流體力學(xué)期末考試簡答精簡版教育試題

1、簡答題1有人說“均勻流一定是恒定流”，這種說法是否正確？為什么？解：這種說法是錯(cuò)誤的，均勻流不一定是恒定流。因均勻流是相對于空間而言，即運(yùn)動(dòng)要素沿流程不變，而恒定流是相對于時(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。2.什么是流線？它有哪些基本特征？長管：指管道中的水頭損失以沿程損失為主，局部損失和流速水頭所占的比重很小，在計(jì)算中可以忽略的管道。短管：指局部水頭損失和流速水頭與總水頭損失相比具有相當(dāng)數(shù)值，計(jì)算時(shí)不能忽略的管道。3.簡述伯努利方程 =const的物理意義和幾何意義。4、什么是并聯(lián)管路？它有哪些特點(diǎn)？ 答：具有相同節(jié)點(diǎn)的管段組成的管路稱為并聯(lián)管路。特點(diǎn)：（1）流量疊加：并聯(lián)

2、節(jié)點(diǎn)上的總流量為各支管中流量之和，即；（2）并聯(lián)各支管上的阻力損失相等，即。（1分）（3）總的阻抗平方根的倒數(shù)等于各支管阻抗平方根倒數(shù)之和，即5.(絕對)靜止流體靜力學(xué)方程p=p0+gh的適用條件是什么?6、試用能量方程解釋飛機(jī)的升力是如何產(chǎn)生的。 答：飛機(jī)機(jī)翼呈上凸下凹狀，當(dāng)空氣流經(jīng)機(jī)翼時(shí)，其上側(cè)流速較大，壓力較??；下側(cè)流速較小壓力較大，從而在機(jī)翼上下產(chǎn)生了一個(gè)壓力差，此即為飛機(jī)的升力。7.靜水壓強(qiáng)有哪些特性？靜水壓強(qiáng)的分布規(guī)律是什么？8.研究流體運(yùn)動(dòng)的方法有哪兩種？它們的著眼點(diǎn)各是什么？9、為什么要考慮水泵和虹吸管的安裝高度？提示：虹吸管和水泵的吸水管內(nèi)都存在負(fù)壓。當(dāng)安裝高度較高時(shí)，虹吸管

3、的最高處和水泵的進(jìn)口的壓強(qiáng)可能小于水的汽化壓強(qiáng)，在那里水將變成蒸汽，破壞了水流的連續(xù)性，導(dǎo)致水流運(yùn)動(dòng)中斷。因此在進(jìn)行虹吸管和水泵的設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮它們的安裝高度11、 長管、短管是怎樣定義的？判別標(biāo)準(zhǔn)是什么？如果某管道是短管，但想按長管公式計(jì)算，怎么辦？ 12、什么是水擊？減小水擊壓強(qiáng)的措施有那些？  答：壓力管道中，由于管中流速突然變化，引起管中壓強(qiáng)急劇增高（或降低），從而使管道斷面上發(fā)生壓強(qiáng)交替升降的現(xiàn)象，稱為水擊。工程上常常采取以下措施來減小水擊壓強(qiáng)：（一）延長閥門（或?qū)~）的啟閉時(shí)間t（二）縮短壓力水管的長度（三）修建調(diào)壓室（四）減小壓力管道中的水流流速v0

4、13、 用伯努利能量方程解釋為什么在炎熱的夏天，當(dāng)火車開動(dòng)后，車廂里頓時(shí)會(huì)有風(fēng)從車廂兩側(cè)吹進(jìn)？答：當(dāng)火車開動(dòng)后，車廂內(nèi)的空氣獲得一定的流速，該流速遠(yuǎn)大于火車周圍的空氣流速。由伯努利方程14用流體力學(xué)原理說明為什么當(dāng)火車進(jìn)站時(shí)，人們需稍微遠(yuǎn)離站臺(tái)邊緣。答案提示：（1）所用知識(shí)點(diǎn)：伯努利方程（2）火車進(jìn)站時(shí)具有相當(dāng)快的速度，越靠近車體的空氣的流速越大，壓強(qiáng)就越?。唬?）人身體前后產(chǎn)生較大的指向列車的壓力差15、試寫出動(dòng)能修正系數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并說明其含義。試寫出動(dòng)量修正系數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并說明其含義。17、解釋為什么雷諾數(shù)可以用來作為判別流態(tài)的一般準(zhǔn)則。答：層流受擾動(dòng)后，當(dāng)粘性的穩(wěn)定作用起主導(dǎo)作用

5、時(shí)，擾動(dòng)就受到粘性的阻滯而衰減下來，層流就是穩(wěn)定的；當(dāng)擾動(dòng)占上風(fēng)，粘性的穩(wěn)定作用無法使擾動(dòng)衰減下來，于是流動(dòng)便變?yōu)槲闪?。因此，流?dòng)呈現(xiàn)什么流態(tài)，取決于擾動(dòng)的慣性作用和粘性的穩(wěn)定作用相互斗爭的結(jié)果。雷諾數(shù)之所以能判別流態(tài)，正是因?yàn)樗从沉藨T性力與粘性力的對比關(guān)系,。18、總流能量方程的物理意義是什么？試說明方程中各項(xiàng)的物理意義？答：總流的能量方程表述為：它的物理意義是：水流只能從總機(jī)械能大的地方流向總機(jī)械能小的地方。各項(xiàng)物理意義如下：z總流過水?dāng)嗝嫔蠁挝恢亓恳后w所具有的位能，簡稱為單位位能；總流過水?dāng)嗝嫔蠁挝恢亓恳后w所具有的壓能，簡稱為單位壓能；總流過水?dāng)嗝嫔蠁挝恢亓恳后w所具有的平均勢能，簡稱為

6、單位勢能；總流過水?dāng)嗝嫔蠁挝恢亓恳后w所具有的平均動(dòng)能； 總流過水?dāng)嗝嫔蠁挝恢亓恳后w所具有的總能量，即總機(jī)械能； 20、“恒定流與非恒定流”，“均勻流與非均勻流”，“漸變流與急變流”是如何定義的？(1)液體運(yùn)動(dòng)時(shí)，若任何空間點(diǎn)上所有的運(yùn)動(dòng)要素都不隨時(shí)間而改變，這種水流稱為恒定流。若任何空間點(diǎn)上所有的運(yùn)動(dòng)要素隨時(shí)間發(fā)生了變化，這種水流稱為非恒定流。(2)在恒定流中，液流同一流線上液體質(zhì)點(diǎn)流速的大小和方向均沿程不變地流動(dòng)，稱為均勻流。當(dāng)流線上各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)要素沿程發(fā)生變化，流線不是彼此平行的直線時(shí)，稱為非均勻流。(3)流線接近于平行直線的流動(dòng)稱為漸變流，流線的曲率較大，流線之間的夾角也較大的

7、流動(dòng)，稱為急變流。21 什么是流線？什么是跡線？指出兩者的區(qū)別。流線：在某一瞬時(shí)，在流場中所作的一條出處于該曲線上所有質(zhì)點(diǎn)的速度矢量相切的曲線。（3分）跡線：流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡線。（或同一質(zhì)點(diǎn)在個(gè)不同時(shí)刻所占有的空間位置聯(lián)成的空間曲線。）流線與跡線是兩個(gè)不同的概念。跡線是lagrange法對流動(dòng)的描述，它是某一質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)段內(nèi)的流動(dòng)軌跡線，而流線代表某一瞬時(shí)流場中一系列液體質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)方向線，它是euler法對流動(dòng)的描述，兩者不應(yīng)混同。22 根據(jù)達(dá)西公式和層流中的表達(dá)式，證明層流中沿程水頭損失hf是與流速v的一次方成正比1、試解釋附面層（邊界層）概念；答：在大雷諾數(shù)繞流時(shí)，緊靠物體表面附近存在一

8、個(gè)速度發(fā)生急劇變化的極薄的流體層，在該薄層內(nèi)，流體作粘性有旋運(yùn)動(dòng)，這樣的薄層即稱為附面層。2、試用能量方程解釋飛機(jī)的升力是如何產(chǎn)生的。 答：飛機(jī)機(jī)翼呈上凸下凹狀，當(dāng)空氣流經(jīng)機(jī)翼時(shí)，其上側(cè)流速較大，壓力較??；下側(cè)流速較小壓力較大，從而在機(jī)翼上下產(chǎn)生了一個(gè)壓力差，此即為飛機(jī)的升力。2、試用能量方程解釋在悶熱無風(fēng)的夏天，當(dāng)火車運(yùn)行時(shí)，風(fēng)會(huì)從兩側(cè)的車窗徐徐吹進(jìn)。答：但火車運(yùn)行時(shí)，車廂附近的空氣由于粘性的作用，會(huì)跟隨車廂一道運(yùn)動(dòng)，且越靠近車廂，空氣的速度越大。這樣，由能量方程可知，越靠近車廂處，空氣的壓強(qiáng)就越小。從而產(chǎn)生了一個(gè)指向車廂的壓力差。在此壓差的作用下，空氣就經(jīng)由車窗被吹進(jìn)了車廂內(nèi)。4簡述粘性流

9、體繞流物體時(shí)產(chǎn)生阻力的原因。如何減少阻力？ 36.什么是相對壓強(qiáng), 什么是真空度？38.液體運(yùn)動(dòng)有哪兩種型態(tài)？怎么樣判別圓管流動(dòng)的型態(tài)？39.串聯(lián)管道和并聯(lián)管道有什么區(qū)別？36.等壓面的性質(zhì)是什么？37.流線為什么不能相交？39.簡單管道的水力計(jì)算可分為哪兩種出流情況？36.等壓面的特性是什么？37.描述液體運(yùn)動(dòng)有哪兩種方法，它們的區(qū)別是什么？38.面積相等的正方形和圓形過水?dāng)嗝娴乃Π霃侥膫€(gè)大，為什么？39.簡單管道自由出流與淹沒出流時(shí)的流量系數(shù)c有什么不同？37.為什么流線不能相交？36什么是相對壓強(qiáng), 什么是真空度？38液體運(yùn)動(dòng)有哪兩種型態(tài)？怎么樣判別圓管流動(dòng)的型態(tài)？39串聯(lián)管道和并聯(lián)管

10、道有什么區(qū)別？36等壓面的性質(zhì)是什么？39簡單管道的水力計(jì)算可分為哪兩種出流情況？36等壓面的特性是什么？37描述液體運(yùn)動(dòng)有哪兩種方法，它們的區(qū)別是什么？38為什么說達(dá)西公式與謝才公式是一致的，只是表現(xiàn)形式不同？39簡單管道水力計(jì)算的基本類型主要有哪些？21.什么是絕對壓強(qiáng)，什么是相對壓強(qiáng)？22.均勻流具有的特征是什么？23.流線為什么不能相交？1.作用于液體的力可分成哪兩類？請分別舉例說明。2.何謂絕對壓強(qiáng)、相對壓強(qiáng)、真空？絕對壓強(qiáng)是否可為負(fù)值？最大真空壓強(qiáng)為多少？2. 虹吸管可由短管理論計(jì)算；并聯(lián)管道可由長管理論計(jì)算。2.如何判別層流與紊流?為什么說在圓管層流中的沿程水頭損失與流速的一次方

11、成正比?3(本小題3分)設(shè)有并聯(lián)的三條支管1，2，3，在對整個(gè)系統(tǒng)計(jì)算總水頭損失時(shí)，為什么只需計(jì)算其中任一條支管的水頭損失?26.壓力體的構(gòu)成是什么?如何確定壓力體?1 什么是絕對壓強(qiáng)，什么是相對壓強(qiáng)？絕對壓強(qiáng)是以絕對真空為基準(zhǔn)的壓強(qiáng)，相對壓強(qiáng)是以當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為基準(zhǔn)的壓強(qiáng)。2 均勻流具有的特征是什么？過水?dāng)嗝鏋槠矫?，過水?dāng)嗝嫘螤?、尺寸沿程不變?同一流線上的流速相等，流速分布相同，平均流速相同； 動(dòng)水壓強(qiáng)按靜水壓強(qiáng)分布3 流線為什么不能相交？因流線上任一點(diǎn)的切線方向代表該點(diǎn)的流速方向，如果流線相交，在交點(diǎn)出就會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)切線方向，而同一時(shí)刻同一點(diǎn)流體質(zhì)點(diǎn)不可能同時(shí)向兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。簡述粘性流體繞流

12、物體時(shí)產(chǎn)生阻力的原因。如何減少阻力？答：（1）阻力有兩部分，一部分是由于粘性產(chǎn)生切向應(yīng)力形成的摩擦阻力；另一部分是由于邊界層分離產(chǎn)生壓強(qiáng)差形成的壓差阻力（形狀阻力）。（2）要減小摩擦阻力，應(yīng)使層流邊界層轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鬟吔鐚拥霓D(zhuǎn)捩點(diǎn)盡可能后移；把物體作成流線型，使分離點(diǎn)后移，甚至不發(fā)生分離，可減少物體后面的尾渦區(qū)，從而減小壓差阻力。1、 試說明為什么飛機(jī)機(jī)翼呈上凸下凹形狀？解：飛機(jī)機(jī)翼呈上凸下凹狀，當(dāng)空氣流經(jīng)機(jī)翼時(shí)，其上側(cè)流速較大，壓力較?。幌聜?cè)流速較小壓力較大，從而在機(jī)翼上下產(chǎn)生了一個(gè)壓力差，此即為飛機(jī)的升力。2、 試寫出雷諾數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并分析其物理意義。2、為什么通常流線形物體的繞流阻力較小

13、；3、理想流體總流伯努利方程中各項(xiàng)的物理意義。 4、為什么“紊流粗糙區(qū)”也稱為“阻力平方區(qū)”。5、簡析層流與紊流的流態(tài)轉(zhuǎn)化機(jī)理。6、簡述流線型物體與鈍型體的繞流阻力規(guī)律的各自特點(diǎn)。7、為什么雷諾數(shù)可以用來判別流態(tài)？8、并聯(lián)管路水力計(jì)算中，“阻力平衡的概念”的含義是什么9、試說明非圓管水力計(jì)算的方法；10、為什么高爾夫球的表面是光滑的，而非粗糙的，其中蘊(yùn)含的流體力學(xué)道理是什么？2.試簡述防止水擊危害的措施。3、和表達(dá)的各是什么含義，并說明其本質(zhì)差別。解答：前式表示斷面上空間分布不均勻的速度對斷面積的平均；后式通常表示隨時(shí)間不規(guī)則變化紊流瞬時(shí)速度對時(shí)間所取的平均。 1、 試分析紊流慣性切應(yīng)力與粘性

14、切應(yīng)力產(chǎn)生的機(jī)制有何不同？2、 試解釋附面層概念及其意義。3、 試說明“流體質(zhì)點(diǎn)”的概念，并在此基礎(chǔ)上，闡述“連續(xù)性介質(zhì)模型”的概念及其意義。4、 試說明為什么通常流線形物體（如飛機(jī)機(jī)翼）的阻力較小，而鈍形體（如電線桿）的阻力較大？2、簡述流線型物體與鈍型體的繞流阻力規(guī)律的各自特點(diǎn)。答：在繞流流場中，流線形物體的阻力只有表面摩擦阻力，沒有（或基本上不存在）壓差阻力（或稱形狀阻力）。而鈍形體的阻力一般不僅有表面摩擦阻力，而且還包括壓差阻力。12.2 什么叫時(shí)變加速度，什么叫位變加速度？12.3 液體運(yùn)動(dòng)的基本形式有哪幾種？寫出它們的數(shù)學(xué)表達(dá)式？13.2 何謂邊界層分離？產(chǎn)生邊界層分離的原因是什么？圖13.213.3 液體對所繞物體的阻力是由哪兩部分組成？與哪些因素有關(guān)？4.3 勢函數(shù)和流函數(shù)存在的充分必要條件是什么？12.4 4.1 何謂有勢流？有勢流與有渦流本質(zhì)區(qū)別是什么？12.5 什么叫邊界層？邊界層液流有哪些特點(diǎn)？什么叫水擊相，周期？ 10.3 什么是直接水擊？什么是間接水擊？各有什么特點(diǎn)？何謂“層流底層”？它與雷諾數(shù)有何關(guān)系？它的厚度對沿程水頭損失有何影響？12.6 雷諾數(shù)re具有什么物理意義？為什么可以起到判別流態(tài)（層流、紊流）的作用？試說明由層流向紊流過渡的物理過程。什么叫總水頭線和測壓管水頭線？水力坡度和測壓管坡度？均勻流的測壓 管水頭線和總水頭線