流體力學概念題

流體的膨脹性（共4分）答：當壓強一定時，流體溫度變化體積改變的性質(zhì)稱為流體的膨脹性， 膨脹性的大小用溫度膨脹系數(shù)來表示.（1分）其表達式為：dTVdVaV/=（2分）式中dT為溫度增量；VdV/為相應的體積變化率。由于溫度升高體積膨脹，故二者同號。Vda的單位為1/K或1/C。（1分）等壓面、壓力體（共3分）答：1）靜水壓強相同的點所構成的平面或曲面稱為等壓面。 （1分）2）由受壓面本身、受壓面的周線向自由液面作的鉛垂面、 自由液面或其延伸面圍成的體積就是壓力體。壓力體位于受壓面同一側(cè)的叫做實壓力體， 液體壓力向下；壓力體位于受壓面異側(cè)的叫做虛壓力體，液體壓力向上。 （2分）有旋運動和無旋運動 （共4分）答：根據(jù)流體微團是否旋轉(zhuǎn)分為有旋運動和無旋運動。流體微團的旋轉(zhuǎn)角速度不等于零的運動稱為有旋運動； 流體微團的旋轉(zhuǎn)角速度等于零的運動稱為無旋運動。絕對壓強、相對壓強、真空值之間的關系 。（共4分）答：絕對壓強：以完全真空為零點，記為p;相對壓強：以當?shù)卮髿鈮簆a為零點，記為pe。兩者的關系為：p=pe+pa;真空度：相對壓強為負值時其絕對值稱為真空壓強。簡述尼古拉茨實驗在不同流層內(nèi)的沿程損失系數(shù)的確定 （共5分）答：I區(qū)一層流區(qū)，只與雷諾數(shù)有關。（1分）n區(qū)一第一過渡區(qū)，與雷諾數(shù)有關。 （1分）川區(qū)一水力光滑區(qū)，只與雷諾數(shù)有關。 （1分）W區(qū)一第二過渡區(qū)，與相對粗超度和雷諾數(shù)有關。（1分）V區(qū)一水利粗糙區(qū)，與雷諾數(shù)無關。（1分什么是流線和跡線？它有哪些基本特征？ （5分）答：流線是同一時刻流場中連續(xù)各點的速度方向線。（1分）TOC\o"1-5"\h\z跡線就是流體質(zhì)點運動的軌跡。 （1分）流線兩個特點：1）非定常流動時，流線的形狀隨時間改變；定常流動時，不隨時間改變此時，流線與跡線重合。（1.5分））2）流線是一條光滑的曲線，流線之間不能相交，如果相交，交點速度比為零。 （1.5分）2?簡述伯努利方程=const的物理意義和幾何意義。 （5分）答：物理意義：在符合限定條件下，單位重量流體的機械能 （位能、壓力能和動能）可以互相轉(zhuǎn)化，但總和不變。（1分）幾何意義：在符合限定條件下，沿同一流線的總水頭是個常數(shù)。 （1分）總機械能不變，并不是各部分能量都保持不變。三種形式的能量可以各有消長，相互轉(zhuǎn)換，但總量不會增減。 （2分）水頭線：將各項水頭沿程變化的情況用幾何的方法表示出來。理想流體恒定兀流的總水頭線是水平的。 （1分）3?有旋流動、無旋流動有旋流動：流體微團的旋轉(zhuǎn)角速度不等于零的流動稱為有旋流動。 （2分）無旋流動：流體微團的旋轉(zhuǎn)角速度等于零的流動稱為無旋流動。 （2分）4?流動相似條件（6分）答：1）有相同的微分方程（2分）2） 單值條件相似（2分）3） 由單值條件中的物理量的相似準則數(shù)相等（ 2分）水力光滑管（共4分）答：粘性底層完全淹沒了管壁的粗糙突出部分， 這時粘性底層完意外的穩(wěn)流區(qū)域完全感受不到管壁粗糙度的影響，流體好像在完全光滑的管子中流動一樣。 這種情況的管內(nèi)流動稱作水流光滑”，這種管道稱水力光滑管。斷面平均流速、時均流速（共4分）答：流經(jīng)有效截面的體積流量 vq除以有效截面積而得到的商。 Aqvva=（2分）在某一時間間隔"t內(nèi)，軸向速度的平均值稱為時均流速。質(zhì)量流量和體積流量（共4分）答：單位時間內(nèi)流經(jīng)一橫斷面的流體量稱為該表面的流量。 （1分）該流量又分為體積流量qv（m3/s）和質(zhì)量流量qm（kg/s）。（1分）恒定流中，qm=pqv（2分）系統(tǒng)和控制體（共4分）答：所謂系統(tǒng)就是一群流體質(zhì)點的集合。流體系統(tǒng)在運動過程中盡管形狀在不停地發(fā)生變化，但始終包含有相同的流體質(zhì)點，有確定的質(zhì)量。控制體是為了研究問題方便起見所取的特定空間區(qū)域。 一經(jīng)選定，相對一定的坐標系，其位置和形狀不再變化。5.邊界層，邊界層分離的條件 （共4分）答：由于流體的黏滯性，在緊靠物體便面的薄層內(nèi)，流速將有物體表面上的零值迅速增加到與來流速度相同數(shù)量級的薄層稱為邊界層。 （2分）邊界層要分離必須滿足條件： 1）流體有粘性；2）流體必須流過物面。（2分壓力的表示方法分別有哪三種？有何區(qū)別？相互關系？ （共5分）答：壓力的表示方法：絕對壓力 P、相對壓力Pe真空值Pv（1分）絕對壓強：以完全真空為零點，記為 P;（1分）相對壓強：以當?shù)卮髿鈮?Pa為零點，記為Pe。（1分）真空度：相對壓強為負值時其絕對值稱為真空壓強。 （1分）三者的關系為：Pe=P-Pa;Pv=Pa-P;Pv=-Pe（1分）2?什么是流體粘性？影響粘性的因素是什么？有何影響？ （共5分）答：流體的粘性是指：TOC\o"1-5"\h\z流體在運動狀態(tài)下抵抗剪切變形的能力。 （1分）影響粘性的因素：流體的種類、溫度、壓力。 （2分）液體的粘度隨溫度上升而減小，氣體的粘度隨溫度的上升而增大。 （2分）流體相似包括哪幾方面？它們之間的關系？答：幾何相似、運動相似和動力相似。 （2分）在上述相似條件中，幾何相似是必要的前提， 動力相似是決定性條件，運動相似是幾何相似和動力相似的必然結(jié)果.（3分）極限狀態(tài)（共5分）答：絕能流隨著氣體的膨脹、加速，分子的無規(guī)則運動的動能全部轉(zhuǎn)換成宏觀運動的動能，氣流的靜溫和靜壓降低到零，氣流速度達到極限速度 maxv。（2分）極限速度是氣流膨脹到完全真空所能達到的最大速度1.流函數(shù)、速度勢函數(shù) （6分）答：流函數(shù)概念的提出是僅對不可壓縮流體的平面流動而言的。所謂平面流動是指流場中各點的流速都平行于某一固定平面， 并且各物理量在此平面的垂直方向上沒有變化。（1分）由不可壓縮流體的平面流動的連續(xù)方程得：2連續(xù)介質(zhì)模型（4分）答;連續(xù)介質(zhì)假設將流體區(qū)域看成由流體質(zhì)點連續(xù)組成，占滿空間而沒有間隙，其物理特性和運動要素在空間是連續(xù)分布的（2分）。（從而使微觀運動的不均勻性、離散性、無規(guī)律性與宏觀運動的均勻性、連續(xù)性、規(guī)律性達到了和諧的統(tǒng)一（ 2分）3.跡線和流線（2分）答：流線是同一時刻流場中連續(xù)各點的速度方向線。 （1分）跡線就是流體質(zhì)點運動的軌跡。

（1分）流線兩個特點：1）非定常流動時，流線的形狀隨時間改變；定常流動時，不隨時間改變此時，流線與跡線重合（1分））。2）流線是一條光滑的曲線，流線之間不能相交，如果相交，交點速度比為零（1分）。5?恒定與非恒定流動（2分）流體運動的運動參數(shù)在每一時刻都不隨時間發(fā)生變化，則這種流動為恒定流動； （1分）流體運動的參數(shù)在每一時刻都隨時間發(fā)生變化，則這種流動為非恒定流動。 （1分1?說明影響粘度的主要因素，其影響結(jié)果如何？ （5分）答：粘度是與流體的種類、溫度和壓強有關的比例系數(shù)。（1分）1）流體的種類不同，粘度不同。 （1分）2） 溫度對流體粘度的影響很大，液體的粘度隨溫度上升而減小，氣體的粘度隨溫度上升而增大。（2分）3） 普通的壓強對流體的粘度幾乎沒有什么影響，在高壓作用下，氣體和液體的粘度均隨壓強的升高而增大。（2分）2?流體在彎管中的流體的損失包括哪幾部分 ？（3分）TOC\o"1-5"\h\z答：一部分是由切應力產(chǎn)生的沿程損失（ 1分）；另一部分是形成漩渦所產(chǎn)生的損失 （1分）；第三部分是由二次流的雙螺旋流動所產(chǎn)生的損失（ 1分）。3?壓強的表示方法（4分）1）壓強由于計量基準的不同區(qū)分： a:絕對壓強以完全真空為基準計量的壓強。 （1分）（1分）（1分）mm汞柱（2分）（1分）2）根據(jù)壓強單位不同，又有工程大氣壓、標準大氣壓、米水柱或減弱水擊強度的措施（3分）1）避免直接水擊，在可能時盡量延長間接水擊時的閥門關閉時間。2）采用過載保護，在可能產(chǎn)生水擊的管道中設置畜水器，調(diào)壓塔或安全閥等以緩沖水擊壓強。（1分）3）可能時降低管內(nèi)流速，縮短管長，使用彈性好的管道等。 （1分）1?靜力學基本方程式及其物理意義和幾何意義是什么？ （4分）答：靜力學基本方程式物理意義：在重力作用下的連續(xù)均質(zhì)不可壓縮靜止流體中，各點單位重量流體的總勢能保持不變， （1.5分）幾何意義：在重力作用下的連續(xù)均質(zhì)不可壓縮靜止流體中， 靜水頭線和計示靜水頭線均為水平線。（1.5分）4層流、紊流（4分）答：層流：定向的恒定流動（2分）紊流：不定向混雜的流動（2分）粘性及粘性的表示方法（4分）答:產(chǎn)生阻抗流體層間相對運動的內(nèi)摩擦力的這種流體的性質(zhì)稱粘性。 （2分）二種表示方法：動力粘度、運動粘度（2分）流線與跡線（4分）TOC\o"1-5"\h\z答:流線：某瞬時流場中的一條空間曲線，該瞬時曲線上的點的速度與該曲線相切。 （2分）跡線：流體微元的運動軌跡。 （2分）邊界層，邊界層分離的條件 （4分）答：由于流體的黏滯性，在緊靠物體便面的薄層內(nèi)，流速將有物體表面上的零值迅速增加到與來流速度相同數(shù)量級的薄層稱為邊界層。 （2分）邊