流体力学-有旋流动和有势流动
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一、简答题1.缓变过流断面、缓变流动过流断面在流束或总流中与所有流线都相垂直的横断面。
缓变流动若某过流断面上的流线几乎是相互平行的直线,则此过流断面称为缓变断面,过流断面上的流动称为缓变流动。
2.流管与流束流管在流场中任取一封闭曲线l(非流线),过曲线上各点做流线,所有这些流线构成一管状曲面,称为流管。
流束在流场中取一非流面的曲面S,则过曲面上各点所作流线的总和,称为流束。
3.动能、动量修正系数动能修正因数用真实流速计算的动能与平均流速计算的动能间的比值。
动量修正因数用真实流速计算的动量与以平均流速计算的动量间的比值。
4.水力光滑管和水力粗糙管△:管壁绝对粗糙度,δ:粘性底层厚度。
当δ>△时,管壁的粗糙突出部分完全淹没在粘性地层中。
此时,粘性底层以外的紊流区域完全不受管壁粗糙度的影响,流体就好像在理想的完全光滑管中流动,这种情况的管内紊流流动称为“水力光滑管”或简称为“光滑管”。
当δ<△时,管壁的粗糙突起有一部分或大部分暴露在紊流区内。
此时,紊流区中的流体流过管壁粗糙突出部分时将会引起漩涡,造成附加的能量损失,即管壁粗糙度对紊流流动产生影响,这种情况的管内紊流流动称为“水力粗糙管”或简称为“粗糙管”。
5.等压面与压力体等压面在充满平衡流体的空间,连接压强相等的各点所组成的面称为等压面。
等压面有三个特性:等压面就是等势面;等压面与质量力垂直;两种混容的流体分界面为等压面。
压力体由所探究的曲面,通过曲面周界所作的垂直柱面和流体的自由表面(或其延伸面)所围成的封闭体积叫做压力体。
6.系统与控制体系统有限体积的流体质点的集合称为系统。
(不管流体怎样运动,且运动中系统的表面可以不断变形,但流体质点的集合不变,所含有的质量不变。
)控制体取流场中某一确定的空间区域,这个空间区域称为控制体。
(控制体的周界称为控制面。
)7.流线与迹线迹线 流体质点运动的轨迹。
流线 某瞬时在流场中所作的一条空间曲线,该瞬时位于曲线上各点的流体质点的速度在该点与曲线相切。
三、简答题1、 稳定流动及不稳定流动。
---在流场中流体质点通过空间点时所有的运动要素都不随时间改变,这种流动称为稳定流;反之,通过空间点处得流体质点运动要素的全部或局部要素随时间改变,这种流动叫不稳定流。
2、 产生流动阻力的原因。
---外因:水力半径的大小;管路长度的大小;管壁粗糙度的大小。
内因:流体流动中永远存在质点的摩擦和撞击现象,质点摩擦所表现的粘性,以及质点发生撞击引起运动速度变化表现的惯性,才是流动阻力产生的根本原因。
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?---不是固定不变的。
通过层流边层厚度及管壁粗糙度值的大小进展比拟。
水力粗糙管。
水力光滑管;∆<∆>δδ5、 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可以近似看作连续的,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构造,而用一组偏微分方程来表达宏观物理量〔如质量,数度,压力等〕。
这些方程包括描述介质性质的方程和根本的物理定律,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达式为〔22222212111122z g v a p h g v a p z +++=++-γγ〕,其适用条件是稳定流,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。
8、 因次分析方法的根本原理。
---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一样,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。
流体力学概念总结1.连续介质模型:在流体力学的研究中,将实际由分子组成的结构用流体微元代替。
流体微元有足够数量的分子,连续充满它所占据的空间,这就是连续介质模型。
2.质量力:处于某种力场中的流体,所有质点均受有与质量成正比的力,这个力称为质量力。
3.表面力:指作用在所研究流体外表面上与表面积大小成正比的力。
4.流体的相对密度:某均质流体的质量与4℃同体积纯水的质量的比称为该流体的相对密度。
5.体胀系数:当压强不变而流体温度变化1K时,其体积的相对变化率,以α表示。
6.压缩率:当流体保持温度不变,所受压强改变时,其体积的相对变化率。
7.粘性:当流体在外力作用下,流体微元间出现相对运动时,随之产生阻碍流体层间相对运动的内摩擦力,流体产生内摩擦力的这种性质称为粘性。
8.动力粘度:单位速度梯度时内摩擦力的大小μ=τ∕(dv∕dh)9.运动粘度:动力粘度和流体密度的比值。
υ=μ/ρ10.恩氏粘度:被测液体与水粘度的比较值。
11.理想流体:一种假想的没有粘性的流体。
12.牛顿流体:在流体力学的研究中,凡切应力与速度梯度成线性关系,即服从牛顿内摩擦定律的流体,称为牛顿流体。
13.表面张力:引起液体自由表面欲成球形的收缩趋势的力称为表面张力。
14.静压强:当流体处于绝对静止或相对静止状态时,流体中的压强称为流体静压强。
15.有势质量力:质量力所做的功只与起点和终点的位置有关,这样的质量力称为有势质量力。
16.力的势函数:某函数对相应坐标的偏导数,等于单位质量力在相应坐标轴上的投影,该函数称为力的势函数。
17.等压面:在充满平衡流体的空间,连接压强相等的各点所组成的面称等压面。
18.压力体:由所研究的曲面,通过曲面周界所作的垂直柱面和流体的自由表面(或其延伸面)所围成的封闭体积叫做压力体。
19.实压力体:当所讨论的流体作用面为压力体的内表面时,称该压力体为实压力体。
20.虚压力体:当所讨论的流体作用面为压力体的外表面时,称该压力体为虚压力体。
流体连续介质模型:可以认为流体内的每一点都被确定的流体质点所占据,其中并无间隙,于是流体的任一物理参数()都可以表示为空间坐标跟时间的连续函数(),而且是连续可微函数,这就是流体连续介质假说,即流体连续介质模型。
流体的力学特性1,流动性:流体没有固定的形状,其形状取决于限制它的固体边界,流体在受到很小的切应力时,就要发生连续的变形,直到切应力消失为止。
2,可压缩性:流体不仅形状容易发生变化,而且在压力作用下体积也会发生变化。
3,粘滞性:流体在受到外部剪切力作用发生连续变形,即流动的过程中,其内部相应要发生对变形的抵抗,并以内摩擦的形式表现出来,运动一单停止,内摩擦即消失。
牛顿剪切定律:流体层之间单位面积的内摩擦力与流体变形速率(速度梯度)成正比()无滑移条件:流体与固体壁面之间不存在相对滑动,即固体壁面上的流体速度与固体壁面速度相同,在静止的固体壁面上,流体速度为零。
理想流体:及粘度()的流体,或称为无黏流体表面张力:对于与气体接触的液体表面,由于表面两侧分子引力作用的不平衡,会是液体表面处于张紧状态,即液体表面承受有拉伸力,液体表面承受的这种拉伸力称为表面张力。
表面张力系数:液体表面单位长度流体线上的拉伸力称为表面张力系数,通常用希腊字母()表示,单位()毛细现象:如果将直径很小的两只玻璃管分别插入水和水银中,管内外的液位将有明显的高度差,这种现象称为毛细现象,毛细现象是由液体对固体表面的润湿效应和液体表面张力所决定的一种现象。
毛细现象液面上升高度()牛顿流体:有一大类流体,他们在平行层状流动条件下,其切应力()与速度梯度()表现出线性关系,这类流体被称为牛顿型流体,简称牛顿流体。
描述流体运动的两种方法1,拉格朗日法:通过研究流体场中单个质点的运动规律,进而研究流体的整体运动规律,这一种方法称为拉格朗日法2,欧拉法:通过研究流体场中某一空间点的流体运动规律,进而研究流体的整体运动规律,这一种方法称为欧拉法迹线:流体质点的运动轨迹线曲线称为迹线流线:流线是任意时刻流场中存在的一条曲线,该曲线上流体质点的速度方向与其所在点处曲线的切线方向一致。