理想流体的有旋流动和无旋流动

华北电力大学2021年硕士生入学考试初试科目考试大纲考试科目编号：823考试科目名称：热工基础热工基础课程包括三部分内容：工程热力学、传热学、工程流体力学，每部分75分，考生需从中选取2个部分的内容作答，满分150分。

《工程热力学》部分一、考试的总体要求掌握工程热力学基本概念、能量转化的基本规律和工质（主要是理想气体和水蒸气）的基本性质，理论与实际结合，分析与计算各种与热力学有关的现象和问题。

二、考试的内容1．基本概念：热力系统、绝对压力、可逆过程、卡诺循环、卡诺定理、热力学第二定律的内容、过程进行的方向性、孤立系统熵增原理、㶲、制冷系数、热泵系数、水蒸气临界点、喷管的选择、临界压力比、节流、多级压气机的最佳中间压力、压气机的等熵效率、朗肯循环、再热循环、抽汽回热循环、热电联产、燃气轮机循环、燃气蒸汽联合循环、回热度、汽轮机相对内效率等等。

2．理想气体计算：理想气体的状态方程、比热容、热力学能、焓、熵的计算；理想气体热力过程计算；压气机计算；喷管计算。

3.水蒸汽计算水蒸汽的热力学能、焓、熵、干度，水蒸气的热力过程计算。

4．热力循环计算：卡诺循环、朗肯循环、再热循环、抽汽回热循环、热电联产、燃气轮机循环、燃气-蒸汽联合循环等的计算。

三、考试的题型简答题、计算题、分析题等。

四、参考书目王修彦：《工程热力学》，机械工业出版社沈维道童钧耕：《工程热力学》，高等教育出版社等《传热学》部分一、考试的总体要求掌握热能传递的基本规律和基本理论；能够应用工程数学知识建立传热问题的物理模型、并进行解析分析；具有利用传热学知识解决、分析工程实际问题的能力；对热工测试方法具有初步了解。

二、考试的内容1. 热传导导热基本定律；导热微分方程及其定解条件；单层、多层平壁和圆筒壁的稳态导热温度分布及导热量的计算；稳态导热热阻；肋效率、等截面直肋的稳态导热分析方法。

非稳态导热的集总参数分析法；一维非稳态导热问题的分析解及其讨论；半无限大物体的非稳态导热；简单形状物体二维和三维导热问题的计算方法。

流体力学课程自学辅导资料二○○八年十月教材：工程流体力学教材编者：孔珑出版社：中国电力出版社出版时间：2007年注：期中（第10周左右）将前半部分测验作业寄给班主任，期末面授时将后半部分测验作业直接交给任课教师。

总成绩中，作业占15分。

第一章绪论一、本章的核心、重点及前后联系（一）本章的核心流体力学的研究内容和研究方法（二）本章重点流体力学的研究内容和研究方法（三）本章前后联系为本书的其它章节内容做一介绍二、本章的基本概念、难点及学习方法指导（一）本章的基本概念研究内容：是力学的一个独立分支，是一门研究流体的平衡和运动规律及其实际应用的技术科学。

研究速度分布、压强分布、能量损失及作用力。

研究方法：理论分析、实验研究、数值计算（二）本章难点及学习方法指导流体力学研究内容三、典型例题分析（略）四、思考题、习题及习题解答（一）思考题、习题（略）（二）习题解答（只解答难题）（略）第二章流体及其物理性质一、本章的核心、重点及前后联系（一）本章的核心1、流体的几个性质2、流体的几个物理模型3、作用在流体上的力（二）本章重点1、流体的压缩性、粘性2、连续介质模型、不可压缩流体模型、理想流体模型3、作用在流体上的力：表面力和质量力（三）本章前后联系为本书的其它章节建立物理模型二、本章的基本概念、难点及学习方法指导（一）本章的基本概念1、流体力学定义：受任何微小剪切力都能连续变形的物质特征：流动性2、连续介质模型：（1）宏观上无限小（2）微观上足够大（3）有确定物理量连续介质假设(continuum/continuous medium model)：把流体视为没有间隙地充满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：f =f(t,x,y,z)。

特例：分子的自由行程和所涉及的最小有效尺寸可以相比拟时，如火箭在高空非常稀薄的空气中以及高真空技术3、压缩性：一定温度下、压强增加体积缩小的性质4、膨胀性：一定压强下、温度升高体积增大的性质5、不可压缩流体模型：通常情况下液体流速不高、压强变化小气体6、粘性：在运动的状态下，流体所产生的抵抗剪切变形的性质影响粘性的主要因素：流体种类、温度和压强7、牛顿流体：牛顿内摩擦定律和牛顿流体8、理想流体模型：粘度为09、作用在流体上的力：表面力和质量力（二）本章难点及学习方法指导1、流体的力学定义2、不可压缩流体模型3、理想流体模型三、典型例题分析1、P8. 例2-12、P14例2-4四、思考题、习题及习题解答（一）思考题、习题2-1、2-3、2-14（二）习题解答（只解答难题）（略）第三章流体静力学一、本章的核心、重点及前后联系（一）本章的核心流体静压强分布及作用在平面和曲面上的力（二）本章重点1、流体静压强特性2、流体静力学基本方程及其物理和几何意义3、液体相对平衡时压强分布及工程应用4、静止液体作用在平板上总压力大小和位置5、静止液体作用在曲面上总压力，压力体（三）本章前后联系流体静力学是力学的基础知识，最基本内容二、本章的基本概念、难点及学习方法指导（一）本章的基本概念1、流体静压强特性：方向沿作用面内法线方向，大小和作用面方位无关2、等压面：压强相等的点组成的面3、流体静力学基本方程及其物理和几何意义：水头、测压管水头、压强势能、重力势能4、帕斯卡原理、液柱式测压计5、液体相对平衡时压强分布及工程应用：离心式泵与风机、离心铸造机工作原理6、静止液体作用在平板上总压力大小和位置7、静止液体作用在曲面上总压力，压力体（二）本章难点及学习方法指导1、液体相对平衡时压强分布及工程应用：离心式泵与风机、离心铸造机工作原理2、静止液体作用在平板上总压力大小和位置3、静止液体作用在曲面上总压力，压力体三、典型例题分析1、P30. 例3-22、P37. 例3-63、P40. 例3-7四、思考题、习题及习题解答（一）思考题、习题1.相对平衡的流体的等压面是否为水平面？为什么？什么条件下的等压面是水平面？2.压力表和测压计上测得的压强是绝对压强还是相对压强 ？3、圆筒,H0=0.7m,R=0.4m, V=0.25m3, ω=10rad/s,中心开孔,顶盖m=5kg 。

一、名词解释。

1、雷诺数：是反应流体流动状态的数，雷诺数的大小反应了流体流动时，流体质点惯性力和粘性力的对比关系。

2、流线：流场中，在某一时刻，给点的切线方向与通过该点的流体质点的刘速方向重合的空间曲线称为流线。

3、压力体：压力体是指三个面所封闭的流体体积，即底面是受压曲面，顶面是受压曲面边界线封闭的面积在自由面或者其延长面上的投影面，中间是通过受压曲面边界线所作的铅直投影面。

4、牛顿流体：把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。

5、欧拉法：研究流体力学的一种方法，是指通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法。

6、拉格朗日法：通过描述每一质点的运动达到了解流体运动的方法称为拉格朗日法。

7、自由紊流射流：当气体自孔口、管嘴或条缝以紊流的形式向自由空间喷射时，形成的流动即为自由紊流射流。

8、流场：充满流体的空间。

9、无旋流动：流动微团的旋转角速度为零的流动。

10、有旋流动：运动流体微团的旋转角速度不全为零的流动。

11、自由射流：气体自孔口或条缝向无限空间喷射所形成的流动。

12、稳定流动：流体流动过程与时间无关的流动。

13、不可压缩流体：流体密度不随温度与流动过程而变化的液体。

14、驻点：流体绕流物体迎流方向速度为零的点。

15、流体动力粘滞系数u：表征单位速度梯度作用下的切应力，反映了粘滞的动力性质。

16、压力管路的定义。

---凡是液流充满全管在一定压差下流动的管路都称为压力管路。

17、作用水头的定义。

----任意断面处水的能量，等于比能除以。

含位置、压力水头和速度水头。

单位为m。

18、层流：当流体运动规则，各部分分层流动互不掺混，流体质点的迹线是光滑的，而且流场稳定时，此种流动形态称为层流。

19、湍流：当流体运动极不规则，各部分流体相互剧烈掺混，流体质点的迹线杂乱无章，流场极不稳定时。

此种流动形态称为“湍流”。

20、表面张力：液体表面任意两个相邻部分之间的垂直与它们的分界线的相互作用的拉力。

东北大学15年9月《工程流体力学》考前复习题一、判断题1．流体质点是指宏观上足够小，而微观上又足够大的流体微团。

（T）2．液体的粘性随温度的升高而增大。

（F）3．气体的粘性随温度的升高而减小。

（F）4．牛顿流体的粘性切应力与速度梯度，即角变形速率成正比。

（T）5．静止的流体只能承受压应力。

（T）6．在描述流体运动中欧拉法没有直接给出流体质点的运动轨迹。

（T）7．定常流动，流线与迹线重合。

（T）8．应用总流伯努利方程解题时，两个断面间一定是缓变流，方程才成立。

（F）9．由于流体粘性的存在和影响，使流体呈现两种不同的流态，就是层流和紊流。

（T）10．雷诺数是表征重力与惯性力的比值。

（F）11．静止的流体中任意一点的各个方向的压强值均相等。

（T）12．静止液体的等压面一定是一个水平面。

（T）13．大气层中的压强与密度、温度的变化有关而且受季节、气候等因素的影响。

（T）14．压力体的体积表示一个数学积分，与压力体内是否有气体无关。

（T）15．理想流体的运动可分为有旋流动和无旋流动两种类型。

（T）16．不可压缩流体的无旋流动由于存在速度势和流函数，故又称为位势流动。

（T）17．如果流场中若干流体微团无绕自身轴线旋转运动，刚称为无旋流动。

（F）18．如果任一条封闭曲线上的速度环量皆为零，则此区域内的流动必为无旋流动。

（T）19．不可压缩流体中的，速度势函数满足拉普拉斯方程，速度势函数是调和函数。

（T）20．在位势流场中，任意曲线上的速度环量等于曲线两端点上速度势函数值之差，而与曲线形状无关。

（T）二、填空题1．液体的动力粘性系数随温度的升高而减小，牛顿流体是指切应力与速度梯度成正比的流体。

2．欧拉法中，流体的加速度包括时变加速度和位变加速度两种，如果流场中时变加速度为零，则称流动为定常流动，否则，流动称为非定常流动。

3．雷诺实验揭示了流体流动存在层流和紊流两种流态，并可用雷诺数来判别流态。

4．一般管路中的损失，是由沿程损失和局部损失两部分构成，在定常流动中，沿程水头损失与流速的平方成正，所谓的长管是指局部损失比沿程损失小得多，可以忽略不计。