哈工大工程流体力学样本.doc

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《工程流体力学》综合复习资料
一、 判断题
1、 根据牛顿内摩擦定律, 当流体流动时, 流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。
2、 一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均值。
3、 流体流动时, 只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。
4、 在相同条件下, 管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。
5、 稳定( 定常) 流一定是缓变流动。
6、 水击产生的根本原因是液体具有粘性。
7、 长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。
8、 所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。
9、 外径为D, 内径为d的环形过流有效断面, 其水力半径为。
10、 凡是满管流流动, 任何断面上的压强均大于大气的压强。
二、 填空题
1、 某输水安装的文丘利管流量计, 当其汞-水压差计上读数, 经过的流量为, 分析当汞水压差计读数, 经过流量为 L/s。
2、 运动粘度与动力粘度的关系是 v=u/p , 其国际单位是 厘斯(mm2/s) 。
3、 因次分析的基本原理是: 因次和谐的原理 ; 具体计算方法分为两种 。
4、 断面平均流速V与实际流速u的区别是 。
5、 实际流体总流的伯诺利方程表示式为 ,
其适用条件是 。
6、 泵的扬程H是指 扬程, m 。
7、 稳定流的动量方程表示式为 。
8、 计算水头损失的公式为 与 。
9、 牛顿内摩擦定律的表示式 τ=μγ , 其适用范围是 是指在温度不变的条件下, 随着流速梯度的变化, μ值始终保持一常数 。
10、 压力中心是指 作用在物体上的空气动力合力的作用点 。
三、 简答题
1、 稳定流动与不稳定流动。---流体在管道内或在窑炉系统中流动时, 如果任一截面上的流动状况(流速、 压强、 重度、 成分等)都不随时间而改变, 这种流动就称为稳定流动; 反之, 流动各量随着时间而改变, 就称为不稳定流动。实际上流体(如气体, 重油等)在管道内或窑炉系统中流动时, 只要波动不太大, 都能够视为稳定流动。
2、
产生流动阻力的原因。---直管阻力: 流体流经直管段时, 由于克服流体的粘滞性及与管内壁间的磨擦所产生的阻力。有粘管壁, 其壁面的流动速度降为0. 局部阻力: 流体流经异形管或管件时, 由于流动发生骤然变化引起涡流所产生的能量损失。

3、 串联管路的水力特性。---串联管路无中途分流和合流时, 流量相等, 阻力叠加。串联管路总水头损失等于串联各管段的水头损失之和, 后一管段的流量等于前一管段流量减去前管段末端泄出的流量。
4、 如何区分水力光滑管和水力粗糙管, 两者是否固定不变? ---在紊流中存在层流底层, 当层流底层厚度δl＞5Δ时, 粗糙高度几乎全被层流底层淹没, 管壁对紊流区流体的影响很小, 这与流体在完全光滑的管道中流动类似, 这种情况的管子叫做水力光滑管。当层流底层厚度δl＜0.3Δ时, 管壁上几乎所有的凸峰都暴露在紊流中, 紊流去的流体质点与凸峰相互碰撞, 阻力增加, 此时的管子叫做水利粗糙管。
5、 静压强的两个特性。---1.静压强的方向是垂直受压面, 并指向受压面。2.任一点静压强的大小和受压面方向无关, 或者说任一点各方向的静压强均相等。
6、 连续介质假设的内容。---即认为真实的流体和固体能够近似看作连续的, 充满全空间的介质组成, 物质的宏观性质依然受牛顿力学的支配。这一假设忽略物质的具体微观结构, 而用一组偏微分方程来表示宏观物理量( 如质量, 数度, 压力等) 。这些方程包括描述介质性质的方程和基本的物理定律, 如质量守恒定律, 动量守恒定律等。
7、 实际流体总流的伯诺利方程表示式及其适用条件。
8、 因次分析方法的基本原理。---就是因次和谐的原理, 根据物理方程式中各个项的因次必须相同, 将描述复杂物理现象的各个物理量组合而成无因次数群π, 从而使变量减少。
9、 欧拉数的定义式及物理意义。--- Eu=ΔP/ρu2
其中Eu定义为欧拉数。它反映了流场压力降与其动压头之间的相对关系, 体现了在流动过程中动量损失率的相对大小。
10、 压力管路的定义。---是指在一定压差下, 液流充满全管的流动管路。
11、 长管计算的第一类问题。
12、 作用水头的定义。----任意断面处单位重量水的能量, 等于比能除以重力加速度。含位置水头、 压力水头和速度水头。单位为m。
13、 喷射泵的工作原理。---  喷射泵主要由喷嘴、 吸入室和扩散室等组成。工作流体在压力作用下经管子进入喷嘴, 并以很高的速度由喷嘴出口喷出。由于喷出的工作流体速度极高, 因此使喷嘴附近的液体(或气体)被带走。此时, 在喷嘴出口的后部吸入室便形成真空, 因此吸入室可从吸人管中吸进流体并和工作流体一起混合, 经扩散管进入排出管。如果工作流体不断地喷射, 便能连续不断地输送液体(或气体)。
14、 动量方程的标量形式。
15、 等压面的特性。---作用于静止流体中任一点上的质量力必定垂直于经过该点的等压面。
16、 空间连续性微分方程式及其物理意义。
17、 分析局部水头损失产生的原因。---主要原因是流体经局部阻碍时, 因惯性作用, 主流与壁面脱离, 其间形成漩涡区, 漩涡区流体质点强烈紊动, 消耗大量能量; 此时漩涡区质点不断被主流带向下游, 加剧下游一定范围内主流的紊动, 从而加大能量损失; 局部阻碍附近, 流速分布不断调整, 也将造成能量损失。
18. 雷诺数、 富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义。--- 1.雷诺数就是表征流体流动特性的一个重要参数。 流体流动时的惯性力Fg和粘性力(内摩擦力)Fm之比称为雷诺数。用符号Re表示。Re是一个无因次量。 Re= lρv/η
v流体的平均速度; l——流束的定型尺寸; ρ、 η一一在工作状态; ρ——被测流体密度;
2.弗汝德数( Fr) Froude mumber流体内惯性力与重力的比值。弗汝德数Fr是水力学中重要的无量纲数之一, 它表示过水断面上单位重量液体具有的平均动能与平均势能的比值, 它也表示水流惯性力与重力的比值。Fr＜1表示水流平均动能较小, 重力占主导, 水流为缓流; Fr＞1表示水流的平均动能较大, 惯性力占主导, 水流为急流。
3.Eu=ΔP/ρu2
其中Eu定义为欧拉数。它反映了流场压力降与其动压头之间的相对关系, 体现了在流动过程中动量损失率的相对大小。

18、 流线的特性。--- (1)在定常流动时, 因为流场中各流体质点的速度不随时间变化, 因此经过同一点的流线形状始终保持不变, 因此流线和迹线相重合。而在非定常流动时, 一般说来流线要随时间变化, 故流线和迹线不相重合。
    (2)经过某一空间点在给定瞬间只能有一条流线, 一般情况流线不能相交和分支。否则在同一空间点上流体质点将同时有几个不同的流动方向。只有在流场中速度为零或无穷大的那些点, 流线能够相交, 这是因为, 在这些点上不会出现在同一点上存在不同流动方向的问题。速度为零的点称驻点, 速度为无穷大的点称为奇点。
    (3)流线不能突然折转, 是一条光滑的连续曲线。
    (4)流线密集的地方, 表示流场中该处的流速较大, 稀疏的地方, 表示该处的流速较小。
四、 计算题
1、 如图所示, 将一平板垂直探入水的自由射流中, 设平板截去射流的部分流量Q1＝0.012m3/s, 并引起射流的剩余部分偏转一角度。已知射流速度为30m/s, 总流量Q0＝0.036m3/s, 不计重量及水头损失。求射流加于平板上的力?

2、 有泵管路如图所示, 流量, 泵的吸入管长, 沿程阻力系数, 总局部阻力系数为; 压力管长, , , 管径为。
求: ( 1) 已知泵入口处真空表读数, 求吸入高度。
( 2) 两个液面高差, 求泵的扬程。

3、 水平直管半径为R, 不可压缩流体作层流流动, 其半径处点流速为, 并等于管内平均流速V。 求证:
4、 如图所示一贮水容器。器壁上有两个半球形盖, 设, , 。试分别求出作用在两个球盖上的液体总压力。

5、 如图水泵进水系统, h=3m, 管径d=0.25m, 1﹑2断面间的总水头损失, 断面2处的真空度为, 求流量。

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