
工程流體力學復習重點概念.doc
8頁三、簡答題1、 穩(wěn)定流動與不穩(wěn)定流動在流場中流體質點通過空間點時所有的運動要素都不隨時間改變,這種流動稱為穩(wěn)定流;反之,通過空間點處得流體質點運動要素的全部或部分要素隨時間改變,這種流動叫不穩(wěn)定流2、 產生流動阻力的原因外因:水力半徑的大??;管路長度的大?。还鼙诖植诙鹊拇笮纫颍毫黧w流動中永遠存在質點的摩擦和撞擊現象,質點摩擦所表現的粘性,以及質點發(fā)生撞擊引起運動速度變化表現的慣性,才是流動阻力產生的根本原因3、 串聯管路的水力特性串聯管路無中途分流和合流時,流量相等,阻力疊加串聯管路總水頭損失等于串聯各管段的水頭損失之和,后一管段的流量等于前一管段流量減去前管段末端泄出的流量4、 如何區(qū)分水力光滑管和水力粗糙管,兩者是否固定不變?---不是固定不變的通過層流邊層厚度與管壁粗糙度值的大小進行比較5、 靜壓強的兩個特性1.靜壓強的方向是垂直受壓面,并指向受壓面2.任一點靜壓強的大小和受壓面方向無關,或者說任一點各方向的靜壓強均相等6、 連續(xù)介質假設的內容即認為真實的流體和固體可以近似看作連續(xù)的,充滿全空間的介質組成,物質的宏觀性質依然受牛頓力學的支配這一假設忽略物質的具體微觀結構,而用一組偏微分方程來表達宏觀物理量(如質量,數度,壓力等)。
這些方程包括描述介質性質的方程和基本的物理定律,如質量守恒定律,動量守恒定律等7、 實際流體總流的伯諾利方程表達式為(),其適用條件是穩(wěn)定流,不可壓縮流體,作用于流體上的質量力只有重力,所取斷面為緩變流動8、 因次分析方法的基本原理就是因次和諧的原理,根據物理方程式中各個項的因次必須相同,將描述復雜物理現象的各個物理量組合而成無因次數群π,從而使變量減少9、 歐拉數的定義式及物理意義其物理意義為壓力與慣性力的比10、 壓力管路的定義凡是液流充滿全管在一定壓差下流動的管路都稱為壓力管路11、 長管計算的第一類問題——已知管徑,管長和地形,當一定流量的某種液體通過時,確定管路中的壓力降,或確定起點所需的壓頭,或計算水利坡降12、 作用水頭的定義任意斷面處單位重量水的能量,等于比能除以重力加速度含位置水頭、壓力水頭和速度水頭單位為m13、 噴射泵的工作原理 ?噴射泵主要由噴嘴、吸入室和擴散室等組成工作流體在壓力作用下經管子進入噴嘴,并以很高的速度由噴嘴出口噴出由于噴出的工作流體速度極高,因此使噴嘴附近的液體(或氣體)被帶走此時,在噴嘴出口的后部吸入室便形成真空,因此吸入室可從吸人管中吸進流體并和工作流體一起混合,經擴散管進入排出管。
如果工作流體不斷地噴射,便能連續(xù)不斷地輸送液體(或氣體)14、 ,,三個方程為動量方程的標量形式15、 等壓面的特性作用于靜止流體中任一點上的質量力必定垂直于通過該點的等壓面16、 空間連續(xù)性微分方程式及其物理意義其物理意義為:流體在單位時間內經過單位體積空間流出與流入的質量差與其內部質量變化的代數和為零17、 分析局部水頭損失產生的原因a)任何斷面形狀的改變,都必將引起流速的重新分布,因而附加了流體間的相對運動和流體質點的急劇變形,結果導致質點間附加摩擦和相互撞擊,使流體能量受到損失,液流中流速重新分布b) 流速的重新分布,總是伴隨有流動分離和旋渦的形成,在旋渦區(qū)由于粘性的存在,便有摩擦的能量損失 ,在旋渦中粘性力作功c)在旋渦區(qū)中,又有質點被主流所帶走,即有動量交換,因而消耗運動流體的能量,流體質點的混摻引起的動量變化18、 雷諾數、富勞德數及歐拉數三個相似準數的定義式及物理意義雷諾數: 慣性力與粘性力之比富勞德數: 慣性力與重力之比歐拉數: 壓力與慣性力之比19、 流線的特性 (1)在定常流動時,因為流場中各流體質點的速度不隨時間變化,所以通過同一點的流線形狀始終保持不變,因此流線和跡線相重合。
而在非定常流動時,一般說來流線要隨時間變化,故流線和跡線不相重合????(2)通過某一空間點在給定瞬間只能有一條流線,一般情況流線不能相交和分支否則在同一空間點上流體質點將同時有幾個不同的流動方向只有在流場中速度為零或無窮大的那些點,流線可以相交,這是因為,在這些點上不會出現在同一點上存在不同流動方向的問題速度為零的點稱駐點,速度為無窮大的點稱為奇點????(3)流線不能突然折轉,是一條光滑的連續(xù)曲線????(4)流線密集的地方,表示流場中該處的流速較大,稀疏的地方,表示該處的流速較小粘 性:流體層間發(fā)生相對滑移運動時產生切向力的性質粘性系數:切應力與速度梯度成正比的比例系數牛頓流體:切應力與角變形速率(速度梯度)之間存在線性關系的流體非牛頓流體:切應力與角變形速率(速度梯度)之間不存在線性關系的流體理想流體:假想的粘性為零的(=0)的流體體積壓縮系數:單位壓力變化所對應的流體體積的相對變化值體積彈性模數:流體體積的單位相對變化所對應的壓力變化值表面張力:液體表面任意兩個相鄰部分之間的垂直與它們的分界線的相互作用的拉力表面張力系數:單位長度分界線上的張力質量力:作用于流體質量上的非接觸力。
表面力:由毗鄰的流體質點或其它的物體所直接施加的表面接觸力帕斯卡定理:流體靜止平衡時施加于不可壓流體表面的壓力,以同一數值沿各個方向傳遞到所有流體質點正壓流場:整個流場中流體密度只是壓力的函數絕對壓力:以真空為基準的壓力相對壓力:以大氣壓力為基準的壓力,又稱為表壓位置水頭:流體質點距離某基準面的高度壓力水頭:單位重量流體的壓力勢能,可用壓力所對應的液柱高度來表示靜水頭:位置水頭和壓力水頭之和,又稱測壓管水頭等壓面:流體靜止平衡時,壓力相等的曲面(或平面)跡線:流體質點的軌跡線;流線:用歐拉法描述速度場時的速度矢量線;串線:相繼通過空間某一固定點的流體質點依次串聯而成的線;流體線:由確定的流體質點組成的連續(xù)線;線變形速率:單位時間內微元流體線的相對伸長率;體積膨脹率:單位時間內微元流體團的體積膨脹率;角變形速率:正交流體線的夾角對時間的變化率的1/2;流體微團整體轉動角速度:過某流體質點A的所有流體線轉動角速度的平均值,可用正交微元流體線的角平分線的轉動角速度來衡量;無旋流場:的流場,又稱有勢場;速度勢:當流場無旋時,存在稱為速度勢;控制體:相對于坐標系固定不動的封閉體積,它是歐拉方法描述流動用的幾何體。
系統(tǒng):包含固定不變物質的集合,它是拉格朗日方法描述流動的質量體,其形狀,大小,位置,隨時間變化連續(xù)方程:反映物質不滅質量守恒的方程動量方程:反映物質動量變化與受力關系的方程,其本質是牛頓第二定律能量方程:反映物質能量變化與作功、吸收熱量關系的方程伯努利方程:反映理想流體定常運動時,流體的壓力能,動能,質量力勢能以及內能關系的方程雷諾數:它的物理意義是作用在流體上的慣性力與粘性力的比值的度量,是粘性流體運動中重要的特征量層流:當流體運動規(guī)則,各部分分層流動互不摻混,流體質點的跡線是光滑的,而且流場穩(wěn)定時,此種流動形態(tài)稱為層流湍流:當流體運動極不規(guī)則,各部分流體相互劇烈摻混,流體質點的跡線雜亂無章,流場極不穩(wěn)定時此種流動形態(tài)稱為“湍流”一、名詞解釋 1、雷諾數:是反應流體流動狀態(tài)的數,雷諾數的大小反應了流體流動時,流體質點慣性力和粘性力的對比關系 2、流線:流場中,在某一時刻,給點的切線方向與通過該點的流體質點的劉速方向重合的空間曲線稱為流線 3、壓力體:壓力體是指三個面所封閉的流體體積,即底面是受壓曲面,頂面是受壓曲面邊界線封閉的面積在自由面或者其延長面上的投影面,中間是通過受壓曲面邊界線所作的鉛直投影面。
4、牛頓流體:把在作剪切運動時滿足牛頓內摩擦定律的流體稱為牛頓流體 5、歐拉法:研究流體力學的一種方法,是指通過描述物理量在空間的分布來研究流體運動的方法 6、拉格朗日法:通過描述每一質點的運動達到了解流體運動的方法稱為拉格朗日法 7、濕周:過流斷面上流體與固體壁面接觸的周界稱為濕周 8、恒定流動:流場中,流體流速及由流速決定的壓強、粘性力、慣性力等也不隨時間變化的流動 9、附面層:粘性較小的流體在繞過物體運動時,其摩擦阻力主要發(fā)生在緊靠物體表面的一個流速梯度很大的流體薄層內,這個薄層即為附面層 10、卡門渦街:當流體經繞流物體時,在繞流物后面發(fā)生附面層分離,形成旋渦,并交替釋放出來,這種交替排列、有規(guī)則的旋渦組合稱為卡門渦街 11、自由紊流射流:當氣體自孔口、管嘴或條縫以紊流的形式向自由空間噴射時,形成的流動即為自由紊流射流 12、流場:充滿流體的空間 13、無旋流動:流動微團的旋轉角速度為零的流動 14、貼附現象:貼附現象的產生是由于靠近頂棚流速增大靜壓減少,而射流下部靜壓大,上下壓差致使射流不得脫離頂棚 15、有旋流動:運動流體微團的旋轉角速度不全為零的流動。
16、自由射流:氣體自孔口或條縫向無限空間噴射所形成的流動 17、濃差或溫差射流:射流介質本身濃度或溫度與周圍氣體濃度或溫度有差異所引起的射流 18、音速:音速即聲速,它是弱擾動波在介質中的傳播速度 19、穩(wěn)定流動:流體流動過程與時間無關的流動 20、不可壓縮流體:流體密度不隨溫度與流動過程而變化的液體21、駐點:流體繞流物體迎流方向速度為零的點22、自動模型區(qū):當某一相似準數在一定的數值范圍內,流動的相似性和該準數無關,也即原型和模型的準數不相等,流動仍保持相似,準數的這一范圍稱為自動模型區(qū)五、簡答題 1、流體靜壓強的特性是什么? 2、尼古拉茲實驗分區(qū)級意義是什么? 3、附面層提出的意義? 4、溫差或濃差射流彎曲產生的原因是什么? 5、附面層分離的原因是什么? 6、運動粘滯系數r的物理意義是什么? 7、流體動力粘滯系數u的物理意義是什么? 8、元流的特性是什么? 9、伯努利方程常數中各項的物理意義? 10、管網水力計算遵循的原則是什么? 11、水擊(水錘)現象及產生的原因是什么? 12、管嘴出流產生真空的原因和條件是什么? 13、自由紊流射流的運動、動力特征是什么? 14、射流彎曲產生的原因? 15、繞流升力產生的原因? 16、畢托管是廣泛應用于測量水流和氣流的一種儀器,試畫出其示意圖,并說明其工作原 。
17、簡要說明管道流動局部阻力損失產生的機理 18、下式不可壓縮流體N-S方程中,各項的物理意義是什么? 1、流體靜壓強的方向是沿著作用面的內法線方向;在靜止或相對靜止的流體中,任一點流體靜壓強的大小作用面方向無關,只與該點的位置有關2、①層流區(qū) ②臨界過渡區(qū) ③紊流光滑區(qū) ④紊流過度區(qū) ⑤紊流粗糙區(qū)意義:比較完整地反應了沿程阻力系數的變化規(guī)律,揭示了沿程阻力系數變化的主要因素3、在于將流場劃分為兩個計算方法不同的區(qū)域,即勢流區(qū)和附面層在附面層外的勢流區(qū)按無旋流動理想流體能量方程或動量方程求解;在附面層內,按粘性有旋流動流體能量方程或N-S方程求解;4、濃差或溫差射流由于濃度或溫度不同,引起射流介質密度與周圍其氣體密度與周圍氣體密。