工程流体力学复习题

工程流体力学一、名词解释马赫数：气流速度与当地速度之比。

牛顿流体：符合切应力与速度梯度成正比关系的流体。

非牛顿流体：不符合切应力与速度梯度成正比关系的流体。

理想流体：可以忽略黏性的流体。

拉格朗日法：研究某一选定的流体质点的位置、速度、等物理量随时间变化的规律。

欧拉法：研究空间每一点上流体的物理量随时间的变化。

流线：在流场中一条空间曲线。

迹线：流场中某一流体质点在一段时间内运动的轨迹。

水力半径：过流断面面积与湿周之比。

简单管路：管路直径不变，没有支管分出的管路。

直接水击与间接水击：假定阀门全部关闭，需要的时间为TS则定义TS小于TE为直接水击，当TS>TE 时，定义为间接水击。

水击现象：压强突变使管壁产生振动，并伴有似锤击之声的现象。

声速：微弱扰动波在气体中的传播速度。

流体：在任何微小剪切力的持续作用下，能够产生连续变躏形的物质。

流体质点：指微观充分大，宏观充分小的分子团。

连续介质假设：流体由连续分布的流体质点组成，质点与质点之间无间隙。

（这样使流体的物理量是空间坐标及时间的连续函数）。

流体的膨胀性：在一定压力下，流体体积随温度升高而增大的性质。

流体的压缩性：一定温度下，流体的体积随压强的增大而减少的性质。

黏性：流体质点之间发生相对运动时产生切向力的性质。

表面力：由相邻流体或其他物体通过接触面直接施加在流体表面的力（压力、表面张力）质量力：作用在流体的每一质点上，其大小与流体质量成正比的力（电磁力）。

绝对压强：以绝对真空为零点计量的压强。

边界层：在固体表面与气流流动之间存在的流体薄层内沿固体壁面的法向方向流体速度由零迅速扩大形成很大的速度梯度，这个流体薄层即为边界层！长管：以沿程损失为主，速度水头与局部损失可忽略不计的管道。

简单管路：管路直径不变，没有支管分出的管路。

并联管路：几条简单的管路或串联管路的入口端与出口端分别连接在一起的的管路。

串联管路：即由几段不同管路径的简单管路串联而成。

直接水击：当水击波从管道进口返回阀门时，若阀门关闭所发生的水击。

压缩性：在一定温度下，流体体积随压强增大而减小的性质称为流体的压缩性。

水力光滑管：粘性底层完全淹没了管壁的粗糙凸出部分，粗糙度的大小对粘性底层以外的紊流区域完全没有影响，流体好像在完全光滑的管中流动一样，此时管道称为水力光滑管。

拉格朗日法：以流体质点为研究对象，研究质点的位置、速度等物理量随时间变化规律，得到某一流体质点在一段时间内运动的全部历史过程。

而在给定时间内，综合所有流体质点运动，即可得到整个流体运动规律。

牛顿流体：符合牛顿内摩擦定律的流体。

理想流体：忽略粘性的流体。

简单管路：管路直径不变，没有支管分出的管路。

水击现象：在有管路内，使管壁产生振动并伴有锤击之声，并以压力波的形式在整个管长范围传播的现象。

水力半径：过流断面面积与相应湿周之比二、简答题流体静压强具有以下两个基本特性：（1）流体静压强垂直指向作用面；（2）流体静压强的大小只是空间坐标的函数与作用面无关对等压面分析得出结论。

对等压面分析得出结论：（1）因为自由表面是水平面，所以自由表面是等压面，对与大气相通的容器，自由表面的压强为大气压强。

（2）因为两种液体的交界面是水平面所以两种液体的交界面为等压面。

流体力学中，系统具有下列特点：(1) 系统始终由确定的流体质点组成；(2) 系统与周围的流体没有质量交换；(3) 系统的体积和形状可以随时间改变；(4) 系统和外界可以有动量或能量交换。

控制体的特点：（1）从流场中取出某一固定的空间体积，该体积为控制体;（2）控制体的边界称为控制面；（3）控制体的形状可根据研究的需要而任意选定；（4）在控制面上可以存在流体的质量及能量交换。

流体具有以下特征：（1）一般情况下，流体不能相交；（2）不同流动形式流线随时间变化情况不同；（3）定常流动中流线与迹线重合。

缓变流满足两个条件：（1）流线与流线之间的夹角很小，近似平行；（2）流线的曲率半径很大，近似直线。

防水击的措施：（1）延长阀门的关阀时间，或缩短管长；（2）限制管路流速；（3）阀门前设置空气室或溢流阀；（4）增加管道弹性。

串联管路与并联管路的特点：串联：（1）串联管路的总能量损失等于各简单管路的能量损失之和（2）串联管路的总流量沿流程不变。

并联：（1）并联管路中各支管的能量损失相等（2）并联管路的总流量等于各支管分流量之和。

声速：微弱扰动波的传播速度。

简述牛顿内摩擦定律及其数学表达式？1.牛顿内摩擦定律：流层之间内摩擦力F的大小与流层之间接触面积A成正比，与速递梯度du/dy成正比，与流体性质有关。

数学表达式：F=μAdu/dy2.静力学基本方程及物理意义静力学基本方程：Z+Ρ/r=c物理意义：在静止连通同一种流体中，各点的测压管水头相等或各点的测压管水头为一常值。

3.简述水击压强及防止水击危害的方法①延长阀门的关门或开启时间，或缩短管长，尽量将其直接水击改变为间接水击②限制管路流速③阀门前设置空气或溢流阀④增加管道弹性4.简述系统及其特点系统：由确定的流体体质点所组成的流体团特点：①系统是指从所研究的流体中取出确定质点的流体，系统始终由这些确定的流体质点组成②系统与周围的流体没有质量交换③系统的体积和形状可以随时间改变④系统和外界可以有动量或能量的交换5.简述并连管路及其特性并联管路：由几股不同管径的简单管路并联而成。

特点：①并联管路各支管的能量损失相等②并联管路的总流量等于各支管分流量之和6．简述马赫数及马赫数、空气声速计算流量之和马赫数：气流速度与当地音速之比马赫数计算表达式：Ma=v/a空气声速计算表达式：a=kRT7.什么是缓变流及特性缓变流：流线之间的夹角比较小，流线曲率半径比较大的流动缓变流特性：①流线为直线或近似为直线，流线之间近似平行②缓变流有效截面可视为平面③缓变流同一有效截面上，存在Z+p/r=c8.简述串联管路及其特性串联管路：由几段不同管径的简单管路串联而成特点①串联管路的总能量损失等于各简单管路的能量损失之和②串联管路的总流量沿流程不变三、选择题1、流体流动时，流场各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为（稳定流）2、能直观演示出水流的层流与紊流流态的试验是（雷诺试验）3、流管是在流场里取作管状假想表面，流体动应是（不能穿过侧避流动）4、圆管层流的流速按（抛物线型分布）5、列能量方程时，参数应在（缓变流）断面上选取。

6、流体在非满排水管道中的流动称（无压流）7、相同流下，短管嘴流量（大于）小孔口流量8、圆管紊流时速度在截面上按（指数）曲线规律分布9、静止流体中任意点质量力（垂直）于过点的等压面10、在实验室模拟水库建筑受力应采用（FR）相似准则11、流体运动学中常用（欧拉法）进行研究.12、圆管均匀流断面上切应力在轴心处的值（最小）13、流体微团运动与刚体运动的最在区别在于（存在变形）课后习题第1章绪论选择题【1.1】按连续介质的概念，流体质点是指：（a）流体的分子；（b）流体内的固体颗粒；（c）几何的点；（d）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。

解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。

（d）【1.2】与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a）切应力和压强；（b）切应力和剪切变形速度；（c）切应力和剪切变形；（d）切应力和流速。

解：牛顿内摩擦定律是ddvyτμ=，而且速度梯度ddvy是流体微团的剪切变形速度dd tγ，故dd tγτμ=。

（b）第2章流体静力学选择题：【2.1】相对压强的起算基准是：（a）绝对真空；（b）1个标准大气压；（c）当地大气压；（d）液面压强。

解：相对压强是绝对压强和当地大气压之差。

（c）【2.2】金属压力表的读值是：（a）绝对压强；（b）相对压强；（c）绝对压强加当地大气压；（d）相对压强加当地大气压。

解：金属压力表的读数值是相对压强。

（b）【2.3】某点的真空压强为65 000Pa，当地大气压为0.1MPa，该点的绝对压强为：（a）65 000 Pa；（b）55 000 Pa；（c）35 000 Pa；（d）165 000 Pa。

解：真空压强是当相对压强为负值时它的绝对值。

故该点的绝对压强64ab0.110 6.51035 000Pap=⨯-⨯=。

（c ）【2.4】 绝对压强ab p 与相对压强p 、真空压强v p 、当地大气压a p 之间的关系是：（a ）ab v p p p =+；（b ）ab a p p p =+；（c ）v ab a p p p =-；（d ）v a p p p +=。

解：绝对压强－当地大气压＝相对压强，当相对压强为负值时，其绝对值即为真空压强。

即ab a v p p p p -==-，故ab v a p p p =-。

（c ）【2.5】 在封闭容器上装有U 形水银测压计，其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系为：（a ）p 1>p ２> p 3；（b ）p 1=p ２= p 3；（c ）p 1<p ２< p 3；（d ）p 2<p 1<p 3。

解：设该封闭容器内气体压强为0p ，则20p p =，显然32p p >，而21Hg p h p h γγ+=+气体，显然12p p <。

（c ）习题.52图2图Bp【2.6】 用Ｕ形Ｂ两点10cm ， p A -p B 为：（a ）13.33kPa ；（b ）12.35kPa ；（c ）9.8kPa ；（d ）6.4kPa 。

解：由于222H O H O H O Hg A p B pp h h p h h γγγγ++=++故2Hg H O () (13.61)9 8070.112.35kPaA B p p p h γγ-=-=-⨯⨯=。

（b ）【2.7】在液体中潜体所受浮力的大小：（a ）与潜体的密度成正比；（b ）与液体的密度成正比；（c ）与潜体的淹没深度成正比；（d ）与液体表面的压强成反比。

解：根据阿基米德原理，浮力的大小等于该物体所排开液体的重量，故浮力的大小与液体的密度成正比。

（b ） 【2.8】 静止流场中的压强分布规律：（a ）仅适用于不可压缩流体；（b ）仅适用于理想流体；（c ）仅适用于粘性流体；（d ）既适用于理想流体，也适用于粘性流体。

解：由于静止流场均可作为理想流体，因此其压强分布规律既适用于理想流体，也适用于粘性流体。

（d ）【2.9】 静水中斜置平面壁的形心淹深C h 与压力中心淹深D h 的关系为C h D h ：（a ）大于；（b ）等于；（c ）小于；（d ）无规律。

解：由于平壁上的压强随着水深的增加而增加，因此压力中心淹深h D 要比平壁形心淹深C h 大。