工程流体力学考试重点-很准的哦
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工程流体力学试题及答案试题:一、选择题(每题5分,共25分)1. 下列哪种流体是牛顿流体?()A. 水泥浆B. 空气C. 油脂D. 蜂蜜答案:B2. 下列哪个参数表示流体的粘性?()A. 密度B. 动力粘度C. 比热D. 压强答案:B3. 在不可压缩流体中,下列哪个物理量的平均值保持不变?()A. 速度B. 压力C. 温度D. 密度答案:D4. 下列哪种流动是稳定的?()A. 管道流动B. 明渠流动C. 非定常流动D. 湍流答案:A5. 在理想流体中,下列哪个方程是正确的?()A. 连续性方程B. 动量方程C. 能量方程D. 伯努利方程答案:D二、填空题(每题5分,共25分)1. 流体的连续性方程是______。
答案:质量守恒方程2. 流体的动量方程是______。
答案:牛顿第二定律3. 在不可压缩流体中,流线与______相互垂直。
答案:等压线4. 流体的______是描述流体运动特性的重要参数。
答案:雷诺数5. 在管道流动中,______是流体流动阻力的主要来源。
答案:摩擦力三、计算题(每题25分,共50分)1. 已知管道直径为0.2m,水在管道中的流速为1.5m/s,水的密度为1000kg/m³,求管道中的流量。
答案:流量Q = π × (0.2/2)² × 1.5 =0.057m³/s2. 已知一不可压缩流体在管道中的流动,管道直径为0.3m,入口处的流速为2m/s,压强为101325Pa,求出口处的流速和压强。
答案:根据连续性方程,出口处的流速为:v₂ = (π× (0.3/2)² × 2) / (π×(0.3/2)²) = 2m/s根据伯努利方程,出口处的压强为:p₂ = p₁ + 0.5ρv₁² - 0.5ρv₂² = 101325Pa + 0.5 × 1000kg/m³ × (2m/s)² - 0.5 × 1000kg/m³ × (2m/s)² = 101325Pa四、论述题(每题25分,共50分)1. 请简述流体力学的基本原理及其在工程中的应用。
一、二、三、是非题。
1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。
(错误)2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。
(正确)3.附面层分离只能发生在增压减速区。
(正确)4.等温管流摩阻随管长增加而增加,速度和压力都减少。
(错误)5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。
(错误)6.平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数。
(正确)7.流体的静压是指流体的点静压。
(正确)8.流线和等势线一定正交。
(正确)9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。
(正确)10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度增加,压力减小。
(正确)11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。
(正确)12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度减小,压力增加。
(正确)13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。
(正确)14.相邻两流线的函数值之差,是此两流线间的单宽流量。
(正确)15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。
(正确)16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。
(错误)17.流体的粘滞性随温度变化而变化,温度升高粘滞性减少;温度降低粘滞性增大。
(错误)18流体流动时切应力与流体的粘性有关,与其他无关。
(错误)四、填空题。
1、1mmH2O= 9.807 Pa2、描述流体运动的方法有欧拉法和拉格朗日法。
3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性。
4、雷诺数是反映流体流动状态的准数,它反映了流体流动时 惯性力与 粘性力 的对比关系。
5、流量Q1和Q2,阻抗为S1和S2的两管路并联,则并联后总管路的流量Q为 ,总阻抗S 为 。
串联后总管路的流量Q 为 ,总阻抗S 为 。
6、流体紊流运动的特征是 脉动现像 ,处理方法是 时均法 。
7、流体在管道中流动时,流动阻力包括 沿程阻力 和 局部阻力 。
8、流体微团的基本运动形式有: 平移运动 、 旋转流动 和 变形运动 。
9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数,他反映了 惯性力与 弹性力 的相对比值。
⼯程流体⼒学复习题第⼀章⼩结1、流体的特征与固体的区别:静⽌状态下,只能承受压⼒,⼀般不能承受拉⼒与抵抗拉伸变形。
在任意剪切⼒作⽤下,流体将发⽣连续的剪切变形(流动),剪切⼒⼤⼩正⽐于剪切变形速率。
固体所受剪切⼒⼤⼩则正⽐于剪切变形量。
液体与⽓体的区别:难于压缩;有⼀定的体积,存在⼀个⾃由液⾯;2、连续介质连续介质模型:把流体视为没有间隙地充满它所占据的整个空间的⼀种连续介质,且其所有的物理量都是空间坐标和时间的连续函数的⼀种假设模型。
流体质点:⼏何尺⼨同流动空间相⽐是极⼩量,⼜含有⼤量分⼦的微元体。
3、粘性流体在运动(流动)的状态下,产⽣内摩擦⼒以抵抗流体变形的性质。
粘性是流体的固有属性。
⽜顿内摩擦定律(粘性定律):液体运动时,相邻液层间所产⽣的切应⼒与剪切变形的速率成正⽐。
动⼒粘性系数:反映流体粘滞性⼤⼩的系数。
国际单位:⽜·秒/⽶2, N.s/m2 或:帕·秒运动粘性系数ν:ν=µ/ρ国际单位:⽶2/秒, m2/s粘度的影响因素:温度是影响粘度的主要因素。
当温度升⾼时,液体的粘度减⼩,⽓体的粘度增加。
粘滞性是流体的主要物理性质,它是流动流体抵抗剪切变形的⼀种性质,不同的流体粘滞性⼤⼩⽤动⼒粘度或运动粘度v来反映。
其中温度是粘度的影响因素:随温度升⾼,⽓体粘度上升、液体粘度下降。
复习题1. 连续介质假设意味着。
(A)流体分⼦互相紧连 (B) 流体的物理量是连续函数(C) 流体分⼦间有空隙 (D) 流体不可压缩2. 流体的体积压缩系数k 是在条件下单位压强变化引起的体积变化率。
(A) 等压 (B) 等温 (C) 等密度3. ⽔的体积弹性模数空⽓的弹性模数。
(A) ⼩于 (B) 近似等于 (C) ⼤于4. 静⽌流体剪切应⼒。
(A) 不能承受 (B) 可以承受 (C) 能承受很⼩的 (D)具有粘性时可承受5. 温度升⾼时,空⽓的粘性系数。
(A) 变⼩ (B) 变⼤ (C) 不变6. 运动粘性系数的单位是。
第一章绪论1.流体自然界中容易流动的物质称为流体,它包括液体和气体。
从形态上看,流体与固体的主要区别在于固体具有固定的形状,而流体则随容器而方圆。
从力学分析的角度看,固体一般可承受拉、压、剪、扭,而流体则几乎不能承受拉力,处于静止状态的流体还不能抵抗剪力,即流体在很小的剪力作用下将发生连续不断的变形。
至于气体与液体的差别则主要在于气体容易压缩,而液体难于压缩,另外液体能形成自由表面而气体不能。
2.流体连续介质模型流体连续介质模型假定流体是由质点(或微团)毫无间隙的组成,其物理性质各向同性,且在空间和时间上具有连续性,因此可采用数学中的连续函数作为分析工具。
工程流体力学在研究流体运动时,由于只研究外力作用下的机械运动规律,而流体分子除稀薄气体外,相互间一般是极为密集的,因此将流体视为连续介质既有必要又有可能3.流体的主要物理性质流体的主要物理性质主要包括惯性(密度、重度)、黏滞性(黏度)和压缩性等。
其中,表征惯性的密度ρ和重度γ是大家较为熟悉的,主要掌握ρ与γ的关系γ=ρg及影响因素,应熟记在常温下,淡水的密度ρ=1000kg / m3和重度γ=9800N / m3。
黏滞性是流体在运动状态下抵抗剪切变形速率能力的量度,是流体的固有属性,是流体运动中产生机械能损失的根源。
流体的黏滞性具有传递运动和阻碍运动的双重性,实际中我们见到的流体流动就是这对矛盾的统一。
压缩性(定义:流体因所受压力变化而引起的体积变化或密度变化的现象)了解体积压缩系数(或称体积压缩率)和体积弹性系数(或称体积模量)K 的意义及关系,建立“不可压缩流体”概念。
在工程流体力学中,一般视流体为不可压缩。
表面张力表面张力是液体自由表面在分子作用半径范围内,由于分子引力大于斥力而在表层沿表面方向产生的拉力。
表面张力定义为自由表面内单位长度上所受的横向拉力。
4.作用在流体上的力在工程流体力学中,通常将作用在流体上的力分为表面力和质量力两大类。
《流体力学考》考点重点知识归纳1.流体元:就有线尺度的流体单元,称为流体“质元”,简称流体元。
流体元可看做大量流体质点构成的微小单元。
2.流体质点:(流体力学研究流体在外力作用下的宏观运动规律)(1)流体质点无线尺度,只做平移运动(2)流体质点不做随即热运动,只有在外力的作用下作宏观运动;(3)将以流体质点为中心的周围临街体积的范围内的流体相关特性统计的平均值作为流体质点的物理属性;3.连续性介质模型的内容:根据流体指点概念和连续介质模型,每个流体质点具有确定的宏观物理量,当流体质点位于某空间点时,若将流体质点的物理量,可以建立物理的空间连续分布函数,根据物理学基本定律,可以建立物理量满足的微分方程,用数学连续函数理论求解这些方程,可获得该物理量随空间位置和时间的连续变化规律。
4.连续介质假设:假设流体是有连续分布的流体质点组成的介质。
5.牛顿的粘性定律表明:牛顿流体的粘性切应力与流体的切变率成正比,还表明对一定的流体,作用于流体上的粘性切应力由相邻两层流体之间的速度梯度决定的,而不是由速度决定的:6.牛顿流体:动力粘度为常数的流体称为牛顿流体。
7.分子的内聚力:当两层液体做相对运动时,两层液体的分子的平均距离加大,分子间的作用力变现为吸引力,这就是分子的内聚力。
液体快速流层通过分子内聚力带动慢流层,漫流层通过分子的内聚力阻滞快流层的运动,表现为内摩擦力。
、流体在固体表面的不滑移条件:分子之间的内聚力将流体粘附在固体表面,随固体一起运动或静止。
8.温度对粘度的影响:温度对流体的粘度影响很大。
液体的粘度随温度升高而减小,气体的粘度则相反,随温度的升高而增大。
压强对粘性的影响:压强的变化对粘度几乎没有什么影响,只有发生几百个大气压的变化时,粘度才有明显改变,高压时气体和液体的粘度增大。
9.描述流体运动的两种方法拉格朗日法:拉格朗日法又称为随体法。
它着眼于流体质点,跟随流体质点一起运动,记录流体质点在运动过程中会各种物理量随所到位置和时间的变化规律,跟中所有质点便可了解整个流体运动的全貌。
流体:受到微小剪切力的作用能够发生连续不断变形。
(易于流动,没有固定形状)紊流:是一种随机的三维非定常有旋流动。
紊流的基本特征:1,不规则流动状态;2,参数随时间空间随机变化;3,空间分布大小形状各不相同漩涡;4,具有瞬息万变的流动特征;5,流动参数符合概率规律;6,相邻参数有关联。
镜像法:是确定干扰后流场的方法之一,是一种特别的奇点法。
连续模型:不考虑分子之间的间隔,而把流体看成由无数个流体微团所组成的宏观流体的连续流动。
(必要性:不这样就只能用离散数学求解 合理性:对于分子的运动并不在意) 适用范围:物体特征尺寸/流体分子特征尺寸≧100时适用。
扩散性:流体的分子因随机运动产生矢量位移的运动。
压缩性:温度一定时,流体的体积随着着压力的升高而减少。
不可压均质:c Dt D ==ρρ,0/ 黏性:流体微团发生相对滑移时产生切向阻力的性质。
表面力:作用在分离体表面上的力。
质量力:通过某种力或场作用在全部流体质点上的力。
应力:单位面积上的负表面力。
雷诺应力:在不可压缩流体的雷诺方程中,j i -μμρ称为雷诺应力,当i=j 时为法相。
应力/变形张量:[P]/[S]它是描述运动黏性流体内任一点应力状态的物理量。
耗散函数:Γ表示单位时间内单位体积流体由机械能耗散成热能。
ii ij x P ∂∂'=μ 拉格朗日法:着眼于个别流体质点来研究流体运动。
欧拉法:着眼于流场空间点参数的变化来研究。
当地加速度:Q 变化引起速度变化。
迁移加:Q 不变,因管道形状导致速度改变。
欧拉法好处:1.欧拉法得到的是场,可以用场论分析。
2.用欧拉法得到的运动方程是一阶。
3.工程上关心空间点参数。
本构方程:物质对所受应力的力学相应方程。
(应力与内部变形速度之间的关系)三个假设:假设1:切向应力与变形速度呈线性关系。
假设2:在流体内一点,变形速度主轴均与应力主轴重合。
假设3:每一点的平均法相应力是由不直接依赖于变形速度压强以及同体变形速度成比例的附加应力组合而成。
一、是非题。
1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面. (错误)2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。
(正确)3.附面层分离只能发生在增压减速区。
(正确)4.等温管流摩阻随管长增加而增加,速度和压力都减少。
(错误)5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。
(错误)6.平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数。
(正确)7.流体的静压是指流体的点静压。
(正确)8.流线和等势线一定正交. (正确)9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。
(正确)10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度增加,压力减小。
(正确)11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。
(正确)12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度减小,压力增加.(正确)13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。
(正确)14.相邻两流线的函数值之差,是此两流线间的单宽流量。
(正确)15.附面层外的流体流动时理想无旋流动. (正确)16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面. (错误)17.流体的粘滞性随温度变化而变化,温度升高粘滞性减少;温度降低粘滞性增大。
(错误 )18流体流动时切应力与流体的粘性有关,与其他无关。
(错误)二、填空题。
1、1mmH2O= 9。
807 Pa2、描述流体运动的方法有欧拉法和拉格朗日法。
3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性。
4、雷诺数是反映流体流动状态的准数,它反映了流体流动时惯性力与粘性力的对比关系。
5、流量Q1和Q2,阻抗为S1和S2的两管路并联,则并联后总管路的流量Q为,总阻抗S为。
串联后总管路的流量Q为,总阻抗S为 .6、流体紊流运动的特征是脉动现像 ,处理方法是时均法。
7、流体在管道中流动时,流动阻力包括沿程阻力和局部阻力。
8、流体微团的基本运动形式有:平移运动、旋转流动和变形运动。
9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数,他反映了惯性力与弹性力的相对比值。
10、稳定流动的流线与迹线重合。
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4d D -。
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cm h 4=∆,通过的流量为s L /2,分析当汞水压差计读数cm h 9=∆,通过流量为 L/s 。
2、运动粘度与动力粘度的关系是 ,其国际单位是 。
3、因次分析的基本原理是: ;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达式为 ,其适用条件是 。
6、泵的扬程H 是指 。
7、稳定流的动量方程表达式为 。
8、计算水头损失的公式为 与 。
9、牛顿内摩擦定律的表达式 ,其适用范围是 。
10、压力中心是指 。
一、判断题×√×√× ×××√×二、填空题1、 3 L/s2、 ρμν=,斯(s m /2) 3、 因次和谐的原理,п定理4、 过流断面上各点的实际流速是不相同的,而平均流速在过流断面上是相等的5、 22222212111122z g v a p h g v a p z +++=++-γγ,稳定流,不可压缩流体,作用于流体上的质量力只有重力,所取断面为缓变流动6、 单位重量液体所增加的机械能7、 ∑⎰=F dA uu cs n ρ8、 g V d l h f 22λ=,gV h j 22ξ=9、 dydu A T μ±=,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、 总压力的作用点一、是非题。
一、是非题.1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面. (错误)2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。
(正确)3.附面层分离只能发生在增压减速区。
(正确)4.等温管流摩阻随管长增加而增加,速度和压力都减少. (错误)5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。
(错误)6.平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数. (正确)7.流体的静压是指流体的点静压。
(正确)8.流线和等势线一定正交. (正确)9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动. (正确)10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度增加,压力减小。
(正确)11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。
(正确)12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度减小,压力增加。
(正确)13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心. (正确)14.相邻两流线的函数值之差,是此两流线间的单宽流量. (正确)15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。
(正确)16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。
(错误)17.流体的粘滞性随温度变化而变化,温度升高粘滞性减少;温度降低粘滞性增大。
(错误 )18流体流动时切应力与流体的粘性有关,与其他无关。
(错误)二、填空题。
1、1mmH2O= 9.807 Pa2、描述流体运动的方法有欧拉法和拉格朗日法。
3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性。
4、雷诺数是反映流体流动状态的准数,它反映了流体流动时惯性力与粘性力的对比关系.5、流量Q1和Q2,阻抗为S1和S2的两管路并联,则并联后总管路的流量Q为,总阻抗S为.串联后总管路的流量Q为,总阻抗S为.6、流体紊流运动的特征是脉动现像,处理方法是时均法 .7、流体在管道中流动时,流动阻力包括沿程阻力和局部阻力 .8、流体微团的基本运动形式有:平移运动、旋转流动和变形运动。
9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数,他反映了惯性力与弹性力的相对比值。
10、稳定流动的流线与迹线重合。
《工程流体力学》复习题及参考答案整理人:郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班使用专业:热能与动力工程一、名词解释。
1、雷诺数2、流线3、压力体4、牛顿流体5、欧拉法6、拉格朗日法7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、自动模型区二、是非题。
1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。
()2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。
()3.附面层分离只能发生在增压减速区。
()4.等温管流摩阻随管长增加而增加,速度和压力都减少。
()5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。
()6.平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数。
()7.流体的静压是指流体的点静压。
()8.流线和等势线一定正交。
()9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。
()10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度增加,压力减小。
()11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。
()12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度减小,压力增加。
()13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。
()14.相邻两流线的函数值之差,是此两流线间的单宽流量。
()15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。
()16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。
()17.流体的粘滞性随温度变化而变化,温度升高粘滞性减少;温度降低粘滞性增大。
()18.流体流动时切应力与流体的粘性有关,与其他无关。
()三、填空题。
1、1mmH2O= Pa2、描述流体运动的方法有和。
3、流体的主要力学模型是指、和不可压缩性。
4、雷诺数是反映流体流动状态的准数,它反映了流体流动时与 的对比关系。
5、流量Q 1和Q 2,阻抗为S 1和S 2的两管路并联,则并联后总管路的流量Q为 ,总阻抗S 为 。
一、是非题。
1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。
(错误)2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。
(正确)3.附面层分离只能发生在增压减速区。
(正确)4.等温管流摩阻随管长增加而增加,速度和压力都减少。
(错误)5.相对静止状态的等压面一定也是水平面. (错误)6.平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数。
(正确)7.流体的静压是指流体的点静压. (正确)8.流线和等势线一定正交。
(正确)9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动. (正确)10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度增加,压力减小。
(正确)11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。
(正确)12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度减小,压力增加。
(正确)13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。
(正确)14.相邻两流线的函数值之差,是此两流线间的单宽流量。
(正确)15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。
(正确)16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面. (错误)17。
流体的粘滞性随温度变化而变化,温度升高粘滞性减少;温度降低粘滞性增大。
(错误 )18流体流动时切应力与流体的粘性有关,与其他无关。
(错误)二、填空题。
1、1mmH2O= 9.807 Pa2、描述流体运动的方法有欧拉法和拉格朗日法 .3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性.4、雷诺数是反映流体流动状态的准数,它反映了流体流动时惯性力与粘性力的对比关系。
5、流量Q1和Q2,阻抗为S1和S2的两管路并联,则并联后总管路的流量Q为,总阻抗S为.串联后总管路的流量Q为,总阻抗S为。
6、流体紊流运动的特征是脉动现像,处理方法是时均法 .7、流体在管道中流动时,流动阻力包括沿程阻力和局部阻力。
8、流体微团的基本运动形式有:平移运动、旋转流动和变形运动。
9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数,他反映了惯性力与弹性力的相对比值.10、稳定流动的流线与迹线重合。
流体力学标准化作业(二)——流体静力学本次作业知识点总结1. 流体静压强的特性流体静压强有两个重要特性:(1)大小性;(2)方向性。
2. 流体平衡的一般方程(1)流体平衡微分方程(欧拉平衡微分方程)101010p X x p Y y p Z z ρρρ⎧∂-=⎪∂⎪⎪∂-=⎨∂⎪⎪∂-=⎪∂⎩(2)欧拉平衡微分方程的全微分()dp Xdx Ydy Zdz ρ=++(3)等压面衡微分方程0Xdx Ydy Zdz ++= 或 0B f dl ⋅=等压面是压强相等的空间点构成的面(平面或曲面),有两个重要性质:①等压面与质量力正交;②等压面与等势面重合,即0dp dU ρ==。
3. 重力场中流体静压强的分布规律(1)流体静力学基本方程重力场中,液体的位置水头与压强水头之和等于常数p z c gρ+= 如果液面的压强为0p ,则液深h 处的压强为0p p gh ρ=+(2)绝对压强、相对压强和真空度本书的压强p 一律指绝对压强,单位是2N/m 或Pa 。
如果p 高于当地大气压a p ,则a p p p '=-称为相对压强,也称为表压强或计示压强。
如果p 低于当地大气压a p ,则v a p p p =-称为真空压强,即真空度。
4. 静止液体作用在平面上的总压力(1)解析法总压力的大小: C C P gh A p A ρ==总压力的方向:总压力的方向垂直于受压的平面总压力的作用点: C D C C J z z z A=+ (2)图算法图算法的步骤是:先绘出压强分布图,总压力的大小等于压强分布图的面积S乘以受压面的宽度b ,即P Sb =总压力的作用线通过压强分布图的形心,作用线与受压面的交点就是总压力的作用点。
※压强分布图是在受压面承压的一侧,以一定比例尺的矢量线段表示压强大小和方向的图形,是液体压强分布规律的几何图示。
对于通大气的开敞容器,液体的相对压强,沿水深直线分布,只要把上、下两点的压强用线段绘出,中间以直线相连,就得到压强分布图。
工程流体力学期末考试及答案工程流体力学期末考试及答案工程流体力学是涉及流体动力学、流体力学基础知识、流体静力学等多个方面的学科。
以下是本次工程流体力学期末考试的部分试题及答案,旨在帮助读者更好地掌握流体力学的基本概念和方法。
1、基础知识问题:请简要解释以下两个概念: a) 流量:在单位时间内,通过某一截面积的物质量或能量。
b) 推力:使物体运动或阻止其运动的力。
答案:a) 流量是指在单位时间内,通过某一截面积的物质量或能量。
它是一个重要的流体力学参数,反映了流体在管道中的流动能力。
流量的大小与流体密度、速度和管道截面积有关。
b) 推力是指使物体运动或阻止其运动的力。
在流体力学中,推力主要由流体对物体运动方向上的压力差产生,如在水坝或涡轮机中,由于水压力的作用产生推力,使水轮机旋转。
2、流体动力学问题:请简述伯努利定理的基本内容,并说明其在工程实践中的应用。
答案:伯努利定理指出,在理想不可压缩流体中,沿着平行且在同一方向上,任何高度相同的两点,速度相等,压强降低。
在工程实践中,伯努利定理可用于分析飞机机翼的设计,解释为何机翼在空气中能够产生升力。
3、流体静力学问题:请解释浮力原理,并说明其在工程实践中的应用。
答案:浮力原理指出,浸没在流体中的物体,受到一个垂直向上且与物体体积成正比的力,称为浮力。
浮力的大小等于物体所排开的流体的重量。
在工程实践中,浮力原理广泛应用于船舶设计、水坝设计等。
4、工程应用问题:请说明涡轮机的工作原理,并阐述其在工程实践中的应用。
答案:涡轮机是一种将流体动能转化为机械能的设备。
它由一系列的旋转叶片组成,当流体流经叶片时,叶片受到流体的冲击力而旋转,将流体的动能转化为旋转机械能。
涡轮机在工程实践中广泛应用于发电厂、航空发动机等。
以上是本次工程流体力学期末考试的部分试题及答案,希望对读者掌握流体力学基本知识有所帮助。
1. 质量力:质量力是作用于每一流体质点(或微团)上的力,与体积或质量成正比。 2. 表面力:表面力是作用在所考虑的流体表面上的力,且与流体的表面积大小成正比。外界通过接触传递,与表面积成正比的力。 3. 当不计温度效应,压强的变化引起流体体积和密度的变化,称为流体的压缩性。当流体受热时,体积膨胀,密度减小的性质,称为流体的热胀性。
4. 单位压强所引起的体积变化率(压缩系数dpdVVp1)。p越容易压缩。
EddpdVdpVEPP,。
5. 单位温度所引起的体积变化率(体积热胀系数dTdVVV1)。 6. 黏性是流体抵抗剪切变形的一种属性。当流体内部的质点间或流层间发生相对运动时,产生切向阻力(摩擦力)抵抗其相对运动的特性,称作流体的黏性。流体的黏性是流体产生流动阻力的根源。
7. dyduAF 其中F——内摩擦力,N;dydu——法向速度梯度,即在与流体方向相互垂直的y方向流体速度的变化率,1/s;——比例系数,称为流体的黏度或动力黏度,sPa•。
8. dydu 表明流体层间的内摩擦力或切应力与法向速度梯度成正比。 9. 液体的黏度随温度升高而减小,气体的黏度则随温度升高而增大。液体主要是内聚力,气体主要是热运动。温度: 液体的分子间距 内聚力; 气体的分子热运动 分子间距 内聚力。 10. 三大模型:1)连续介质模型;2)不可压缩流体模型;3)理想流体模型。 11. 当把流体看作是连续介质后,表征流体性质的密度、速度、压强和温度等物理量在流体中也应该是连续分布的。优点:可将流体的各物理量看作是空间坐标和时间的连续函数,从而可以引用连续函数的解析方法等数学工具来研究流体的平衡和运动规律。 12. 流体静压强的特性:1)流体静压强的方向垂直指向受压面或沿作用面的内法线方向;2)平衡流体中任意一点流体静压强的大小与作用面的方位无关,只与点的空间位置有关。 13. 01,01,01zpZypYxpX。)(ZdzYdyXdxdp全微分方程。 14. 在平衡流体中,压强相等的各点所组成的面称为等压面。特性:1)在平衡流体中,通过任意一点的等压面,必与该点所受的质量力相互垂直。当流体处于绝对静止时,等压面是水平面。2)当两种互不相溶的液体处于平衡状态时,分界面必定是等压面。
15. 对于不可压缩流体,密度是常数,Cgpz:不可压缩流体静压强基本议程式的
物理意义是:z是单位重量流体对基准平面的位能,gp是单位重量的流体具有的压力能,单位重量静止流体的压力能gp和位能z之和为一常数。这是能量守恒定律在静止流体能量特性的表现。 16. 压强的计量基准:以完全真空(0'p)为基准起算的压强称为绝对压强,用'p表示。以当地大气压强为基准来计量的压强称为相对压强,用p表示。绝对压强'p总是正值,而相对压强p则可正可负。appp',绝对压强和相对压强之差是一个当地大气压ap。
17. 压强的三种度量单位:1)用单位面积上的力来表示,即应力单位。以压强的基本定义出发:Pa(N/m);2)以大气压的倍数表示。以大气压来表示:标准大气压 atm温度为0℃,海平面上的压强,即101.325kPa。工程大气压 at 海拔200米处的正常大气压 1at=1kgf/cm2,1kgf=9.8N;3)以液柱高度表示压强。以液柱表示:mH2O,mmH2O或mmHg。 18. XCXCXApAghP 液体作用在柱面上水静压力的水平分力,其大小等于作用在该柱面在铅垂平面的投影面上的水静压力。水平分力的作用线通过投影面积的压强中心,方向指向柱面。Ch为平面XA形心C处的淹没深度。 19. PZgVP 液体作用在柱面上水静压力的铅直分力等于压力体内液体的重量。 20. 22ZXPPP 合力P的作用线与水平线的夹角为:)/arctan(XZPP 21. 压力体: 实压力体:压力体abc包含液体体积,垂直分力方向垂直向下。
虚压力体:压力体abc不包含液体体积,垂直分力方向垂直向上。 22. 描述流体运动的两种方法:1)拉格朗日法:是以流场中每一流体质点作为描述对象的方法,它以流体个别质点随时间的运动为基础,通过综合足够多的质点运动而获得整个流动规律。2)欧拉法;是以流体质点流经流场中各空间点的运动即以流场作为描述对象研究流动的方法。
23. 欧拉法加速度表达式:zwwywvxwutwazvwyvvxvutvazuwyuvxuutuazyx,加速度由两部分组成:第一
b c a b a c 部分是由于某一空间点上的流体质点的速度随时间的变化而产生的,称为当地加速度,又称为时变加速度,twtvtu,,;第二部分是某一瞬时由于流体质点的速度随空间点
的变化而引起的,称为迁移加速度,又称为位变加速度,zuwyuvxuu,,,当地加速度和迁移加速度之和称为总加速度。 24. 恒定流:又称定常流,是指流场中的流体流动时空间点上各运动要素均不随时间而变化的流动。 25. 非恒定流:又称非定常流,是指流场中的流体流动空间点上各水力运动要素随时间的变化而变化的流动。 26. 流线:是某一瞬时在流场中所作的一条曲线,在这条曲线上的各流体质点的速度方向都与该曲线相切,因此流线是同一时刻,不同流体质点所组成的曲线。(1)同一时刻的不同流线,不能相交;(2)流线不能是折线,而是一条光滑的曲线;(3)流线簇的疏密反映了速度的大小。 27. 均匀流:是指流场中同一条流线各空间点上的流速相同的流动,否则,则为非均匀流。 28. 非均匀流:非均匀流流场中相应点的流速大小或方向同时沿程改变,即沿流程方向速度分布不均匀。 29. 渐变流是流速的大小和方向沿流线逐渐改变的非均匀流。两个重要性质:1)渐变流过
流断面近似为平面;2)渐变流过流断面上的压强近似按静压分布即Cpz,C为常数。 30. 急变流是流速的大小和方向沿程急剧改变的流动,其特征是流线间夹角很大或曲率半径较小或二者兼而有之,流线是曲线,过水断面不是一个平面。 31. 根据流场中各运动要素与空间坐标的关系,流体运动又分为一维流动、二维流动和三维流动。若流体的运动要素是三个空间坐标和时间t的函数,这种流动称为三维流动。若只是两个空间坐标和时间t的函数,就称为二维流动。若仅是一个空间坐标和时间t的函数,则称为一维流动。 32. 流束:过流体中任一过流断面上各点作流线,则得到充满流管的一束流线簇,称为流束。在流束中与各流线相铝直的横截面称为过流断面。 33. (1)有压流动:总流的全部边界受固体边界的约束,即流体完全充满流道的流动;(2)无压流动:总流边界的一部分受固体边界约束,另一部分与气体或空气接触,流体有自由液面的流动;(3)射流:总流边界不受固体边界约束,液流完全与气体或空气接触,形成自由液面的流动。 34. 流量是指单位时间内通过渠道、管道等某一过流断面的通量。体积流量:udAQ
A
(sm/3);质量流量:udAQAm(3m)。
35. 断面平均流速AQAudAvA 36. 恒定总流的连续性方程:22211122211121AvAvdAudAuAA。对于不可压缩均质流体,由于21,则2211AvAv。 37. 分流:
,332211321AvAvAvQQQ 38. 汇流:
,332211321AvAvAvQQQ 39. 恒定总流的能量方程:1)理想流体恒定元流的能量方程:
gupzgupz2222222111
。单位重量理想元流的能量方程式一般表达式为:
Cgupz2
2
。物理意义:z表示单位重量流体所具有的位置势能(简称位能),
p
表示单位重量流体所具有的压强势能(简称压能),pz表示单位重量流体所具有的
Q1
Q2
Q3
Q1
Q3 Q2 总势能,gu22表示单位重量流体所具有的动能,gupz22表示单位重量流体所具有的总机械能。几何意义:z表示位置水头,p表示压强水头,pz表示测压管水头(又称为静压),gu22表示速度水头,gupz22表示总水头(又称为全压)。 40. 理想不可压缩的元流能量方程的几何意义说明理想不可压缩流体在重力作用下作恒定流动时,沿同一流线(或微元流束)上各点的单位重量流体所具有的位置水头、压强水头和速度水头之和保持不变,即总水头是一常数。
41. 黏性流体恒定总流的能量方程(伯努利方程)21222222111122whgvpzgvpz 适用条件:1)流体是不可压缩的,流动为恒定流;2)质量力只有重力;3)过流断面为均匀流或渐变流断面;4)两过流断面间没有能量的输入或输出,否则应进行修正,修正如下:
21222222111122whgvpzHgvpz式中,H为单位重量流体流过水泵或风机所
获得的能量(取“正号”)或流进水轮机失去的能量(取“负号”);5)若流动过程中有分流或汇流时,分别列出断面1、2及断面1、3之间的伯努利方程
对于有分流情况:21222222111122whgvpzgvpz,
31233332111122whgvpzgvpz;对于有汇流情况:
31233332111122whgvpzgvpz,32233332222222whgvpzgvpz。
42.注意的问题:1)弄清题意;2)选择合适的过流断面;3)选好基准面;4)求解流量时,一般要结合一维流动的连续性方程联立求解;5)能量方程的1p和2p应为同一度量单位,或同为绝对压强或同为相对压强;6)过流断面上的参数,如速度、压强和位置高度,应为同一点的参数。