流體力學復習題

流體力學復習題緒論.流體的壓縮性與熱脹性用什么表示 他們對液體的密度和容重有何影響答：流體的壓縮性用壓縮系數 表示.流體的熱脹性用熱脹系數表示影響：①流體在壓力作用下，體積減小，密度增大，容重增大，由于液體的壓縮系數很小，故工程上一般液體視為不可壓縮的，但是在瞬間壓強變化很大的特殊場合，則必須考慮其壓縮性②溫度升高，流體體積增大，密度減小，容重減小，液體熱脹性非常小，一般工程中也不考慮液體的熱脹性。 但是在熱水采暖工程中或其他特殊情況下， 需考慮熱脹性。.當氣體遠離液相狀態(tài)時，可以近似看成理想氣體，寫出理想氣體狀態(tài)方程。當壓強與溫度改變時，對氣體的密度有何影響答：（1）理想氣體狀態(tài)方程：（2）理想氣體從一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)下的壓強，溫度，密度間的關系為：①壓強不變時，即 則 。氣體密度與溫度成反比，溫度升高密度減??；溫度降低，密度增大；但溫度降低到液化溫度時不成立。②溫度不變時 ，即則氣體密度與壓強成正比關系，壓強增加，密度增大。壓強達到極限壓強后不再適用。.什么是流體的粘滯性它對流體的運動有何影響動力粘滯系數與運動粘滯系數有何區(qū)別于聯(lián)系液體與其體的粘滯性隨溫度的變化相同嗎為什么答：（1）在流體內部產生內摩擦力以阻抗流體運動的性質稱為流體的粘滯性。 （2）粘滯性阻礙了流體的相對運動。（3）①聯(lián)系： 都是反映流體粘滯性的參數， 表明流體的粘滯性越強。②區(qū)別：工程中大多數流體的動力粘滯系數與壓力變化無關。但是對氣體而言，壓力變化，密度變化，故運動粘度隨壓力變化。 （4）①變化不相同。溫度升高時，所有液體粘滯性是下降的。而所有其體的粘滯性是上升的。②粘性取決于分子間的引力和分子間的動量交換，液體的粘滯性主要取決于分子間的引力，其體的黏性取決于分子間的動量交換。溫度升高，分子間的引力減小而動量交換加劇，故變化規(guī)律不相同。.液體氣化壓強的大小與液體的溫度和外界壓強有無關系根據液體氣化壓強的特性， 流體在什么情況下會產生不利因素/答：①分子的活動能力隨溫度升高而升高，隨壓力的升高而減小，氣化壓強也隨溫度的升高而增大，隨外界的壓強的增大而減小。②流體在流動過程中，液體與固體的接觸面處于低壓區(qū)，并低于氣化壓強時液體氣化，在固體產生氣泡；隨液體流動進入高壓區(qū)，氣泡中的氣體便液化，液化產生的液體將沖擊固體表面。若運動為周期性的，將造成固體表面疲勞并使其剝落產生氣蝕。第一章.流體靜壓強基本方程的兩種形式是什么它們分別表示了什么含義答：(1)兩種形式(2)，方程一表示靜止液體中任一點的壓強等于靜止液體的液面壓強加上該點在液面下的深度與液體容重的乘積，靜止液體中的某點的壓強隨該點在液面下的深 度的增加而增大。方程二表示：①物理學角度：靜止液體中，各液體質點單位重量的總勢能均相等。②水力學角度：同一容器的靜止液體中，所以各點測壓管水頭均相等。.靜止的液體中，各點的位置水頭，壓強水頭，測壓管水頭相等嗎答：各點的位置水頭，壓強水頭不相等，但據 可得各點的測壓管水頭相等。.在工程計算中，為何常采用工程大氣壓計量而不采用標準大氣壓計量答：為了計算方便.從點的流體靜壓強到平面或曲面的靜水總壓力，然后到整個物體所受的浮力，相互之間有什么聯(lián)系答：由點的靜壓強積分得到靜水總壓力，由浸入液體中的物體受到的垂直向上的靜水總壓力得到浮力。第二章2,什么是恒定流與非恒定流，均勻流與漸變就與急變流，各類流動分類的原則是什么試舉出具體例子。（1）恒定流：流體流動時，流體任一點的壓強，流速，密度等運動要素不隨時間而發(fā)生變 化的流動。非恒定流：流體運動時，流體任意一點的壓強，流速，密度等運動要素隨時間而發(fā)生變化的流動。 課本例子：①，水從水箱側孔出流時，水箱上部的水管不斷充水，保持水箱中的水位不變， 此時流動為恒定流。②水從水箱側孔出流，水箱水位逐漸下降，此時流動為非恒定流。 （2）均勻流：過流斷面的大小和形狀沿程不變，過流斷面流速分布也不變的流動不符合上述條件的流動為非均勻流。 （3）漸變流：流速沿流向變化較緩，流線近似平行直線的流動，不符合上述條件的流動為急變流。課本例子：第四十一頁，圖2-9.流線有哪些性質答：①流線上任意一點的流速矢量總是在該點與曲線相切。②過一點只能有一條流線，即流線不能相交。③流線只能是直線或光滑曲線，而不能是折線，不能有拐點。④流線可以形象描繪出流場內流體質點的流動狀態(tài)。.漸變流與激變流過流斷面上的壓強分布有何不同答：漸變流過流斷面上只考慮重力和壓力，所以漸變流過流斷面上的壓強分布服從靜力學規(guī)律，即在同一斷面上，流體各質點測壓管水頭 常數。但對于不同的過流斷面，由于運動過程中要克服流動阻力而引起能量損失，故測壓管水頭損失一般不相等。 急變流過流斷面上的壓強分布不服從靜壓強分布規(guī)律， 在同一過流斷面上，流體各點的測壓管水頭常數。.“水一定從高處向低處流” “水從壓強大的地方向壓強小的地方流” “水是從流速大的地方向流速低的方向流”這些說法是否正確什么才是正確的說法答：這些說法都不正確。實際問題中，水流動存在能量損失，據能量方程可得，水總是由能量高的地方流向能量低的地方。.三大基本方程用于什么條件有何意義答：（1）恒定流連續(xù)方程：恒定流，連續(xù)流動，不可壓縮流體。意義管徑越大，斷面上的流速越??；管徑越小，斷面上的流速越大。 （2）能量方程：①流體為恒定流 ②流體是不可壓縮的③建立方程的兩斷面必須是漸變流斷面④建立方程的兩斷面間屋能量的輸入與輸出⑤建立方程的兩斷面間無分流或合流。 意義：單位時間流入上游斷面能量等于單位時間流出下游斷面的能量加上單位時間該流斷所損失的流量。 （3）動量方程式：恒定流，過流斷面為漸變流斷面，不可壓縮流體。 意義單位時間內流體的動量增加等于作用在流體上所有外力之和。.氣流與液流的能量方程式有何不同為什么答：液流方程式：氣流方程式：①氣流能量方程式中PP為相對壓強，而液流中PP既可以是絕對壓強也可以是相對壓強。②氣流中的能量損失為壓強損失，液流中用水頭損失表示。③計算氣流能量方程時，要考慮外部大氣壓在不同高度的差值。

第三章1.層流與紊流有何牛I點如何判別+答：（1）層流各流層的流體質點互不混雜，有條不紊向前流動；紊流各流體質點的瞬時速度大小方向隨時間而變，各流層質點互不參混。為層流狀態(tài)。無壓流和非圓形斷面的有壓流動：2.圓管層流與紊流的沿程水頭損失各與哪些因素有關答：沿程水頭損失紊流：①紊流光滑區(qū)， 只與有關，而與（2）有壓圓管中為紊流;時為紊流狀態(tài);為層流。度大小方向隨時間而變，各流層質點互不參混。為層流狀態(tài)。無壓流和非圓形斷面的有壓流動：2.圓管層流與紊流的沿程水頭損失各與哪些因素有關答：沿程水頭損失紊流：①紊流光滑區(qū)， 只與有關，而與（2）有壓圓管中為紊流;時為紊流狀態(tài);為層流。無關圓管層流：②紊流過渡區(qū),與有關，也與③阻力平方區(qū)， 只與有關，而與無關。3.兩個不同管徑的管道，通過不同黏度的液體，他們的臨界雷諾數是否相同答：相同臨界雷諾數是不隨管徑和流體物理性質而變化的無量綱數。.有壓管路中直徑一定時，隨著流量的增大雷諾數是增大還是減小當流量一定時， 隨著管徑增大雷諾數將如何變化答：管徑一定時，雷諾數增大；流量一定時，隨著管徑的增大， 雷諾數減小。.為什么在紊流管道中會產生層流底層為什么在一根絕對粗糙度 為定值的管道中，既可能是水力光滑管，也可能是水力粗糙管答：（1）流體在圓管中做紊流運動時，受固體邊壁的約束，靠近管壁的一層很薄的流體沿邊界法線方向上的速度方向由零急劇增加， 速度梯度很大；并且該層流內質點的橫向運動受抑制，幾乎不存在脈動，這層以粘性切應力起控制作用的薄層為層流邊界層。 （2）管壁的絕對粗糙度為 ，層流邊界層厚度 隨而變化。①大于若干倍時，粗糙突出的高度淹沒在層流邊界層中，能量損失與粗糙度無關，為水力光滑區(qū)。② 小于時，粗糙突出部分伸到紊流核心，紊流核心流體繞過粗糙突出部分時， 形成小漩渦加劇了流體流動的紊流強度，增大沿程能量損失，稱為水力粗糙管。.直徑為d,長度為L的管路，通過恒定的流量Q,試問：（1）當流量增大時，沿程阻力系數如何變化（2）當流量增大時，沿程水頭損失 如何變化答：（1）①層流運動時， 流量增大，Re增大，減?、谖闪鬟^渡區(qū)， 既與Re有關，也與 有關，故流量增大， 變化不確定。③紊流光滑區(qū)， 只與Re有關流量增大，減?、芪闪鞔植趨^(qū)， 只與有關，對于確定的圓管， 不變。（2）②紊流粗糙區(qū)， 為常數， 與成正比，Q增大，其他情況下，流量增大時， 增大的程度遠大于 的增大程度，故增大。11.兩長度相等，段面積相等的風管，它們的斷面形狀不同，一為圓形，一為正方形，如它們的沿程損失相等，而且流動都處在阻力平方區(qū)，試問哪條管道的過載能力大答：第四章.什么是長管什么是短管在水力計算中計算內容和理論依據有沒有實質性的差別舉例說明。答：長管：水頭損失已沿程損失為主，局部損失和流速水頭的總和同沿程損失相比很小，可忽略不計。 短管：水頭損失沿程損失和局部損失都占相當的比重，兩者都不可忽略的管道。、兩者在計算內容與理論依據上沒有實質上的差別，計算短管的公式與方法同樣適用于長管計算，長管與短管的差別主要體現(xiàn)在阻抗上。對短管對長管.什么是管路阻抗對于短管和長管有何不同答：（1）管路阻抗是管路對流體的阻礙作用，阻抗的大小反映了管路對流動的阻礙程度。（2）對短管而言，阻抗 對一定的流體，在管徑d與管長給定時，與沿程阻力系數與局部阻力系數有關，即管路給定時， 只與流態(tài)本身的性質有關。對于長管而言； 管徑d與管長確定時， 只與有關。管路給定時，也只與管道本身性質有關。.串聯(lián)管路的水流特點是什么 并聯(lián)管路的水流特點是什么答：串聯(lián)管路中，流入節(jié)點的流量等于流出節(jié)點的流量。 并聯(lián)管路中，并聯(lián)節(jié)點上的總流量等于各分支路流量之和。.什么是控制點如何選擇控制點離水源最遠的點一定是該管網的控制點嗎答：管網的控制點是指在管網中水塔至該點的水頭損失，地形標高和要求自由水壓三項之和最大值之點。 一■般在最［Wj最遠點。.直接水擊和間接水擊是如何區(qū)分的哪一個危害更大 如何減弱水擊的危害答：（1）①關閉時間 時，閥門關閉時間很短，從水池返回來的彈性波未到閥門處，閥門已經關閉了，這種情況下的水擊為直接水擊。② 時，此時從水池返回來的彈性波，在閥門尚未關閉完全時到達，所發(fā)生的水擊稱為間接水擊。 （2）直接水擊時，閥門所受壓強大于間接水擊產生的壓強，故直接水擊危害大。 （3）防止水擊危害的措施：①延長管路閥門的啟閉時間，使過程延長 ②在管路上設置空氣缸可調壓塔。③ 管路上安裝安全閥。第五章.什么是孔口的自由處流什么是孔口的淹沒出流答：經孔口出流的流體與周圍的靜止液體屬于同一相時，這種孔口出流稱為淹沒出流；如果不是同一相時，則屬于自由出流。.孔口自由出流和孔口淹沒出流的計算中作用水頭有何不同答：孔口自由出流作用水頭孔口淹沒出流作用水頭淹沒出流比自由出流多了流體在收縮斷面之后突然擴大的局部阻力損失。.什么是管嘴出流在孔口管嘴斷面面積作用水頭相等的條件下， 為什么管嘴比孔口的過水能力大答；（1）在孔口上對接一段長度為 的圓形短管，即形成管嘴，流體經過管嘴流出的現(xiàn)象稱為管嘴出流。 （2）孔口，管嘴的斷面面積和作用水頭相等的條件下，兩者的流量比為 管嘴比孔口的過流能力大。.要保證圓柱管嘴出流的條件是什么答：（1）答：（1）收縮斷面的真空值要控制在以下，所以圓柱形的作用水頭（2）管嘴長度太長，阻力也相應增大，使出流量減少；太短，水流收縮后來不及擴大到滿管出流，收縮斷面就不能被封閉在管嘴中形成真空，故一般取10.無限空間氣體紊流射流的運動特征主要表現(xiàn)在哪一個方面答：射流主體段任一斷面的無因次速度和無因次距離之間具有相似性：各斷面速度分布雖不同