自考流体力学复习要点(名词简答)+(简答题)+(填空题)
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流体力学自考试题及答案一、选择题(每题2分,共10分)1. 流体力学中的“流体”是指:A. 气体B. 液体C. 气体和液体D. 固体答案:C2. 流体静力学基本方程中,流体的压强与哪些因素有关?A. 流体的密度B. 重力加速度C. 流体的深度D. 所有以上因素答案:D3. 流体的连续性方程在无源无汇的情况下,描述了流体的什么特性?A. 质量守恒B. 动量守恒C. 能量守恒D. 角动量守恒答案:A4. 雷诺数(Re)是用来描述流体流动的哪种特性?A. 压缩性B. 粘性C. 惯性力与粘性力的比值D. 表面张力答案:C5. 在理想流体的伯努利方程中,总能量线保持不变,这里的总能量包括:A. 动能B. 势能C. 内能D. 所有以上能量答案:D二、填空题(每题2分,共10分)6. 流体力学中的粘性力是由________引起的。
答案:分子间的吸引力和分子的热运动7. 流体的压缩性是指流体在压力作用下体积发生改变的能力,通常用________来表示。
答案:体积模量8. 在流体力学中,流线是用来描述流体运动的线,它具有________和________的特点。
答案:处处与速度方向相同;流线上任意两点间没有流体的流动9. 流体的粘性会导致能量损失,这种能量损失通常表现为________。
答案:摩擦阻力10. 流体在管道中流动时,如果流速增加,则根据连续性方程,管道的截面积会________。
答案:减小三、简答题(每题10分,共20分)11. 简述流体力学中的能量守恒定律。
答案:在流体力学中,能量守恒定律表明,对于一个封闭系统,流体的总能量(包括内能、动能和势能)在没有外力做功的情况下,其总量是守恒的。
即使在流体流动过程中,能量可能会在不同的形式之间转换,但总能量保持不变。
12. 解释什么是流体的表面张力,并说明它对小液滴形状的影响。
答案:表面张力是作用在液体表面的力,它使得液体表面积趋于最小化。
这种力是由液体分子间的相互吸引力引起的,特别是在液体与气体接触的表面。
自考流体力学试题及答案一、选择题(每题2分,共10分)1. 流体力学中,流体的粘性系数与下列哪项无关?A. 温度B. 压力C. 流体类型D. 流速答案:B2. 在不可压缩流体的稳定流动中,连续性方程表明了哪个物理量是守恒的?A. 质量B. 动量C. 能量D. 压力答案:A3. 根据伯努利方程,下列哪项不是影响流体总能量的因素?A. 压力能B. 动能C. 位置能D. 温度答案:D4. 在流体力学中,雷诺数是用来描述什么的?A. 流体的密度B. 流体的粘性C. 流体流动的层流和湍流状态D. 流体的压缩性答案:C5. 流体静力学中,流体的压力与哪些因素有关?A. 深度B. 密度C. 加速度D. A和B答案:D二、填空题(每题2分,共10分)6. 流体力学中的纳维-斯托克斯方程是描述___________的基本方程。
答案:流体运动7. 在管道中,流体的流速与管道半径成___________关系。
答案:反比8. 流体的粘性可以通过___________实验来测定。
答案:库埃特9. 流体力学中的边界层厚度是随着距离固体表面的增加而___________的。
答案:增加10. 根据达西定律,通过多孔介质的流量与压力梯度成正比,比例常数称为___________。
答案:渗透率三、简答题(每题10分,共20分)11. 简述流体力学中的能量守恒定律。
答案:在流体力学中,能量守恒定律表明在一个封闭系统中,能量既不能被创造也不能被消灭,只能从一种形式转换为另一种形式。
在流体流动过程中,能量守恒定律通常体现为流体的总能量(包括内能、动能和势能)在没有外力做功和热量交换的情况下保持不变。
12. 解释什么是流体力学中的湍流,并给出湍流的一些特征。
答案:湍流是流体流动的一种状态,其中流体以一种看似无序和混乱的方式运动,具有高度的局部涡旋和混合。
湍流的特征包括:流体速度的随机波动、流动方向的不规则变化、较高的能量耗散率以及对流体流动的控制和预测带来困难。
《流体力学》复习提纲《流体力学》2017复习提纲1. 考试题型(1)判断题(15分,15小题,每小题1分)(2)选择题(20分,10小题,每题2分)(3)填空题(20分,20个空,每空1分)(4)简答题(30分,5小题,每小题7分)(5)计算题(10分,1小题)2.自带计算器等文具,考试过程中不允许借用计算器等文具,3.考试过程中不允许上卫生间;第一章绪论1.流体力学研究内容、研究方法2.流体、流体质点的定义3.流体的连续性假设4.作用在流体上力分质量力(重力、惯性力、离心力)、表面力(压应力、切应力、摩擦力)5.流体的比体积、相对密度、压缩性、膨胀性、不可压缩流体、汽化压强的定义6.粘性、粘性切应力、速度梯度的定义;粘度的分类和单位7. 牛顿内摩擦定律的公式及应用(例题1-1)8.牛顿流体、非牛顿流体的定义和举例;9.粘性流体和理想流体的定义第二章流体静力学1.液体平衡的定义、特性和分类。
2.流体静压强的定义、2个基本特性(方向,各向同性)3.欧拉平衡微分方程(★)和适用条件(式2-1a、b、c,式2-3,适用于绝对静止状态和相对静止状态,适用于可压缩流体和不可压缩流体。
)4. 质量力势函数的定义,及与压强差的关系(式2-5★)5. 等压面的定义和性质6. 流体静力学基本方程(★,式2-8a、b)及其物理意义(位置势能、压强势能、总势能)、几何意义(位置水头、压强水头、测压管水头)7. 不可压缩流体的静压强的计算公式(式2-9,★),帕斯卡定律(静压强传递定律)8. 静压强分布图定义9. 压强的分类:绝对压强(相对于绝对真空)、计示压强(相对于大气压,为负时称为真空度)10.压强的3种单位:应力单位Pa,液柱高单位(水柱高、汞柱高),大气压单位11. 常用的液柱式测压计的原理12. 国基标准大气压的定义13. 液体的相对平衡的定义(1)容器与液体一起作等加速α的直线运动,等压面(含自由液面)为一组斜平面族,a g;与水平面夹角为arctan(/)(2)容器与液体一起作等角速都ω的回转运动,等压面(含自由液面)为一组旋转抛物面;14. 平面上液体的总压力(1)作用在平面上的总压力F等于平面形心处的压强与面积的乘积(式2-14★)(2)压力中心的定义和求取。
流体力学自考试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 流体力学中的连续性方程描述的是流体的什么特性?A. 质量守恒B. 能量守恒C. 动量守恒D. 热力学第一定律答案:A2. 在流体力学中,流体的粘性系数与下列哪个因素有关?A. 温度B. 压力C. 流速D. 密度答案:A3. 流体的雷诺数是用来描述流体流动的哪种特性?A. 惯性力与粘性力的比值B. 重力与惯性力的比值C. 压力与重力的比值D. 粘性力与重力的比值答案:A4. 伯努利方程适用于哪种流体流动?A. 可压缩流体B. 不可压缩流体C. 层流D. 湍流答案:B5. 流体力学中的纳维-斯托克斯方程描述了流体的什么?A. 质量守恒B. 动量守恒C. 能量守恒D. 热力学第二定律答案:B6. 流体力学中的边界层理论主要用于解决什么问题?A. 流体的压缩性问题B. 流体的粘性问题C. 流体的热传导问题D. 流体的不可压缩性问题答案:B7. 流体力学中,流体的流速增加时,其压力会如何变化?A. 增加B. 减少C. 保持不变D. 先增加后减少答案:B8. 在流体力学中,流体的稳定性与哪些因素有关?A. 流速和密度B. 温度和压力C. 流速和粘性D. 密度和温度答案:C9. 流体力学中的涡流是如何产生的?A. 由于流体的不均匀性B. 由于流体的压缩性C. 由于流体的不可压缩性D. 由于流体的粘性答案:A10. 流体力学中的卡门涡街现象通常发生在什么情况下?A. 流体流过静止物体时B. 流体流过运动物体时C. 流体流过膨胀管道时D. 流体流过收缩管道时答案:B二、填空题(每题2分,共20分)1. 流体力学中的______定律描述了流体的不可压缩性。
答案:连续性2. 流体力学中的______数用来表征流体流动的层流与湍流状态。
答案:雷诺3. 流体力学中的______定理用于描述流体内部任意两点之间的压力差。
答案:伯努利4. 流体力学中的______方程是动量守恒定律在流体力学中的表现形式。
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、湿周:过流断面上流体与固体壁面接触的周界称为湿周。
8、恒定流动:流场中,流体流速及由流速决定的压强、粘性力、惯性力等也不随时间变化的流动。
9、附面层:粘性较小的流体在绕过物体运动时,其摩擦阻力主要发生在紧靠物体表面的一个流速梯度很大的流体薄层内,这个薄层即为附面层。
10、卡门涡街:当流体经绕流物体时,在绕流物后面发生附面层分离,形成旋涡,并交替释放出来,这种交替排列、有规则的旋涡组合称为卡门涡街。
11、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。
12、流场:充满流体的空间。
13、无旋流动:流动微团的旋转角速度为零的流动。
14、贴附现象:贴附现象的产生是由于靠近顶棚流速增大静压减少,而射流下部静压大,上下压差致使射流不得脱离顶棚。
15、有旋流动:运动流体微团的旋转角速度不全为零的流动。
16、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。
17、浓差或温差射流:射流介质本身浓度或温度与周围气体浓度或温度有差异所引起的射流。
18、音速:音速即声速,它是弱扰动波在介质中的传播速度。
19、稳定流动:流体流动过程与时间无关的流动。
20、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。
一、名词解释1.缓变过流断面、缓变流动缓变过流断面为流束或总流中与所有流线都相垂直的横断面。
流束内流线的夹角很小、流线的曲率半径很大,近乎平行直线的流动,称为缓变流。
2.流管与流束在流场中做一个不是流线的封闭周线,过该周线上的所有流线组成的管状表面称为流管。
充满流管的一束流体称为流束。
3.动能、动量修正系数动能修正系数是用来衡量过流断面上流速分布的均匀程度的;动量修正系数是用来修正实际流速和平均流速计算的动量通量的差别。
4.水力光滑管和水力粗糙管稳流完全感受不到管壁粗糙度的影响,流体好像在完全光滑的管子中流动一样。
这种情况的管内流动称作“光滑管”。
关闭的粗糙凸出部分有一部分或大部暴露在紊流区中,当流体流过凸出部分时,将产生漩涡,造成新的能量损失,管壁粗糙度将对紊流产生影响。
这种情况的关内紊流称作“粗糙管”。
5.等压面与压力体在流体中压强相等的点组成的面称为等压面。
压力提是一个数学概念,与该体积内有无液体或者是否充满液体无关,它是曲面和自由液面或者自由液面的延长面包容的体积。
6.系统与控制体所谓系统就是一群流体质点的集合。
控制体是为了研究问题方便起见所取的特定空间区域。
7.流线与迹线流线和极限都是流场中的曲线,并且方程的形式是相同的,但是,它们有着本质的区别,流线是流场中瞬时曲线,描述的是某一瞬时处在该曲线上的众多流体质点的运动方向;迹线则是和时间过程有关的曲线,描述的是一个流体质点在一段时间内由一点运动到另一点的轨迹。
8.断面平均流速与时间平均流速断面平均流速是一个假想的流速,假设过流断面上各点的流速均等于ω,这时通过该断面的流量应等于实际流速通过该断面的流量,此流速v称断面平均流速平均时间流动是实际的一段时间内流体轴向速度的平均值。
9.层流与紊流流线为直线,流体质点只有沿圆管轴向的运动,而没有径向运动,这种流动状态为层流。
流体质点不仅有轴向运动,也具有径向运动,处于一种无序的紊乱状态,此种流动状态为紊流。
第一章一、名词解释1.理想流体:没有粘性的流体2.惯性:是物体所具有的反抗改变原有运动状态的物理性质。
3.牛顿内摩擦力定律:流体内摩擦力T 的大小与液体性质有关,并与流速梯度和接触面A成正比而与接触面上的压力无关。
4.膨胀性:在压力不变条件下,流体温度升高时,其体积增大的性质。
5.收缩性:在温度不变条件下,流体在压强作用下,体积缩小的性质。
6.牛顿流体:遵循牛顿粘性定律得流体。
二、填空题1.流体的动力粘性系数,将随流体的(温度)改变而变化,但随流体的(压力)变化则不大。
2.动力粘度μ的国际单位是(s p a ⋅或帕·秒)物理单位是(达因·秒/厘米2或2/cm s dyn ⋅)。
3.运动粘度的国际单位是(米2/秒、s m /2),物理单位是(沱 )。
4.流体就是各个(质点)之间具有很大的(流动性)的连续介质。
5.理想流体是一种设想的没有(粘性)的流体,在流动时各层之间没有相互作用的(切应力),即没有(摩擦力)三、单选题1. 不考虑流体粘性的流体称( )流体。
AA 理想B 牛顿C 非牛顿D 实际2.温度升高时,空气的粘性( ) BA .变小B .变大C .不变D .不能确定3.运动粘度的单位是( ) BA .s/m 2B .m 2/sC .N ·m 2/sD .N ·s/m 24.与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是( ) CA .切应力与速度B .切应力与剪切变形C .切应力与剪切变形速度D .切应力与压强5.200℃体积为2.5m 3的水,当温度升至800℃时,其体积变化率为( ) C200℃时:1ρ=998.23kg/m 3; 800℃时: 2ρ=971.83kg/m 3A .2.16%B .1.28%C .2.64%D .3.08%6.温度升高时,水的粘性( )。
AA .变小B .变大C .不变D .不能确定2.[动力]粘度μ与运动粘度υ的关系为( )。
BA .υμρ=B .μυρ=C .ρυμ= D .μυ=P3.静止流体( )剪切应力。
流体力学简答题总结简答题1.什么是等压面?等压面有什么性质?压强相等的点组成的面。
性质:1)等压面与质量力正交。
2)质量力只有重力作用的流体的等压面是水平面。
3)等压面就是等势面。
4)自由液面和液体的交界面是等压面。
2.什么是绝对压强,什么是相对压强?绝对压强是以绝对真空为基准的压强,相对压强是以当地大气压强为基准的压强。
3.压力体的构成是什么?如何确定实压力体和虚压力体?压力体的构成1)曲面本身。
2)自由液面或自由液面的延长面。
3)曲面边缘向自由液面或自由液面的延长面所引的垂面。
确定实、虚压力体压力体与曲面本身相接处的部分如果有液体存在就是实压力体,压力方向向下;否则为需压力体,压力方向向上。
4.“恒定流与非恒定流”,“均匀流与非均匀流”,“渐变流与急变流”是如何定义的?(1)液体运动时,若任何空间点上所有的运动要素都不随时间而改变,这种水流称为恒定流。
若任何空间点上所有的运动要素随时间发生了变化,这种水流称为非恒定流。
(2)在恒定流中,液流同一流线上液体质点流速的大小和方向均沿程不变地流动,称为均匀流。
当流线上各质点的运动要素沿程发生变化,流线不是彼此平行的直线时,称为非均匀流。
(3)流线接近于平行直线的流动称为渐变流,流线的曲率较大,流线之间的夹角也较大的流动,称为急变流。
5.试用能量方程解释飞机的升力是如何产生的。
答:飞机机翼呈上凸下凹状,当空气流经机翼时,其上侧流速较大,压力较小;下侧流速较小压力较大,从而在机翼上下产生了一个压力差,此即为飞机的升力。
6.用伯努利能量方程解释为什么在炎热的夏天,当火车开动后,车厢里顿时会有风从车厢两侧吹进?答:当火车开动后,车厢内的空气获得一定的流速,该流速远大于火车周围的空气流速。
由伯努利方程Z P\Y V2\2g=C可知,越靠近车厢处,空气的压强就越小。
从而产生了一个指向车厢的压力差。
在此压力差的作用下,空气就经由车窗被吹进了车厢内。
7.总流能量方程的物理意义是什么?试说明方程中各项的物理意义?答:总流的能量方程表述为:Z1 P1\Y a1V12\2g=Z2.....它的物理意义是:水流只能从总机械能大的地方流向总机械能小的地方。
一、填 空 题1.流体力学中三个主要力学模型是(1)连续介质模型(2)不可压缩流体力学模型(3)无粘性流体力学模型。
2.在现实生活中可视为牛顿流体的有水和空气等。
3.流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。
它们的区别在于:前者是作用在 某一面积上的总压力;而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。
4.均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。
5.和液体相比,固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。
6.流体受压,体积缩小,密度增大的性质,称为流体的压缩性;流体受热,体积膨胀,密度减少的性质,称为流体的 热胀性。
7.压缩系数β的倒数称为流体的 弹性模量,以 E 来表示。
8.1工程大气压等于 98.07 千帕,等于10m 水柱高,等于735.6mm 汞柱高。
9.静止流体任一边界上压强的变化,将等值地传到其他各点(只要静止不被破坏),这就是水静压强等值传递 的帕斯卡定律。
10.流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。
11.液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。
12.静止非均质流体的水平面是等压面,等密面和等温面。
13.测压管是一根玻璃直管或U 形管,一端连接在需要测定的容器孔口上,另一端开口,直接和大气相通。
14.在微压计测量气体压强时,其倾角为︒=30α,测得20l =cm 则h=10cm 。
15.作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力z P 等于其压力体内的水重。
16.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。
17.通过描述每一质点的运动来研究流体运动的方法称为拉格朗日法。
18.流线不能相交(驻点处除外),也不能是折线,因为流场内任一固定点在同一瞬间只能有一个速度向量 ,流线只能是一条光滑的 曲线或直线。
19.静压、动压和位压之和以z p 表示,称为总压。
20.液体质点的运动是极不规则的,各部分流体相互剧烈掺混,这种流动状态称为 紊流。
21.由紊流转变为层流的临界流速k v 小于由层流转变为紊流的临界流速kv ',其中k v '称为上临界速度,k v 称为下临界速度。
《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。
第一章绪论物质的三种形态:固体、液体和气体。
液体和气体统称为流体。
流体的基本特征:具有流动性。
所谓流动性,即流体在静止时不能承受剪切力,只要剪切力存在,流体就会流动。
流体无论静止或流动,都不能承受拉力。
连续介质假设:把流体当做是由密集质点构成的、内部无空隙的连续体。
质点:是指大小同所有流动空间相比微不足道,又含有大量分子,具有一定质量的流体微元。
作用在流体上的力按其作用方式可分为:表面力和质量力。
表面力:通过直接接触,作用在所取流体表面上的力(压力、摩擦力),在某一点用应力表示。
质量力:作用于流体的每个质点上且与流体质量成正比的力(重力、惯性力、引力),用单位质量力表示流体的主要物理性质:惯性、粘性、压缩性和膨胀性。
惯性:物体保持原有运动状态的性质,其大小用质量表示。
密度:单位体积的质量,粘性:是流体的内摩擦特性,或者是流体阻抗剪切变形速度的特性。
流体粘性大小用粘度度量,粘度包括动力粘度μ和运动粘度υ无粘性流体:指无粘性,即μ=0的流体。
不可压缩流体:指流体的每个质点在运动全过程中,密度不变化的流体。
压缩性:流体受压,分子间距减小,体积缩小的性质。
膨胀性:流体受热,分子间距增大,体积膨胀的性质。
压缩系数:在一定的温度下,增加单位压强,液体体积的相对减小值,,体积模量体膨胀系数:在一定的压强下,单位温升,液体体积的相对增加值,(简答)简述气体和液体粘度随压强和温度的变化趋势及不同的原因。
答:气体的粘度不受压强影响,液体的粘度受压强影响也很小;液体的粘度随温度升高而减小,气体的粘度却随温度升高而增大,其原因是:分子间的引力是液体粘性的主要因素,而分子热运动引起的动量交换是气体粘性的主要因素。
\第二章流体静力学绝对压强p abs:以没有气体分子存在的完全真空为基准起算的压强。
相对压强p:以当地大气压p a为基准起算的压强,各种压力表测得的压强为相对压强,相对压强又称为表压强或计示压强。
真空度p v:绝对压强小于当地大气压的数值。
测量压强做常用的仪器有:液柱式测压计和金属测压表。
液柱式测压计包括测压管、U形管测压计、倾斜式微圧计和压差计。
平面上静水总压力的计算方法有:图算法和解析法。
潜体:全部浸入液体中的物体。
浮体:部分浸入液体中的物体。
阿基米德原理:液体作用于潜体或浮体上的总压力,只有铅垂向上的浮力,大小等于所排开的液体重量,作用线通过潜体的几何中心。
(简答)试述静止流体中应力的特性。
答:(1)应力的方向沿作用面的内法线方向;(2)静压强的大小与作用面的方位无关。
流体平衡微分方程及物理意义:物理意义:在静止流体中,各点单位质量流体所受质量力与表面力相平衡。
等压面的概念、性质及连通器内等压面的判断:流体中压强相等的空间点构成的平面或曲面称为等压面。
其性质是:等压面与质量力正交。
在连通器内做水平面,若连通的一侧只有同一种液体,该平面就是等压面,否则不是等压面。
由液体静力学基本方程得到的结论(推论):(1)静压强的大小与液体的体积无关;(2)两点的压强差等于两点之间单位面积垂直液柱的重量;(3)在平衡状态下,液体内任一点压强的变化等值地传递到其他各点。
压力体的概念、界定方法和分类:积分⎰=Az VhdAz表示的几何体积称为压力体。
界定方法:设想取铅垂线沿曲面边缘平行移动一周,割出以自由液面或延伸面为上底、曲面本身为下底的柱体就是压力体。
分类:实压力体(Pz↓)、虚压力体(Pz↑)和压力体叠加。
第三章流体动力学基础描述流体运动的两种方法:拉格朗日法和欧拉法。
除个别质点的运动问题外,都应用欧拉法。
拉格朗日法:是以个别质点为研究对象,观察该质点在空间的运动,然后将每个质点的运动情况汇总,得到整个流体的运动。
质点的运动参数是起始坐标和时间变量t的连续函数。
欧拉法:是以整个流动空间为研究对象,观察不同时刻各空间点上流体质点的运动,然后将每个时刻的情况汇总起来,描述整个运动。
空间点的物理量是空间坐标)和时间变量t的连续函数。
恒定流:各空间点上的运动参数都不随时间变化的流动。
非恒定流:各空间点上的运动参数随时间变化的流动。
一(二、三)元流:流体流动时各空间点上的运动参数是一(二、三)个空间坐标和时间变量的连续函数。
均匀流:流线是平行直线的流动。
非均匀流:流线不是平行直线的流动。
流线:表示某时刻流动方向的曲线,曲线上各质点的速度矢量都与该曲线相切。
迹线:流体质点在一段时间内的运动轨迹。
流管:某时刻,在流场内任意做一封闭曲线,过曲线上各点做流线,所构成的管状曲面。
流束:充满流体的流管。
过流断面:与所有流线正交的横断面。
元流:过流断面无限小的流束,断面上各点的运动参数均相同。
总流:过流断面为有限大小的流束,断面上各点的运动参数不相同。
流量:单位时间内通过某一过流断面的流体量。
以体积计为体积流量,简称流量;以质量计为质量流量;以重量计为重量流量非均匀渐变流:在非均匀流中流线近似于平行直线的流动。
水头线:总流或元流沿程能量变化的几何图示。
水力坡度:单位流程内的水头损失。
(简答)流线有哪些主要性质?流线和迹线有无重合的情况?答:流线性质:(1)在恒定流中,流线的形状和位置不随时间变化;(2)在同一时刻,一般情况下流线不能相交或转折。
在恒定流中流线与迹线重合,非恒定流中一般情况下两者不重合,但当速度方向不随时间变化只是速度大小随时间变化时,两者仍重合。
试述流动分类:(1)根据运动参数是否随时间变化,分为恒定流和非恒定流;(2)根据运动参数与空间坐标的关系,分为一元流、二元流和三元流;(3)根据流线是否平行,分为均匀流和非均匀流。
不可压缩流体的连续性微分方程:不可压缩流体运动必须满足该方程。
第四章流动阻力和水头损失流动阻力:粘性流体运动时,流体内部流层之间存在相互作用的摩擦力,在边界变化处存在集中阻力,这两类力做功使机械能减少,这两类力称为流动阻力。
沿程阻力:在边界无变化的均匀流段上产生的流动阻力。
局部阻力:在边界急剧变化处产生的流动阻力。
水头损失:单位重量流体平均的机械能损失。
沿程水头损失fh:由沿程阻力做功引起的水头损失。
局部水头损失jh:由局部阻力做功引起的水头损失。
层流:流速较小时,水一层套着一层呈层状流动,各层质点互不混掺的流态。
紊流(湍流):流速较大时,各层质点运动轨迹极不规则,相互混掺的流态。
水力半径R:过流断面面积与湿周的比值。
紊流脉动:紊流各层质点相互掺混,无规则运动,导致其物理量也随之无规则变化的现象。
瞬时流速u:某一空间点的实际流速,在紊流流态下随时间脉动,时均流速u:某一空间点的瞬时流速在时段T内的时间平均值,脉动流速u′:瞬时流速与时均流速的波动值。
断面平均流速ν:过流断面上各点流速的断面平均值,粘性底层:仅靠壁面存在一个粘性剪应力起控制作用的薄层。
紊流剪应力包括:粘性剪应力和附加剪应力紊流流速分布一般表达式:,该公式适用于除粘性底层以外的整个过流断面。
当量粗糙:是以工业管道紊流粗糙区实测的λ值代入尼古拉兹粗糙圆管公式反算得出的粗糙高度k s。
当量直径d e:把水力半径相等的圆管直径定义为非圆管的当量直径边界层:考虑粘性影响的薄流层。
绕流阻力D:流体绕物体流动,平行于来流方向上的力,包括摩擦阻力和压差阻力,造成局部水头损失的原因:主流脱离边壁,漩涡区的形成。
边界层的特征:边界层内流速梯度很大,考虑粘性影响;以外流速梯度约为0,相当于无粘性流体的运动。
第五章孔口、管嘴出流和有压管流孔口出流:在容器壁上开孔,水经孔口流出的水力现象。
其水头损失只考虑局部水头损失jh。
薄壁孔口:孔口出流时,水流与孔壁仅在一条周线上接触,壁厚对水流无影响的孔口。
自由出流:水由孔口流入大气的水力现象。
淹没出流:水由孔口直接流入另一部分水体的水力现象。
管嘴出流:在孔口上对接3-4倍孔径的短管,水通过短管并在出口断面满管流动的水力现象。
有压管流:流体沿管道满管流动的水力现象。
短管:沿程水头损失和局部水头损失所占比重相当,两者都不能忽略的管道。
长管:以沿程水头损失为主,局部水头损失和流速水头所占比例很小,可以忽略或按沿程水头损失的某一百分比估算的管道。
简单管道:沿程直径和流量都不变化的管道。
串联管道:由直径不同的管段顺序连接起来的管道。
并联管道:在两节点之间并联两根或两根以上的管道。
水击(水锤):在有压管道中,由于某种原因,使水流速度突然发生变化,同时引起压强大幅度波动的现象。
直接水击:阀门关闭时间小于一个相长,最早发出的水击波的反射波回到阀门之前,阀门已全关闭,此时阀门处的水击压强与瞬时关闭相同。
间接水击:阀门关闭时间大于一个相长),最早发出的水击波的反射波回到阀门之时,阀门还未完全关闭,此时阀门处正负水击波相叠加,使阀门处的水击压强小于直接水击压强。
(简答)孔口、管嘴出流和有压管流各自的水力特点是:(1)孔口、管嘴出流只有局部水头损失,不计沿程水头损失,jwhh=;(2)短管的局部水头损失和沿程水头损失都要计入,;(3)长管的局部水头损失和流速水头的总和同沿程水头损失相比很小,按沿程水头损失的某一百分数估算过忽略不计。
管嘴出流收缩断面的真空高度:,相当于把孔口的作用水头增大75%,因此在相同的作用水头下,同样开口面积,管嘴的过流能力是孔口过流能力的1.32倍。
第六章明渠流动明渠流动:水流的部分周界与大气接触,具有自由表面的流动。
又称为无压流。
明渠流动的特点:重力作用、底坡影响、水深可变。
底坡:底线沿流程单位长度的降低值。
底坡类型:i>0,为正底坡或顺坡;i=0,为平底坡;i<0,为反底坡或逆坡。
渠道类型:棱柱形渠道和非棱柱形渠道。
棱柱形渠道:断面形状、尺寸沿程不变的长直渠道。
非棱柱形渠道:断面形状、尺寸沿程有变化的渠道。
明渠均匀流:流线为平行直线的明渠水流,是具有自由表面的等深、等速流。
正常水深h0:明渠均匀流的水深。
水力最优断面:当i、n和A一定,湿周最小而流量最大的断面。
无压圆管:圆形断面不满管流的长管道。
水力最优充满度:在满流之前,输水能力达到最大值时相应的充满度。
缓流:对于底坡平缓的渠道或河道,水流流动缓慢,遇到障碍物,障碍物前水面壅高,且壅高水位向上游传播。
急流:对于底坡较陡的渠道或河道,以及瀑布险滩,水流流动较快,遇到障碍物后,水面隆起越过,上游水面不壅高,障碍物对上游来流无影响。
弗劳德数:明渠流速与临界流速的比值,。
断面单位能量:相对于通过该断面最低点的基准面的机械能, 临界水深h c :断面单位能量最小时对应的水深。
临界底坡i c :正常水深正好等于该流量下的临界水深时相应的渠道底坡。
正底坡或顺坡类型:i<i c ,为缓坡; i=i c ,为临界坡;i>i c ,为急坡或陡坡。
水跃:明渠水流从急流状态过渡到缓流状态时水面骤然跃起的急变流现象。