工程流体力学思考题章样本模板.doc

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。向期末进发! ! ! 第一章 绪论1、 什么叫流体? 流体与固体的区别? 流体是指能够流动的物质, 包括气体和液体。 与固体相比, 流体分子间引力较小, 分子运动剧烈, 分子排列松散, 这就决定了流体不能保持一定的形状, 具有较大流动性。2、 流体中气体和液体的主要区别有哪些? （1） 气体有很大的压缩性, 而液体的压缩性非常小; （2） 容器内的气体将充满整个容器, 而液体则有可能存在自由液面。3、 什么是连续介质假设? 引入的意义是什么? 流体充满着一个空间时是不留任何空隙的, 即把流体看作是自由介质。 意义: 不必研究大量分子的瞬间运动状态, 而只要描述流体宏观状态物理量, 如密度、 质量等。4、 何谓流体的压缩性和膨胀性? 如何度量? 压缩性: 温度不变的条件下, 流体体积随压力变化而变化的性质。用体积压缩系数p表示, 单位Pa-1。 膨胀性: 压力不变的条件下, 流体体积随温度变化而变化的性质。用体积膨胀系数t表示, 单位K-1。5、 何谓流体的粘性, 如何度量粘性大小, 与温度关系? 流体所具有的阻碍流体流动, 即阻碍流体质点间相对运动的性质称为粘滞性, 简称粘性。用粘度来表示, 单位NS/m2或PaS。 液体粘度随温度的升高而减小, 气体粘度随温度升高而增大。6、 作用在流体上的力怎样分类, 如何表示? （1） 质量力: 采用单位流体质量所受到的质量力f表示; （2） 表面力: 常见单位面积上的表面力Pn表示, 单位Pa。7、 什么情况下粘性应力为零? ( 1) 静止流体 ( 2) 理想流体第二章 流体静力学1、 流体静压力有哪些特性? 怎样证明? ( 1) 静压力沿作用面内法线方向, 即垂直指向作用面。 证明: 流体静止时只有法向力没有切向力, 静压力只能沿法线方向; 流体不能承受拉力, 只能承受压力; 因此, 静压力唯一可能的方向就是内法线方向。( 2) 静止流体中任何一点上各个方向静压力大小相等, 与作用方向无关。证明: 2、 静力学基本方程式的意义和使用范围? 静力学基本方程式:Z+=C 或 Z1+=Z2+（1） 几何意义: 静止流体中测压管水头为常数 物理意义: 静止流体中总比能为常数（2） 使用范围: 重力作用下静止的均质流体3、 等压面及其特性如何? 在充满平衡流体的空间里, 静压力相等的各点组成的平面称为等压面。 性质: 静止流体中, 等压力与质量力相互垂直。4、 静力学基本公式说明哪些问题? 它的适用条件是什么? ( 1) 表明: 重力作用下均质流体内部静压力与深度h呈线性关系; 静止流体内部任意点的静压力由液面上静压力P0和液柱形成静压力 两部分组成, 深度h相同的点静压力相等。 静止流体边界上压力的变化将均匀的传递到流体中每一点( 帕斯卡定律) 。( 2) 适用条件: 绝对静止和相对静止。5、 绝对压力、 表压和真空度的意义及其相互关系如何? 绝对压力: 以物理真空为零点的标准称为绝对标准, 按照绝对标准计量的压力称为绝对压力, 用Pab表示。表压: 以当地大气压为零点的标准称为相对标准, 按照相对标准计量的压力称为相对压力, 用PM表示。绝对压力大于当地大气压力时, 相对压力大于零, 称为表压。真空度: 绝对压力小于当地大气压力时, 相对压力小于零, 称为真空压力或真空度。关系: 表压是绝对压力比当地大气压力大多少, 真空度是绝对压力比当地大气压力小多少。6、 液式测压计水力原理是什么? 工作液的选择与量程、 精度关系? ( 1) 原理: 采用等压面法, 即静止的、 相互连通的同种液体, 同一高度压力相等。 ( 2) 关系: 工作液密度越大, 量程越大, 精度越低。7、 何谓相对静止流体, 与绝对静止流体有什么共性? 流体整体对地球有相对运动, 可是流体质点之间没有相对运动, 称为相对静止; 流体整体对地球没有相对运动, 称为绝对静止。 共性: 流体质点间都没有相对运动的状态。8、 何谓压力中心? 总压力的作用点称为压力中心。9、 何谓压力体? 确定压力体的方法与步骤? 压力体: 是由受力曲面、 液体表面( 或其延长线) 以及两者之间的铅垂面所围成的封闭体积。 步骤: ( 1) 将受力曲面根据具体情况分成若干段 ( 2) 找出各段的等效自由面 ( 3) 画出每一段的压力体并确定虚实 ( 4) 根据虚实相抵原则将各段压力体合成, 得到最终压力体。10、 潜体和浮体平衡条件? ( 略) 潜体的平衡条件( 1) 重力和浮力大小相等, G=F( 2) 重心和浮心要在一条垂直线上, 一定是重心在浮心之上浮体的平衡条件( 1) 重力和浮力大小相等, G=F( 2) 重心和浮心要在一条垂直线上, 重心不一定在浮心之上第三章 流体运动学1、 描述流动的拉格朗日法和欧拉法有什么区别? 为什么常见欧拉法? 拉格朗日法是从分析单个流体质点的运动着手, 来描述整个流体的流动。它着眼流体质点, 设法描述单个流体质点的运动过程, 研究流体质点的速度、 加速度、 密度、 压力等参数随时间变化规律, 以及相邻流体质点之间这些参数的变化规律。 欧拉法是从分析流体所占据的空间中各固定点处质点运动着手, 来研究这个流体的流动。它着眼的不是流体质点, 而是空间点, 即设法描述出空间点处质点的运动参数, 如速度和加速度随时间变化的规律, 以及相邻空间点之间这些参数的变化规律。 由于欧拉法只需要研究描述流体运动的物理量在空间的分布函数, 这样便能够运用数学分析理论和场论的方法来研究流场, 在数学上欧拉法要比拉格朗日法方便的多。2、 欧拉法中加速度如何表示? 什么是当地加速度和迁移加速度? 欧拉法中加速度: a=+ 或 a=+( 表示在同一空间点上由于流动的不稳定性引起的加速度, 称为当地加速度, 或时变加速度。 表示同一时刻由于流动的不均匀性引起的加速度, 称为前移加速度, 或位变加速度。3、 为什么要对流动进行分类? 一般根据什么将流动分为稳定流和不稳定流? 针对不同的流动有不同的研究方法, 因此要对流体流动进行分类。 根据流动状态, 将流动分为稳定流和不稳定流。4、 什么是迹线、 流线、 流束、 有效断面、 平均流速和流量? 迹线: 流体质点在不时刻的运动轨迹称为迹线。 流线: 用来描述流场中各点流动方向的曲线, 即矢量场的矢量线。 流束: 充满流管内部的流体的集合称为流束。 有效断面: 流束或总流上垂直于流线的断面, 称为有效断面。 平均流速: 有效断面上速度的平均值。 流量: 单位时间内流经有效断面的流利量, 称为流量。5、 流线有何特点? 它与迹线有何区别? 特点: ( 1) 流线不能相交, 但流线能够相切; ( 2) 流线在驻点( =0) 或奇点( ) 处能够相交; ( 3) 稳定流动时流线的形状和位置不随时间变化, 迹线与流线重合; ( 4) 不稳定流动, 如果不稳定仅仅是由速度的大小随时间变化引起的, 则流线形状和位置不随时间变化, 迹线与流线重合; 如果不稳定是由速度的方向随时间变化引起的, 则流线的形状和位置随时间变化, 迹线不会与流线重合。( 5) 流线疏密程度反映出流速的大小。流线密的地方速度大, 流线疏的地方速度小。 区别: ( 1) 稳定流动时流线的形状和位置不随时间变化, 迹线与流线重合; ( 2) 不稳定流动, 如果不稳定仅仅是由速度的大小随时间变化引起的, 则流线形状和位置不随时间变化, 迹线与流线重合; 如果不稳定是由速度的方向随时间变化引起的, 则流线的形状和位置随时间变化, 迹线不会与流线重合。6、 质量流量和体积流量之间有何关系? 常见单位是什么? 质量流量: 单位时间内流经有效断面的流体质量, 用Qm表示, 单位Kg/s。 体积流量: 单位时间内流经有效断面的流体体积, 用Q表示, 单位m3/s。 关系: Qm=7、 连续性方程的物理意义是什么? 一元稳定流动的连续性方程: （1） 一个进口和一个出口: 沿一元稳定流动的流体质量流量不变; （2） 多个进出口: 稳定流动中, 流入与流出控制体的流量代数和为零。空间运动的连续性方程: 按照质量守恒定律, 净流量与控制体内流体质量的变化值的和为零。8、 流体微团的运动包括几种? 它与固体运动有何区别? 运动方式: 平动、 转动、 线变形、 角变形 区别: 刚体运动只有平移运动和旋转运动, 微团运动还包括线变形和角变形。第四章 流体动力学1、 欧拉微分运动方程使用条件是什么? 所有理想流体流动。3、 何谓缓变流? 如何引入概念? 缓变流是指流线之间夹角比较小和流线曲率半径比较大的流动。2、 理想流体伯努利方程中各项的意义及应用条件? 理想流体伯努利方程: Z+=C 几何意义: Z 位置水头; 压力水头; 流速水头 物理意义: Z 比位能; 比势能; 比动能 适用条件: 理想不可压缩流体, 质量力只有重力, 沿稳定流的流线或微小流束。4、 应用实际流体总流伯努利方程应注意哪些问题? ( 1) 实际流体总流伯努利方程不是对任何流动都适用, 必须注意适用条件; ( 2) 方程中位置水头是相对比较而言, 只要求基准面是水平面就能够, 一般选取较低水平面为基准面, 使方程位置水头一个为零, 另一个为正值; ( 3) 选取断面时, 尽可能使两个断面只包含一个未知数, 但两个断面的平均流速能够经过连续性方程求得, 只知道一个流速, 就能求出另一个流速; ( 4) 两个断面所用压力标准必须一致, 一般多用表压; ( 5) 方程中动能修正系数a能够近似取1。5、 常见的节流式流量计有哪些, 其理论依据是什么? ( 1) 常见的节流式流量计: 孔板、 喷嘴、 文丘利管 ( 2) 原理: 当管路中液体流经节流装置时, 液流断面收缩, 在收缩断面处流速增加, 压力降低, 使节流装置前后产生压差。在选择一定节流装置情况下, 流量越大, 节流装置前后压差越大, 因而能够经过测量压差来计算流量大小。6、 何谓水头线和水力坡度? ( 1) 水头线: 把各种水头沿流程以曲线的的形式描绘出来。位置水头的连线就是位置水头线, 压力水头加在位置水头之上, 其顶点的连线是测压管水头线; 测压管水头线加上流速水头, 其顶点的连线就是总水头线。 ( 2) 水力坡度: 沿流程单位管长上的水头损失称为水力坡度, 用i表示, i=7、 测速管基本原理 弯成直角的玻璃管一端开口面向来流, 另一端垂直向上, 管内液面上升到高出河面h, 水中A端距离水面H。A端形成一驻点, 驻点处压力称为驻点压力或总压力, 它应等于玻璃管内液柱高度乘以液体密度和重力加速度, 即。另一方面, 驻点A上游的B点未受测压管影响, 且和A位于同一水平线上, 应有V=8、 何谓泵的扬程、 排量? 泵的扬程和功率有何关系? 泵使单位重力液体增加的能量一般称为泵的扬程, 用H表示。经过泵的流量称为泵的排量。泵在单位时间内对液流所做的功( 或加给液流的能量) 叫做泵的输出功率, 也称为泵的有效功率, 用N泵表示, N泵=。