局部阻力系數(shù)，試問其能降低局部阻力系數(shù)的原因，并指出如思考題6.9圖所示的(a)、（b)兩種情況哪一種正確？為什么？答：很明顯，根據(jù)我的記憶，絕對(duì)是第二種情況正確。減少紊流局部阻力的著眼點(diǎn)在于防止或推遲流體與壁面的分離，避免旋渦區(qū)的產(chǎn)生或減少旋渦區(qū)的大小和強(qiáng)度。關(guān)。如R/d>3,值隨R/d的加大而增加，這是由于彎管加長(zhǎng)后，沿程損失增大造成的。因此彎管的R最好在(1~4)d的范圍內(nèi)。斷面大的彎管，往往只能采用較小的R/d,如在彎管內(nèi)部布置一組導(dǎo)流葉片，便可減少旋渦區(qū)和二次流，降低彎管的值；此時(shí)越接近內(nèi)側(cè)，導(dǎo)流葉片布置地應(yīng)越密些。圖6.32所示的彎管裝上圓弧形導(dǎo)流葉片后值由1.0減少到0.3左右。6.10在斷面既要由小擴(kuò)大到d2,方向又轉(zhuǎn)90°的流動(dòng)中，如思考題6.10圖所示的兩種情況下，（a)先擴(kuò)后彎和(b)先彎后擴(kuò)，哪種的總局部水頭損失大一些？為什么？答：此外配件之間的不合理銜接，也會(huì)使局部阻力加大。例如在既要轉(zhuǎn)90°,又要擴(kuò)大斷面的流動(dòng)中，若均選用R/d=l的彎管和A2/A1=2.28、的漸擴(kuò)管，在直接連接等于0的情況下，先彎后擴(kuò)的水頭損失為先擴(kuò)后彎的水頭損失的4倍。即使中間都插入一段l=4d的短管，也仍然大2.4倍。因此如果沒有其他原因，先彎后擴(kuò)是不合理的。所以先彎后擴(kuò)的總局部損失大一些。第11章氣體紊流射流1.射流的基本特征是什么？為什么用無因次量研究射流運(yùn)動(dòng)？答：實(shí)驗(yàn)結(jié)果及半經(jīng)驗(yàn)理論都證明氣體紊流自由射流有如下三個(gè)基本特征：幾何特征，運(yùn)動(dòng)特征和動(dòng)力特征。因?yàn)閷?shí)際射流的邊界難以嚴(yán)格辨別，所