流體力學簡答(精簡版本)(天津城建學院)

1、第二章靜力學1. 什么是等壓面？等壓面有什么性質(zhì)？壓強相等的點組成的面。性質(zhì)：1）等壓面與質(zhì)量力正交。2）質(zhì)量力只有重力作用的流體的等壓面是水平面。3）等壓面就是等勢面。4）自由液面和液體的交界面是等壓面。2. 什么是絕對壓強，什么是相對壓強？絕對壓強是以絕對真空為基準的壓強，相對壓強是以當?shù)卮髿鈮簭姙榛鶞实膲簭姟?. 壓力體的構(gòu)成是什么？如何確定實壓力體和虛壓力體 ？ 壓力體的構(gòu)成1）曲面本身。2）自由液面或自由液面的延長面。3）曲面邊緣向自由液面或自由液面的延長面所引的垂面。確定實、虛壓力體壓力體與曲面本身相接處的部分如果有液體存在就是實壓力體，壓力方向向下；否則為需壓力體，壓力方向向上。

2、 第三章動力學1. 什么是跡線？什么是流線？流線有什么性質(zhì)？跡線：流體質(zhì)點經(jīng)過的軌跡線。流線：某一瞬時流場中的一簇光滑曲線，位于曲線上的流體質(zhì)點的速度方向與曲線的切線方向一致。 性質(zhì)：1）流線不能相交也不能是折線。2）流線疏的地方速度小，流線密的地方速度大。3）恒定流時，流線和跡線重合。4）固體邊界附近的流線與固體邊界重合。2. 均勻流具有的特征是什么？ 過水斷面為平面，過水斷面形狀、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； 過流斷面上動水壓強按靜水壓強分布3. “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？液體運動時，若任何空間點上所有

3、的運動要素都不隨時間而改變，這種水流稱為恒定流。若任何空間點上所有的運動要 素隨時間發(fā)生了變化，這種水流稱為非恒定流。在恒定流中，液流同一流線上液體質(zhì)點流速的大小和方向均沿程不變地流動，稱為均勻流。當流線上各質(zhì)點的運動要素 沿程發(fā)生變化，流線不是彼此平行的直線時，稱為非均勻流。（3）流線接近于平行直線的流動稱為漸變流，流線的曲率較大，流線之間的夾角也較大的流動，稱為急變流。4. 試用能量方程解釋飛機的升力是如何產(chǎn)生的。答：飛機機翼呈上凸下凹狀，當空氣流經(jīng)機翼時，其上側(cè)流速較大，壓力較小；下側(cè)流速較小壓力較大，從而在機 翼上下產(chǎn)生了一個壓力差，此即為飛機的升力。5. 用伯努利能量方程解釋為什么在

4、炎熱的夏天，當火車開動后，車廂里頓時會有風從車廂兩側(cè)吹進？答：當火車開動后，車廂內(nèi)的空氣獲得一定的流速，該流速遠大于火車周圍的空氣流速。由伯努利方程2zR”6. 總流能量方程的物理意義是什么？試說明方程中各項的物理意義?答：總流的能量方程表述為：Z1巴=Z2巴hl11 丫 2g 2 Y2g心它的物理意義是：水流只能從總機械能大的地方流向總機械能小的地方。各項物理意義如下: z總流過水斷面上單位重量液體所具有的位能，簡稱為單位位能；總流過水斷面上單位重量液體所具有的壓能，簡稱為單位壓能;z 衛(wèi)一總流過水斷面上單位重量液體所具有的平均勢能，簡稱為單位勢能;:v22g總流過水斷面上單位重量液體所具有

5、的平均動能;2g總流過水斷面上單位重量液體所具有的總能量，即總機械能;7. 用流體力學原理說明為什么當火車進站時，人們需稍微遠離站臺邊緣。2答案提示：（1）所用知識點：伯努利方程 z =c （2）火車進站時具有相當快的速度，越靠近車體的空氣 丫 2g的流速越大，壓強就越?。唬?）人身體前后產(chǎn)生較大的指向列車的壓力差8. 試用能量方程解釋在悶熱無風的夏天，當火車運行時，風會從兩側(cè)的車窗徐徐吹進。答：但火車運行時，車廂附近的空氣由于粘性的作用，會跟隨車廂一道運動，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，空氣的壓強就越小。從而產(chǎn)生了一個指向車廂的壓力差。在此壓差的作用下，

6、空氣就經(jīng)由 車窗被吹進了車廂內(nèi)。第四章能量損失1. 什么是水力半徑？什么是濕周？圓管的水力半徑與直徑什么關(guān)系？ 濕周：過流斷面與固體邊界相接處的周界線。水力半徑：過流斷面與濕周的比。圓管水力半徑是直徑的四分之一。2. 什么是層流？什么是湍流？怎么判斷層流和湍流？層流和湍流的沿程損失和速度什么關(guān)系？層流：當流速較小時，流層與流層之間互不干擾，互不摻混。湍流：當流速較大時，流層與流層之間相互摻混，流體質(zhì)點的流動處于完全無規(guī)則的亂流狀態(tài)。 區(qū)分層流和湍流的是雷諾數(shù)，雷諾數(shù)大于2000屬于湍流，雷諾數(shù)小于等于 2000屬于層流。層流時沿程損失與速度的一次放成正比，湍流時沿程損失與速度的1.75至2此方

7、成正比。3. 輸水管的流量，水溫一定，隨管徑增大，雷諾數(shù)如何變化？為什么？答：流量、水溫一定時，隨管徑增大，雷諾數(shù)變小。由雷諾數(shù)的表達式vd 4Q，在流量、水溫一定的條件下，Q均不變，雷諾屬于管徑成反比，隨著管徑d的增大，雷諾數(shù)變小。第五章管路及孔口管嘴1. 什么是長管？什么是短管？舉例說明用長管短管計算的裝置。短管：管路中流速水頭和局部水頭與沿程水頭相比不能忽略的管道。長管：局部水頭和流速水頭之和遠小于沿程水頭，一般局部水頭和速度水頭之和小于沿程水頭的5%在計算中可以忽略的管道。虹吸管用短管計算。并聯(lián)或串聯(lián)管道用長管計算。2. 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)

8、都存在負壓。 當安裝高度較高時，虹吸管的最高處和水泵的進口的壓強可能小于水的汽化壓 強，在那里水將變成蒸汽，破壞了水流的連續(xù)性，導致水流運動中斷。因此在進行虹吸管和水泵的設(shè)計時必須考慮它們的安 裝高度3. 什么是并聯(lián)管路？它有哪些特點？答：具有相同節(jié)點的管段組成的管路稱為并聯(lián)管路。特點：（1）流量疊加：并聯(lián)節(jié)點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h11 =h2 =h13。（ 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4. 孔口管嘴出流怎么區(qū)分？當水深和孔徑大小相同時，流量和流速有什么不同？答:當容器壁厚度小于孔徑的二分之一時叫做薄壁孔口岀流

9、；當容器壁厚度大于孔徑的二分之一時或者外接管路時按照管嘴岀流進行計算。當水深和孔徑大小相同時，孔口出流的流量小于管嘴出流的流量，孔口出流的流速大于管嘴出流的流量。5. 什么是水擊？減小水擊壓強的措施有那些？答：壓力管道中，由于管中流速突然變化，引起管中壓強急劇增高（或降低），從而使管道斷面上發(fā)生壓強交替升降的現(xiàn)象，稱為水擊。工程上常常采取以下措施來減小水擊壓強：（一）延長閥門（或?qū)~）的啟閉時間 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第六章繞流1. 勢函數(shù)有哪些性質(zhì)？流函數(shù)有哪些性質(zhì)？勢函數(shù)：1）無旋必等勢。2）速度在某一方向的分量等于速度勢函數(shù)在這個方

10、向的偏導數(shù)。3）速度勢函數(shù)是一個調(diào)和函數(shù)。4） 任意曲線上的速度環(huán)量等于曲線兩端點上速度勢函數(shù)值之差。而與曲線的形狀無關(guān)5）等勢面與流線垂直。流函數(shù)：1）不可壓縮流體平面流動，流函數(shù)永遠滿足連續(xù)性方程。2）對于不可壓縮流體的平面勢流，流函數(shù)也是調(diào)和函數(shù)。3）平面流動中，通過兩條流線間任一曲線單位厚度的體積流量等于兩條流線的流函數(shù)之差。2. 什么是邊界層？邊界層有什么特征？答：邊界層是緊靠物體表面流速從零迅速增加到與來流速度相同數(shù)量級的薄層。特征：1）與物體的長度相比，邊界層的厚度很??；2）邊界層內(nèi)的速度梯度很大；3）邊界層沿流動方向逐漸增厚；4）由于邊界層很薄，可近似地認為，邊界層中各截面上的壓強等于同一截面上邊界層外邊界上的壓強；5）在邊界層內(nèi)，粘滯力相對慣性力不能忽略，兩者處于同一兩級；6）邊界層內(nèi)流體的流動和管內(nèi)流動一樣。3. 簡述粘性流體繞流物體時產(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