流體力學(xué)資料整理

1、山東科技大學(xué)流體力學(xué).學(xué)長(zhǎng)只能幫你到這了第一部分,簡(jiǎn)答1、何為流體的粘性？影響粘性的主要因素有哪些？當(dāng)溫度升高時(shí)，液體和氣體的粘性如何變化？1、粘性是流體在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下所表現(xiàn)出來(lái)的具有抵抗（阻止）發(fā)生剪切變形的能力（特性），它是流體所固有的一種屬性，但只有當(dāng)流層（或流體質(zhì)點(diǎn)）之間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)才表現(xiàn)出來(lái)。影響粘性的主要因素有壓強(qiáng)和溫度，其中，壓強(qiáng)的變化對(duì)流體粘性的影響較小。當(dāng)溫度升高時(shí)，氣體的粘性增大，而液體的粘性降低。2、按照作用方式的不同，作用在流體上的力有哪幾類？作用在流體上的力可分為表面力和質(zhì)量力。表面力是作用在所取的分離體的表面上，并與受作用的流體表面積成比例的力。表面力又可分為法向力

2、（壓力）和切向力（摩擦力）。質(zhì)量力是作用在流體的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)上，其大小與流體的質(zhì)量成正比的力。常見的質(zhì)量力有重力和慣性力。3、以矢量形式寫出常粘度條件下不可壓縮流體的Navier-Stokes方程的表達(dá)式，并說(shuō)明各項(xiàng)的意義。非穩(wěn)態(tài)項(xiàng)。定常流動(dòng)為0，靜止流動(dòng)為0（由時(shí)間變化引起，稱為當(dāng)?shù)丶铀俣龋?；?duì)流項(xiàng)。靜止流場(chǎng)為0，蠕變流時(shí)（由空間位置變化引起，稱為遷移加速度）； 單位質(zhì)量流體的體積力(質(zhì)量力)；單位質(zhì)量流體的壓力差； 擴(kuò)散項(xiàng)(粘性力項(xiàng))。對(duì)靜止或理想流體為0，高速非邊界層問(wèn)題。4、什么是粘滯性？什么是牛頓內(nèi)摩擦定律？不滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體是牛頓流體還是非牛頓流體？4、粘滯性是當(dāng)流體流動(dòng)時(shí)，在

3、流體內(nèi)部顯示出的內(nèi)摩擦力性質(zhì)。 牛頓內(nèi)摩擦定律是： ； 不滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體是非牛頓流體。5、什么是流線？什么是跡線？流線與跡線的區(qū)別是什么？5、答：流線是某一瞬時(shí)在流場(chǎng)中畫出的一條空間曲線，此瞬時(shí)在曲線上任一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的速度方向重合，這條曲線叫流線。跡線則是在時(shí)間過(guò)程中表示同一流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的曲線。 區(qū)別：跡線是流場(chǎng)中流體質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間過(guò)程中所走過(guò)的軌跡線。流線是由無(wú)究多個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成的，它是表示這無(wú)究多個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)在某一固定瞬間運(yùn)動(dòng)方向的曲線。6、伯努利方程的使用條件是什么？6、理想流體、定長(zhǎng)、不可壓縮、重力場(chǎng)、沿流線。7、在流體力學(xué)中，拉格朗日分析法和歐拉分析法有何區(qū)別？7、答：

4、拉格朗曰法著眼于流體中各質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)情況跟蹤每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)觀察與分析該質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)歷程然后綜合足夠多的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況以得到整個(gè)流體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。 歐拉法著眼于流體經(jīng)過(guò)空間各固定點(diǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況它不過(guò)問(wèn)這些流體運(yùn)動(dòng)情況是哪些流體質(zhì)點(diǎn)表現(xiàn)出來(lái)的也不管那些質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)歷程因此拉格朗曰分析法和歐拉分析法是描述流體的運(yùn)動(dòng)形態(tài)和方式的兩種不同的基本方法 。8、什么是剪切流？什么是壓差流？各自的邊界條件是什么？答:8、剪切流：在壓差為零的條件下，因平行平面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的流動(dòng)。邊界條件：y=0,u=0;y=h,u=u0；壓差流：上下平面均固定不動(dòng)，由于兩端壓差而產(chǎn)生的流動(dòng)。邊界條件：y=0,u=0;y=h,u=0；1、

5、流體的粘性產(chǎn)生機(jī)理是什么？1、液體主要是由于液體分子之間的吸引力產(chǎn)生的，氣體主要是因?yàn)闅怏w分子做不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量交換產(chǎn)生阻力而產(chǎn)生的。2、從水力學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，流體元流能量方程式的各項(xiàng)意義是什么？2、幾何意義：伯努利積分各項(xiàng)都具有長(zhǎng)度量綱，幾何上可用某個(gè)高度來(lái)表示，常稱作水頭。Z過(guò)流斷面上流體質(zhì)點(diǎn)相對(duì)所選基準(zhǔn)面的高度（簡(jiǎn)稱位置高度），稱為位置水頭。過(guò)流斷面上流體質(zhì)點(diǎn)的壓強(qiáng)作用使流體沿測(cè)壓管所能上升的高度，稱為壓強(qiáng)水頭。過(guò)流斷面上流體質(zhì)點(diǎn)的測(cè)壓管水面相對(duì)于基準(zhǔn)面的高度（簡(jiǎn)稱測(cè)壓管高度），稱為測(cè)壓管水頭。-速度水頭-總水頭物理意義：伯努利方程表示能量的平衡關(guān)系。Z單位重量流體所具有的位置勢(shì)能（簡(jiǎn)稱單位

6、位置勢(shì)能）-單位重量流體所具有的壓強(qiáng)勢(shì)能（簡(jiǎn)稱單位壓強(qiáng)勢(shì)能）-單位重量流體所具有的總勢(shì)能（簡(jiǎn)稱單位總勢(shì)能）單位重量流體所具有的動(dòng)能（簡(jiǎn)稱單位動(dòng)能）單位重量流體所具有的總機(jī)械能（簡(jiǎn)稱單位總機(jī)械能）3、根據(jù)雷諾實(shí)驗(yàn)，流體流動(dòng)有哪兩種狀態(tài)？對(duì)于圓管中的流動(dòng)，雷諾數(shù)通常是如何定義的（要求說(shuō)明定義式中每個(gè)物理量的意義）？其流動(dòng)狀態(tài)的判別準(zhǔn)則是什么？ 3、流體流動(dòng)有層流和湍流兩種狀態(tài)； 對(duì)于圓管中的流動(dòng)，雷諾數(shù)通常如何定義為或，其中分別為流體的密度、平均速度、動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度和圓管直徑； 一般認(rèn)為當(dāng)時(shí)為層流；當(dāng)時(shí)為湍流，當(dāng)為處于過(guò)渡狀態(tài)的流動(dòng)。8、研究管道中的流動(dòng)和大多數(shù)明渠流動(dòng)中，分別應(yīng)按哪種準(zhǔn)則設(shè)計(jì)

7、模型？8、研究管路中的流動(dòng)，粘滯力起主要作用，應(yīng)按雷諾準(zhǔn)則設(shè)計(jì)模型;在大多數(shù)明渠流動(dòng)中，重力起主要作用，應(yīng)按佛汝德準(zhǔn)則設(shè)計(jì)模型。1什么是流體的壓縮性和膨脹性？1. 流體的壓強(qiáng)在一定情況下溫度升高，體積膨脹，密度減小的性質(zhì)，稱為流體的膨脹性，流體在一定情況下壓強(qiáng)增大，體積縮小，密度增大的性質(zhì)，稱為流體的壓縮性。2流體的粘性產(chǎn)生機(jī)理是什么？2.液體主要是由于液體分子之間的吸引力產(chǎn)生的，氣體主要是因?yàn)闅怏w分子做不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量交換產(chǎn)生阻力而產(chǎn)生的。3如何定義質(zhì)量力和表面力，它們分別有哪些表現(xiàn)形式？3.作用于流體的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)上，與流體的質(zhì)量成正比的力，稱為質(zhì)量力。質(zhì)量力又分為重力和慣性力。作用于所研究

8、的流體表面上，與表面積成正比的力稱為表面力。表面力分為切向分力和法向分力兩種表達(dá)形式。1.簡(jiǎn)述流體靜壓強(qiáng)的特點(diǎn)。答案1,一、流體靜壓強(qiáng)的作用方向沿作用面的內(nèi)法線方向。二、在靜止流體中任意一點(diǎn)流體靜壓強(qiáng)的大小與作用面在空間的方位無(wú)關(guān)，是點(diǎn)的空間坐標(biāo)函數(shù)。2.寫出靜力學(xué)基本方程并簡(jiǎn)述其水力學(xué)意義 ，首先 從它的方程入手 z+p/=c 1.幾何意義：第一項(xiàng)代表位置水頭，靜流體中某點(diǎn)至基準(zhǔn)面的高度，與基準(zhǔn)面有關(guān) 第二項(xiàng) 壓力水頭 靜流體中某點(diǎn)上方液柱的高度，與基準(zhǔn)面無(wú)關(guān) 前兩項(xiàng)的和是測(cè)壓管水頭 物理意義：第一項(xiàng)是比位能，單位重量流體所具有的位置勢(shì)能， 第二項(xiàng)是比壓能 單位重量流體的壓力勢(shì)能，在p作用下

9、，上升 h=p/ 即流體位置勢(shì)能的增加 兩項(xiàng)之和 比總勢(shì)能3.什么是等壓面? 對(duì)于靜止液體，當(dāng)作用在液體上的質(zhì)量力僅有重力時(shí)，則液體中哪些面是等壓面？3，在靜止流體中，壓強(qiáng)相等的點(diǎn)所組成的面稱為等壓面。自由表面（或氣液分界面）；兩種不互溶液體的交界面；液體內(nèi)能相互連通（或不被隔斷）的同種液體內(nèi)的各水平面。4.為什么水平面必是等壓面？4,由于深度相等的點(diǎn)，壓強(qiáng)也相同，這些深度相同的點(diǎn)所組成的平面是一個(gè)水平面，可見水平面是壓強(qiáng)處處相等的面，即水平面必是等壓面。5.什么是絕對(duì)壓強(qiáng)和相對(duì)壓強(qiáng)？5,絕對(duì)壓強(qiáng)：以完全沒有氣體存在的絕對(duì)真空為零點(diǎn)算起的壓強(qiáng)，稱為絕對(duì)壓強(qiáng)。相對(duì)壓強(qiáng)：以當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為零點(diǎn)算起的

10、壓強(qiáng)，稱為相對(duì)壓強(qiáng)。2、什么叫流管、流束、過(guò)流斷面和元流？在流場(chǎng)內(nèi)，取任意非流線的封閉曲線L,經(jīng)此曲線上的全部點(diǎn)做流線，這些流線組成的管狀流面稱為流管。流管內(nèi)的全部流體稱為流束。當(dāng)流束的斷面dA無(wú)限小時(shí)的微小流束，稱為元流。在元流和總流中，凡是與流線處處相垂直的橫斷面，稱為流體的過(guò)流斷面。3、什么是漸變流和急變流，二者的主要特點(diǎn)是什么？答：漸變流指流線之間的夾角很小，且曲率半徑很大的流動(dòng)。在漸變流中，由于流線近似平行直線，質(zhì)點(diǎn)流速沿流向變化所形成的慣性很小，可忽略不計(jì)，過(guò)流斷面可認(rèn)為是平面，在過(guò)流斷面上，壓強(qiáng)分布也可認(rèn)為服從于流體靜力學(xué)規(guī)定，即漸變流可近似按均勻流處理。急變流指流線之間的夾角很

11、大，且曲率半徑很小的流動(dòng)。在急變流的流段中，質(zhì)點(diǎn)流速沿流向變化所形成的慣性很大，不能忽略不計(jì)，在過(guò)流斷面上，壓強(qiáng)分布已不服從于流體靜力學(xué)規(guī)定。2、根據(jù)尼古拉斯實(shí)驗(yàn)曲線中隨Re變化的特征，可將曲線分為哪五個(gè)阻力區(qū)？答：層流區(qū)、臨界過(guò)渡區(qū)、紊流光滑區(qū)、紊流過(guò)渡區(qū)、紊流粗糙區(qū)。3、什么是沿程損失？什么是局部損失？答： 在沿程不變的管段上，流動(dòng)阻力沿程也基本不變，稱這類阻力為沿程阻力，克服沿程阻力引起的能量損失為沿程損失。在邊壁急劇變化的區(qū)域，阻力主要地集中在該區(qū)域中及其附近，這種集中分布的阻力稱為局部阻力?？朔植孔枇Φ哪芰繐p失為局部損失2在流體力學(xué)當(dāng)中，三個(gè)主要的力學(xué)模型是指哪三個(gè)？答：（1）連續(xù)

12、介質(zhì)；（2）無(wú)粘性流體；（3）不可壓縮流體。3什么是理想流體？答：理想流體即指無(wú)粘性流體，是不考慮流體的粘性的理想化的流體。4什么是實(shí)際流體？答：考慮流體的粘性的流體。5什么是不可壓縮流體？答：不計(jì)流體的壓縮性和熱脹性的而對(duì)流體物理性質(zhì)的簡(jiǎn)化。6為什么流體靜壓強(qiáng)的方向必垂直作用面的內(nèi)法線？答：由于流體在靜止時(shí)，不能承受拉力和切力，所以流體靜壓強(qiáng)的方向必然是沿著作用面的內(nèi)法線方向。7為什么水平面必是等壓面？答：由于深度相等的點(diǎn)，壓強(qiáng)也相同，這些深度相同的點(diǎn)所組成的平面是一個(gè)水平面，可見水平面是壓強(qiáng)處處相等的面，即水平面必是等壓面。8什么是等壓面？滿足等壓面的三個(gè)條件是什么？答： 在同一種液體中,

13、如果各處的壓強(qiáng)均相等由各壓強(qiáng)相等的點(diǎn)組成的面稱為等壓面。滿足等壓面的三個(gè)條件是同種液體連續(xù)液體靜止液體。9什么是阿基米德原理？答：無(wú)論是潛體或浮體的壓力體均為物體的體積，也就是物體排開液體的體積。12什么是絕對(duì)壓強(qiáng)和相對(duì)壓強(qiáng)？答： 絕對(duì)壓強(qiáng)：以毫無(wú)一點(diǎn)氣體存在的絕對(duì)真空為零點(diǎn)起算的壓強(qiáng)。相對(duì)壓強(qiáng)：當(dāng)?shù)赝叱痰拇髿鈮簭?qiáng)為零點(diǎn)起算的壓強(qiáng)。13什么叫自由表面？答： 和大氣相通的表面叫自由表面。15什么是流場(chǎng)？答：我們把流體流動(dòng)占據(jù)的空間稱為流場(chǎng)，流體力學(xué)的主要任務(wù)就是研究流場(chǎng)中的流動(dòng)。18什么是恒定流動(dòng)？什么是非恒定流動(dòng)？答： 動(dòng)平衡的流動(dòng)，各點(diǎn)流速不隨時(shí)間變化，由流速?zèng)Q定的壓強(qiáng)、粘性力也不隨時(shí)間變

14、化，這種流動(dòng)稱之為恒定流動(dòng)反之為非恒定流動(dòng)。34什么是水力半徑？什么是當(dāng)量直徑？答：水力半徑R的定義為過(guò)流斷面面積和濕周之比，即；當(dāng)量直徑。38歐拉方程：有哪些特點(diǎn)？答：（1）用動(dòng)量矩定理推導(dǎo)基本能量方程時(shí)，并未分析流體在葉輪流道中途的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，于是流體所獲得的理論揚(yáng)程，僅與液體在葉片進(jìn)、出口的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，而與流動(dòng)過(guò)程無(wú)關(guān)；（2）流體所獲得的理論揚(yáng)程，與被輸送流體的種類無(wú)關(guān)。也就是說(shuō)無(wú)論被輸送的流體是水或是空氣，乃至其它密度不同的流體；只要葉片進(jìn)、出口的速度三角形相同，都可以得到相同的液柱或氣柱高度（揚(yáng)程）。第二部分,名詞解釋1流體：液體和氣體統(tǒng)稱流體，基本特性是流動(dòng)性2連續(xù)介質(zhì)假設(shè)：把流體

15、當(dāng)做是由密集質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的、內(nèi)部無(wú)空隙的連續(xù)體來(lái)研究就是連續(xù)介質(zhì)假設(shè)3表面力：直接作用在所取流體表面上的力4質(zhì)量力：作用在所取流體體內(nèi)每個(gè)質(zhì)點(diǎn)上的力，因?yàn)榇笮∨c流體質(zhì)量成比例，故稱質(zhì)量力5粘度：流體粘度大小的度量u值越大，流體越粘，流動(dòng)性越差6無(wú)粘性流體：無(wú)粘性u(píng)=0的流體7壓縮性：流體受壓，分子間距減小，體積縮小的性質(zhì)8壓縮系數(shù)：在一定溫度下，增加單位壓強(qiáng)，液體體積相對(duì)減小值（m2/N）9膨脹系數(shù)：在一定壓強(qiáng)下，單位溫度，液體體積的相對(duì)增加值10不可壓縮流體：流體的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)全過(guò)程中，密度不變化的流體11等壓面：流體中壓強(qiáng)相等的空間點(diǎn)構(gòu)成的面12絕對(duì)壓強(qiáng)（Pabs）：以真空為基準(zhǔn)起算的壓強(qiáng)1

16、3相對(duì)壓強(qiáng)（P）：以當(dāng)?shù)卮髿鈮?4真空度（Pv）：絕對(duì)壓強(qiáng)不足當(dāng)?shù)貕簭?qiáng)的差值，即為相對(duì)壓強(qiáng)的負(fù)值。 當(dāng)?shù)貕簭?qiáng)（Pa）Pv = -P = Pa Pabs 15壓力體： 表示的幾何體16恒定流：以時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)，若各空間點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)參數(shù)都不隨時(shí)間變化，這樣的流動(dòng)是恒定流17流線：表示某時(shí)刻流動(dòng)方向的曲線，曲線上各質(zhì)點(diǎn)的速度矢量都與該曲線相切18跡線：流體質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡19流管：某時(shí)刻，在流場(chǎng)內(nèi)任意作一封閉曲線，過(guò)曲線上各點(diǎn)作流線，所構(gòu)成的管狀曲面20水?dāng)嗝妫涸诹魇献鞒龅呐c所有流線正交的橫斷面21元流：過(guò)流斷面無(wú)限小的流束，集合特征與流線相同22總流：過(guò)流斷面為有限大小的流束，是由無(wú)數(shù)元流構(gòu)

17、成的，斷面上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)不相同23流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)流束某一過(guò)流斷面的流體量24漸變流：接近于均勻流的非均勻流25一元流：運(yùn)動(dòng)參數(shù)只是一個(gè)空間坐標(biāo)和時(shí)間變量的函數(shù)26二元流：運(yùn)動(dòng)參數(shù)只是兩個(gè)空間坐標(biāo)和時(shí)間變量的函數(shù)27三元流：運(yùn)動(dòng)參數(shù)參數(shù)只是三個(gè)空間坐標(biāo)和時(shí)間變量的函數(shù)28密度：?jiǎn)挝惑w積的質(zhì)量29粘性：施加于流體的應(yīng)力和由此產(chǎn)生的變形速率以一定的關(guān)系聯(lián)系起來(lái)的流體的一種宏觀屬性，表現(xiàn)為流體的內(nèi)摩擦30棱柱體渠道 : 斷面形狀、尺寸沿程不變的長(zhǎng)直渠道31非棱柱體渠道：截面的形狀、尺寸沿程有變化的渠道32斷面單位能量:是指所討論的斷面上水流對(duì)于渠底的平均單位能量33等勢(shì)線：流場(chǎng)中，流速勢(shì)取同一數(shù)

18、值的各點(diǎn)的連線34位能：?jiǎn)挝恢亓恳后w具有的相對(duì)于基準(zhǔn)面的重力勢(shì)能35壓能：?jiǎn)挝恢亓恳后w具有的壓強(qiáng)勢(shì)能36水頭損失：總流單位重量流體平均的機(jī)械能損失37沿程水頭損失：由于沿程阻力做功而引起的水頭損失38沿程阻力：在邊界沿程無(wú)變化的均勻流段上，產(chǎn)生的流動(dòng)阻力稱為沿程阻力39局部阻力：在邊界沿程急劇變化，流速分布反生變化的局部區(qū)段上，集中產(chǎn)生的流動(dòng)阻力40局部水頭損失：由局部阻力引起的水頭損失41紊流;質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡極不規(guī)則，各層質(zhì)點(diǎn)相互參混，這種流態(tài)叫42層流：黏性流體的互不混摻的層狀運(yùn)動(dòng)ReRec，則V2000 (B) Re1000； Re1000。3、流體流動(dòng)時(shí)引起能量損失的主要原因是（D ）

19、。（A）流體的壓縮性；（B）流體膨脹性；（C）流體的不可壓縮性；（D）流體的粘滯性。4、（ C）管路各段阻力損失相同。（A）短管管系；（B）串聯(lián)管系；（C）并聯(lián)管系；（D）分支管系。5、溫度升高對(duì)流體粘度影響是（B ）（A）液體粘度上升，氣體粘度下降（B）液體粘度下降，氣體粘度上升；（C）液體和氣體粘度都上升；第四部分,填空1流體力學(xué)中三個(gè)主要力學(xué)模型是（1）連續(xù)介質(zhì)模型（2）不可壓縮流體力學(xué)模型（3）無(wú)粘性流體力學(xué)模型。2在現(xiàn)實(shí)生活中可視為牛頓流體的有水 和空氣 等。3流體靜壓力和流體靜壓強(qiáng)都是壓力的一種量度。它們的區(qū)別在于：前者是作用在某一面積上的總壓力；而后者是作用在某一面積上的平均壓強(qiáng)

20、或某一點(diǎn)的壓強(qiáng)。4均勻流過(guò)流斷面上壓強(qiáng)分布服從于水靜力學(xué)規(guī)律。5和液體相比，固體存在著抗拉、抗壓和抗切三方面的能力。6空氣在溫度為K，壓強(qiáng)為mmHg時(shí)的密度和容重分別為 kg/m3和N/m3。7流體受壓，體積縮小，密度增大 的性質(zhì)，稱為流體的壓縮性 ；流體受熱，體積膨脹，密度減少 的性質(zhì)，稱為流體的熱脹性 。8壓縮系數(shù)的倒數(shù)稱為流體的彈性模量 ，以來(lái)表示9工程大氣壓等于98.07千帕，等于10m水柱高，等于735.6毫米汞柱高。10靜止流體任一邊界上壓強(qiáng)的變化，將等值地傳到其他各點(diǎn)（只要靜止不被破壞），這就是水靜壓強(qiáng)等值傳遞的帕斯卡定律。11流體靜壓強(qiáng)的方向必然是沿著作用面的內(nèi)法線方向。12液