流體力學課后思考題

1、1、比較拉格朗日法和歐拉法，兩種方法及其數(shù)學表達式有何不 同？ 拉格朗日法 以研究單個液體質(zhì)點的運動過程作為基礎(chǔ)， 綜合所有質(zhì)點的運動，構(gòu)成整個液體的運動。x=x（a，b， c， t ） y=y（a，b，c，t） z=z（a，b，c，d） 歐拉法以考察不同液體質(zhì)點通過固定的空間點的運動 情況作為基礎(chǔ)，綜合所有空間點上的運動情況，構(gòu)成整個液 體的運動。Ux=Ux（ x，y，z，t ） Uy=Uy（x，y，z，t ） Uz=Uz（x，y，z，t ）2、恒定流和非恒定流、均勻流和非均勻流、漸變流和急變流，各 種流動分類的原則是什么？是舉出具體的例子。 按運動要素是否隨時間變化分為恒定流和非恒定流；

2、按流線是否為彼此平行的直線分為均勻流和非均勻流 非均勻流又分為漸變流和急變流。3、能量損失有幾種形式？產(chǎn)生能量損失的物理原因是什么？ 沿程阻力損失和局部阻力損失； 物理原因： 產(chǎn)生損失的內(nèi)因：粘滯性和慣性產(chǎn)生損失的外因：固壁對流動的阻滯和擾動4、雷諾數(shù)有什么物理意義？他為什么能起到判別流態(tài)的作用？ 雷諾數(shù)為水流慣性力和粘滯力量級之比 Re二?Z?。?流體的流動型態(tài)與流體的流速、密度和粘度、流?體流動的管徑有關(guān)，由雷諾數(shù)的計算公式可以看出，它是上 述諸因素的組合，故可以起到判別流態(tài)的作用。5、為何不能直接用臨界速度作為判別流態(tài)(層流和紊流)的標準？ 因為流態(tài)不僅和斷面平均流速 v有關(guān)，而且還和管

3、徑d、流體 的粘性和密度有關(guān)。6、在水箱側(cè)壁上，在相同高度處開設(shè)孔徑相同的孔口和管嘴各一個，試比較兩者的流速和流量的大小。流速：孔口 v= 1 V2?H 一般情況下 a =1.0 , E =0, v=v2?HV( a +X管嘴 V1=/ 1v2?H 般情況下a 1=1.O,E 1=0.5 ,V( a 1+ E1v1=0.82 v2?H 故 v v 1流量：孔口 Q=aV2?H 為流量系數(shù)，口 = =0.64*0.97 =0.62.管嘴Q=叮AV2?H卩1為流量系數(shù)，卩1= =0.82. 由于 0.820.62，故 QQ7、為什么淹沒出流孔口計算不必校驗是大孔還是小孔？孔口的作用水頭是孔口上下游

4、水面的高差，且淹沒出流孔口斷 面上各點作用水頭相同，因此淹沒出流也就沒有大小孔口之分。&試歸納短管、長管、孔口、管嘴出流，在流動特點、計算任務、計算原則和方法等方面的異同點短管長管孔口出流管嘴出流流動特點計算任務根據(jù)基本關(guān)系式中的相互關(guān)系，已知某些量求某個 未知量。計算原則連續(xù)性方程、能量方程、流動阻力及水頭損失規(guī)律計算方法9、為什么明渠均勻流必然是等流速又是等深流？在哪些邊界條件下，才能形成明渠均勻流？ 作用于水流的重力在水流方向的分力與水流的摩擦阻力始終平衡，故為水體為等速流動；水深沿程不變，故為等深流。 條件：粗糙系數(shù)及渠道底坡沿程不變，在渠道上沒有構(gòu)筑物 的棱柱形正坡渠段上，流量不隨時

5、間和空間變化，水面下降 志始終等于水頭損失。10、為什么在逆坡、平坡渠道上不可能形成均勻流？而在正坡的棱 柱形渠道上（Q n和i不變），水流總是趨于形成均勻流？水 流在底坡有變化的正坡渠道上會產(chǎn)生什么結(jié)果？因為明渠流是重力流，是依靠重力的分力來驅(qū)使水流運動， 所以要保證產(chǎn)生均勻流，必須要有作用力，而且保持不變。平坡和逆坡渠道中不可能產(chǎn)生均勻流。 因為正坡的棱柱形渠道上 Q n和i不變，正好滿足了明渠 均勻流水深沿程不變、渠道表面粗糙系數(shù)沿程不變、水流應 是恒定流的條件。 產(chǎn)生明渠非均勻流11、何為滲流模型？為什么要引入這一概念？ 滲流模型：是設(shè)想流體為連續(xù)性介質(zhì)連續(xù)的充滿滲流的區(qū)的 全部空間，

6、包括土壤顆粒骨架所占據(jù)的空間；滲流的運動要 素可作為滲流區(qū)全部空間的連續(xù)函數(shù)來研究。 因為液體在土壤中的運動時極不規(guī)則的迂回曲折運動，一般沒有必要考察每一個空隙中的流動狀況， 主要是看宏觀的平 均效果，故為了研究方便用簡化的滲流模型來代替實際的滲流運動。12、滲流模型中所指的流速是什么流速？與真實流速有什么聯(lián)系？ 滲流模型中所指的流速是滲流模型中過流斷面面積除以通 過該斷面面積的滲流量。 真實流速二滲流模型中的流速/孔隙率13、達西定律的應用條件是什么？達西定律的適用范圍：Re=d=11014、管路特性曲線與泵或風機特性曲線相交點有何含義？與 N-Q及n -Q曲線的交點是何含義？其功率，效率如

7、何確定？交點：工況點；最大軸功率；最大效率有效功率Ne二HeQg軸功率N直接測得效率n =?15、應用白金漢法進行因次分析的主要步驟有哪些? 對于某個物理現(xiàn)象或過程，首先存在有n個變量互為函數(shù)關(guān)系，并列出f(a i,a2,an)=O 依據(jù)依賴的定量，寫出函數(shù)形式：n = (a, b, c) 由于為無因次，即它的因次為零。也可以用以下形式來表示：n 二血丫(1) 現(xiàn)在假定n二abf(2) (2)式=(1)式，利用等式兩邊的因次必須相等求得 d、e 寫出最終表達式16、原型和模型中采用同一種流體，能否同時滿足重力相似和粘性力相似？ (P229)不可以。如果同時滿足則：入Re= Fr。若重力加速度為常量，則?也就是說模型和原型的幾何