流体力学简答题

流体力学简答题1什么是流体的粘性？粘性是流体抵抗剪切变形（或相对运动）的一种属性。

粘性力是它的动力表现，实际流体2指 粘性切应力与层间速度梯度成正比，而不由速度决定3流体静压力指流体处于静止或相对静止时，作用于流体的内法向应力。

两特性指a 流体静压力的作用方向总是沿其作业面的内法线方向b 在静止流体中任意一点压力的大小与作用的方位无关，其值均相等。

4 简述描述流体运动的两种方法描述流体运动的两种方法指的是拉格朗日方法和欧拉方法。

拉格朗日法：以运动着的流体质点为研究对象，跟踪观察个别流体质点在不同的时间其位置，流速和压力的变化规律，然后把足够多的流体质点综合起来获得整个流体的运动规律。

欧拉法：以流体内的空间点为研究对象，研究质点经过空间点时运动参数随时间的变化规律，把足够多的空间点综合起来得出整个流场的运动规律。

5什么是流线，迹线？流线：流场中若干连续流体质点在某一时刻的速度方向形成的光滑曲线，是表现和分析流场的重要工具。

迹线：流体质点的运动轨迹。

6,什么是系统，控制体？在流体力学中，系统是指某一确定流体质点集合的总体。

控制体是指流场中某一确定的空间区域。

7什么是力学相似，包括几个方面？所谓力学相似是指模型流动与实物流动在对应点上对应物理量都应该有一定的比例关系。

具体的说，力学相似包括下述三个方面a 几何相似，即模型流动与实物流动有相似的边界形状，一切对应的线性尺寸成同一比例。

B 运动相似，即模型流动与实物流动的速度场相似。

满足几何相似的两个流动中，流场中对应瞬时和对应空间点处流体质点的速度方向相C 动力相似即模型流动与实物流动应受同种外力作用，而且在对应Fr 数，它表示作用在流体质点上的惯性力与重力之比 或 称为雷诺准则或Re 数，它表示惯性力与粘性力之比 数，它表示惯性力与弹性力之比 称为欧拉准则或Eu 数，它表示压力与惯性力之比We 数，它表示惯性力与表面张力之比9项的量纲必须一致。

10简答流动的两种状态流动的两种状态指层流和紊流。

流体力学简答题1.为什么液体的动力粘度u随温度升高二降低，而气体的随温度升高而增加? 答：因为液体分子间的距离很小，分子间的引力即内聚力，是形成粘性的主要因素，温度升高，分子间距离增大，内聚力减小，粘度随之减小；气体分子间的距离远大于液体，分子热运动引起的动量交换，是形成粘性的主要因素，温度升高，分子间热运动加剧，动量交换加大，粘度随之增大。

2.沿程阻力系数分区及影响因素。

答：①层流区。

λ与相对粗糙度ks/d无关，只与雷诺数Re有关。

②层流过渡区。

λ与相对粗糙度ks/d无关，只与雷诺数Re有关。

③水力光滑区。

λ与相对粗糙度ks/d无关，只与雷诺数Re有关。

④紊流过渡区。

λ既与相对粗糙度ks/d 有关，又与雷诺数Re有关。

⑤阻力平方区。

λ只与相对粗糙度ks/d有关，与雷诺数Re无关。

3. 说明一定水头作用下的孔口出流改为同直径的圆柱形外官咀出流后,出流阻力和流量的变化及产生原因。

分析官咀正常工作的基本条件。

答：在孔口断面处接一直径与孔口完全相同的圆柱形短管，其长度L=(3-4)d，这样的短管称为圆柱形外管嘴。

在相同条件下，管嘴的过流能力是孔口的1.32倍。

圆柱形外管嘴在收缩断面处出现了真空，其真空度为0.75H。

这相当于把管嘴的作用水头增大了75%，这就是相同直径、相同作用水头下的圆柱形外管嘴的流量比孔口大的原因。

管嘴正常工作条件是：（1）作用水头H<=9m;（2）管嘴长度L=(3---4)d4.无压管流中，满管时的流量和流速是否达到最大值？为什么？答：不是。

无压圆管均匀流在水深h=0.95d，即充满度ah=0.95时，输水能力最优；在水深h=0.81d，即充满度ah=0.81时，过流速度最大。

因为在水深很小时，水深增加，水面增宽，过流断面面积增加很快，接近管轴处增加最快。

水深超过半管后，水深增加，水面宽减小，过流断面面积增势减慢，在满流前增加最慢。

所以，在满流前，输水能力达到最大值，相应的充满度是最优充满度。

第一章1.何谓连续介质假定？引入的目的意义何在？从微观上讲，流体由分子组成，分子间有间隙，是不连续的，但流体力学是研究流体的宏观机械运动，通常不考虑流体分子的存在，而是把真实流体看成由无数连续分布的流体微团（或流体质点）所组成的连续介质，流体质点紧密接触，彼此间无任何间隙。

这就是连续介质假设。

引入意义：第一个根本性的假设。

将真实流体看成为连续介质，意味着流体的一切宏观物理量，如密度、压力、速度等，都可作为时间和空间位置的连续函数，使我们有可能用数学分析来讨论和解决流体力学中的问题。

2.何谓流体的粘性？温度对流体粘性的影响如何？粘性是流体所特有的性质，自然界中的任何流体都具有粘性，只是有大有小。

1、定义：流体微团发生相对运动时所产生的抵抗变形、阻碍流动的性质。

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。

第二章1.何为压力体、压力中心？由承受压力的曲面、曲面边缘向上引垂面与自由液面或延长线（面）相交形成的无限多微小体积的总和。

总压力：作用于某一面上的总的静压力。

P 单位：N (牛) 总压力的作用点称为压力中心2.流体静压力有哪些特性？流体静压强：静止流体作用在单位面积上的力。

p静压强作用方向永远沿着作用面内法线方向——方向特性。

静止流体中任何一点上各个方向的静压强大小相等，而与作用面的方位无关，即p只是位置的函数p=p( x , y , z ) ——大小特性。

（各向相等）3.等压面及其特性如何？定义：同种连续静止流体中，静压强相等的点组成的面。

（p＝const）①等压面就是等势面。

因为。

②作用在静止流体中任一点的质量力必然垂直于通过该点的等压面。

第三章1.描述液体运动有哪两种方法，它们的区别是什么？拉格朗日法和欧拉法区别：拉格朗日法：以运动着的流体质点为研究对象，跟踪观察个别流体质点在不同时间其位置、流速和压力的变化规律，然后把足够多的流体质点综合起来获得整个流场的运动规律。

课堂练习---简答：1．写出流线微分方程和迹线微分方程的表达式。

2．写出流体静压特性。

3．水力光滑管和水力粗糙管是怎样定义的？是不是绝对粗糙度较大的管道一定是水力粗糙管？为什么？4．串联管路有哪些特点？并联管路有哪些特点？5．试解释水击现象，说明其危害，试讨论为了避免水击现象的发生可采取哪些措施？6、试说说拉格朗日法和欧拉法在观察流体流动时的不同着眼点在哪。

7、粘性流体伯努力方程的物理意义。

8．描述流体运动的方法主要有哪两种？两种方法的着眼点有何不同？9．流线和迹线是如何定义的？10．当孔口直径为d、孔口距液面深度为H时，如何区分大孔口和小孔口？11.请说名Re数的物理意义。

12.说说什么是当量直径，如何计算。

1．写出流线微分方程和迹线微分方程的表达式。

答： 流线微分方程：z y x v dz v dy v dx ==迹线微分方程：x v dt dx =，y v dt dy =，z v dt dz =2．写出流体静压特性。

答： 1）流体静压强垂直于作用面，方向指向该作用面的内法线方向；2）静止流体中任意一点处流体静压强的大小与作用面的方位无关，即同一点各个方向上的流体静压强均相等。

3．水力光滑管和水力粗糙管是怎样定义的？是不是绝对粗糙度较大的管道一定是水力粗糙管？为什么？答：当层流底层的厚度δ大于管壁的绝对粗糙度∆时，管壁的凹凸不平部分完全被层流底层所覆盖，紊流核心区与凸起部分不接触，流动不受管壁粗糙度的影响，因而流动的能量损失也不受管壁粗糙度的影响，这时的管道称为水力光滑管（3分）。

反之，称为水力粗糙管（1分）。

绝对粗糙度较大的管道不一定是“水力粗糙管”，因为当流速较小时，流动的层流底层厚度δ可能会很大，当δ大于∆时，尽管管道内壁很粗糙，也可能是水力光滑管（换一种说法：当δ＞∆时，不管管子表面有多粗糙，都是水力光滑管）4．串联管路有哪些特点？并联管路有哪些特点？答：串联管路特点：各管段的流量相等；总的水头损失等于各管段水头损失之和； 并联管路特点：总流量等于各管段流量之和；各个支路水头损失相等。

1.为什么液体的动力粘度u随温度升高二降低，而气体的随温度升高而增加? 答：因为液体分子间的距离很小，分子间的引力即内聚力，是形成粘性的主要因素，温度升高，分子间距离增大，内聚力减小，粘度随之减小；气体分子间的距离远大于液体，分子热运动引起的动量交换，是形成粘性的主要因素，温度升高，分子间热运动加剧，动量交换加大，粘度随之增大。

2.沿程阻力系数分区及影响因素。

答：①层流区。

λ与相对粗糙度ks/d无关，只与雷诺数Re有关。

②层流过渡区。

λ与相对粗糙度ks/d无关，只与雷诺数Re有关。

③水力光滑区。

λ与相对粗糙度ks/d无关，只与雷诺数Re有关。

④紊流过渡区。

λ既与相对粗糙度ks/d 有关，又与雷诺数Re有关。

⑤阻力平方区。

λ只与相对粗糙度ks/d有关，与雷诺数Re无关。

3. 说明一定水头作用下的孔口出流改为同直径的圆柱形外官咀出流后,出流阻力和流量的变化及产生原因。

分析官咀正常工作的基本条件。

答：在孔口断面处接一直径与孔口完全相同的圆柱形短管，其长度L=(3-4)d，这样的短管称为圆柱形外管嘴。

在相同条件下，管嘴的过流能力是孔口的1.32倍。

圆柱形外管嘴在收缩断面处出现了真空，其真空度为0.75H。

这相当于把管嘴的作用水头增大了75%，这就是相同直径、相同作用水头下的圆柱形外管嘴的流量比孔口大的原因。

管嘴正常工作条件是：（1）作用水头H<=9m;（2）管嘴长度L=(3---4)d4.无压管流中，满管时的流量和流速是否达到最大值？为什么？答：不是。

无压圆管均匀流在水深h=0.95d，即充满度ah=0.95时，输水能力最优；在水深h=0.81d，即充满度ah=0.81时，过流速度最大。

因为在水深很小时，水深增加，水面增宽，过流断面面积增加很快，接近管轴处增加最快。

水深超过半管后，水深增加，水面宽减小，过流断面面积增势减慢，在满流前增加最慢。

所以，在满流前，输水能力达到最大值，相应的充满度是最优充满度。

第一章1.在连续介质的概念中，何为质点?流体质点是指体积小的可以看作一个几何点,但它又包含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。

2。

什么是理想流体？正压流体？当流体物质的粘度较小，同时期内部运动的相对速度也不大，所产生的粘性应力比起其他类型的力来说可以忽略不计时,可把流体近似看作是无粘性的，这样无粘性的流体称为理想流体。

内部任一点的压力只是密度的函数的流体，称为正压流体.3。

什么是不可压缩流体？流体的体积或密度的相对变化量很小时，一般可以看成是不可压缩的，这种流体就被称为不可压缩流体.4.什么是定常场;均匀场。

如果一个场不随空间的变化而变化，即场中不显含空间坐标变量r ，则这个场就被称为均匀场.如果一个场不随时间的变化而变化，则这个场就被称为定常场。

5。

简述迹线的定义并用张量下标的形式标的. 迹线时流体质点在空间运动过程中描绘出来的曲线。

张量下表形式为()t x u dx i i ,dt i=6.概述流线的定义及与迹线的不同。

流线是流场中的一条曲线，曲线上每一点的速度矢量方向和曲线在该点的切线方向相同。

与迹线的不同,流线在同一时刻和不同流体质点的速度矢量相切。

7。

脉线的定义，在定常流动与非定常流动中迹线、流线、脉线分别怎样。

脉线是把相继经过流场中同一空间点的流体质点在某瞬时顺序连接起来得到的一条线。

在非定常流动中，迹线、流线、脉线一般来说是不相重合的。

但在定常流动中迹线、流线、脉线三线合而为一。

8。

叙述有旋流动和无旋流动的定义，依据什么划分的。

若在整个流场中处处0=⨯∇μ，则称此流动为无旋流动，否则称有旋流动。

划分依据为涡量是否为零。

9.涡线定义及其微分方程。

涡线是一条曲线，该曲线上每一点的切线方向与该点的涡线矢量方向相同。

涡线是由同一时刻不同流体质点组成的，涡线上各流体质点都围绕涡线的切线方向旋转。

微分方程z y x dz dy dxΩ=Ω=Ω10．写出雷诺运输公式两种形式。

1.什么是粘滞性？什么是牛顿内摩擦定律？不满足牛顿内摩擦定律的流体是牛顿流体还是非牛顿流体？答：粘滞性是当流体流动时，在流体内部显示出的内摩擦力性质。

牛顿内摩擦定律是：duT Adyμ=；不满足牛顿内摩擦定律的流体是非牛顿流体。

2．在流体力学当中，三个主要的力学模型是指哪三个？答：（1）连续介质；（2）无粘性流体；（3）不可压缩流体。

3．什么是理想流体？答：理想流体即指无粘性流体，是不考虑流体的粘性的理想化的流体。

6．为什么流体静压强的方向必垂直作用面的内法线？答：由于流体在静止时，不能承受拉力和切力，所以流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。

7．为什么水平面必是等压面？答：由于深度相等的点，压强也相同，这些深度相同的点所组成的平面是一个水平面，可见水平面是压强处处相等的面，即水平面必是等压面。

8．什么是等压面？满足等压面的三个条件是什么？答：在同一种液体中,如果各处的压强均相等由各压强相等的点组成的面称为等压面。

满足等压面的三个条件是同种液体连续液体静止液体。

12．什么是绝对压强和相对压强？答：绝对压强：以毫无一点气体存在的绝对真空为零点起算的压强。

相对压强：当地同高程的大气压强为零点起算的压强。

13．什么叫自由表面？和大气相通的表面14．什么是流线？什么是迹线？流线与迹线的区别是什么？答：流线是某一瞬时在流场中画出的一条空间曲线，此瞬时在曲线上任一点的切线方向与该点的速度方向重合，这条曲线叫流线。

区别：迹线是流场中流体质点在一段时间过程中所走过的轨迹线。

流线是由无究多个质点组成的，它是表示这无究多个流体质点在某一固定瞬间运动方向的曲线。

而迹线则是在时间过程中表示同一流体质点运动的曲线。

15．什么是流场？答：我们把流体流动占据的空间称为流场，流体力学的主要任务就是研究流场中的流动。

16．什么是欧拉法？什么是拉格朗日法？答：通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。

通过描述每一质点的运动达到了解流体运动的方法。

三（二 1）1、理想流体的概念2、写出牛顿内摩擦定律的公式，并说明其物理意义3、简述气体的粘度变化规律.4 、简述液体的粘度变化规律.5、流体的粘性在什么情况下得以体现？四（二 1）1、何谓惯性坐标系、非惯性坐标系?2、如何定义平衡流体上的作用力,并图示之.3、写出欧拉平衡方程式及其综合形式.四（二 2）1、如何定义平衡流体上的作用力。

2、写出欧拉平衡方程式3、流体静压力和静压强的联系和区别4、何谓惯性坐标系、非惯性坐标系?六（三 1）1、简述压力体的概念，并画图表示？2、简述液体静压强的分布规律(分直线运动和回转运动）,并图示？七1、简述Lagrange与Euler法的联系和区别;2、Euler法→Lagrange法的转化: 已知Euler描述为: 和初始条件t=0时, x=a, y=b, 求速度与加速度的Lagrange描述.九（三 5）1、简述奥-高公式？2、请写出直角坐标系和圆柱坐标系中的连续性方程及其特例；3、简述亥姆霍兹（Helmholtz）速度分解定理。

十（三 7+8）1、简述奥-高公式？2、写出剪切应力与剪切应变速度的关系、法向应力与直线应变速度的关系及矩阵形式的本构方程;3、Ｎ-Ｓ方程表达式及特例；4 、写出实际不可压缩流体、定常流动、重力场条件下的伯努力方程式及其特例十一(四)1、写出用欧拉方法表示的动量方程及各项物理意义；2、写出动量矩方程式及其各项物理意义；3、简述伯努力方程式中各项的物理意义；十二（四）1、什么是力学相似?力学相似包括哪几个方面?2、如何判断两种流动是否力学相似？简述三种近似模型法？十四(五)3、简述运用π定理的解题思路；。

一.液体和气体的黏性随温度的变化规律及其原因。

答：温度升高时液体的黏性降低，因为液体的粘性主要是分子间的内聚力引起的，温度升高时，内聚力减弱，故粘性降低。

气体的温度升高时，内能增加，分子运动更加剧烈，动量交换更大，阻止相对滑动的内摩擦力增大，黏度增大。

二.液体和气体的压缩性和膨胀性（密度和体积随温度和压强变化规律）。

答：流体的密度和体积会随着温度和压强的变化而改变。

温度一定时，流体的体积随压强的增加而缩小的特性称为流体的压缩性；压强一定时，流体的体积随温度的升高而增大的特性称为流体的膨胀性。

三.等压面具有哪些性质？答：1）等压面也是等势面2）等压面与单位质量力垂直3）两种不相混合液体的交界面是等压面四.静压强单位的表示形式及静压强的常用测量方法有哪些？答：1）应力单位2）液柱高单位3）大气压单位1）测压管2）U形测压管3）杯式测压计和多支U形管测压计4）差压计5）金属压力表与真空表五.阐释研究流体运动的两种方法：拉格朗日法和欧拉法。

答：拉格朗日法：着眼于流体中各质点的流动情况，考察每一质点的运动轨迹、速度、加速度等流动参数，将整个流体运动当成许多流体质点运动的总和来进行考虑欧拉法：着眼于流体经过空间各固定点时的运动情况，将经过某一流动空间的流体运动，当成不同质点在不同时刻经过这些空间位置时的运动总和来考虑六.简述总流伯努利方程的适用条件。

答：（1）流体是不可压缩的；（2）流体作定常流动；（3）作用于流体上的力只有重力；（4）所取过流断面1-1、2-2都在缓变流区域，但两断面之间不必都是缓变流段，而且过流断面上所取的点并不要求在同一流线上。

（5）所取两过流断面间没有流量汇入或流量分出，也没有能量的输入或输出。

七.毕托管和文丘里流量计的工作原理。

答：毕托管有两根细管。

一管孔口正对液流方向，90度转弯后液流的动能转化为势能，液体在管内上升的高度是该处的总水头Z+P/r+V^2/2g；而另一根管开口方向与液流方向垂直，只感应到液体的压力，液体在管内上升的高度是该处的测压管水头（就是相应于势能的那部分水头）Z+P/pg，两管液面的高差就是该处的流速水头V^2/2g，量出两管液面的高差H，则V^2/2g=H，即V=（2gH)^(1/2),从而间接地测出该处的流速V。