流體力學(xué)簡(jiǎn)答題

-.z.第一章1.在連續(xù)介質(zhì)的概念中，何為質(zhì)點(diǎn)？流體質(zhì)點(diǎn)是指體積小的可以看作一個(gè)幾何點(diǎn)，但它又包含有大量的分子，且具有諸如速度、密度及壓強(qiáng)等物理量的流體微團(tuán)。2.什么是理想流體？正壓流體？當(dāng)流體物質(zhì)的粘度較小，同時(shí)期內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的相對(duì)速度也不大，所產(chǎn)生的粘性應(yīng)力比起其他類型的力來說可以忽略不計(jì)時(shí)，可把流體近似看作是無粘性的，這樣無粘性的流體稱為理想流體。內(nèi)部任一點(diǎn)的壓力只是密度的函數(shù)的流體，稱為正壓流體。3.什么是不可壓縮流體？流體的體積或密度的相對(duì)變化量很小時(shí)，一般可以看成是不可壓縮的，這種流體就被稱為不可壓縮流體。4.什么是定常場(chǎng)；均勻場(chǎng)。如果一個(gè)場(chǎng)不隨空間的變化而變化，即場(chǎng)中不顯含空間坐標(biāo)變量r，則這個(gè)場(chǎng)就被稱為均勻場(chǎng)。如果一個(gè)場(chǎng)不隨時(shí)間的變化而變化，則這個(gè)場(chǎng)就被稱為定常場(chǎng)。5.簡(jiǎn)述跡線的定義并用張量下標(biāo)的形式標(biāo)的。跡線時(shí)流體質(zhì)點(diǎn)在空間運(yùn)動(dòng)過程中描繪出來的曲線。張量下表形式為6.概述流線的定義及與跡線的不同。流線是流場(chǎng)中的一條曲線，曲線上每一點(diǎn)的速度矢量方向和曲線在該點(diǎn)的切線方向一樣。與跡線的不同，流線在同一時(shí)刻和不同流體質(zhì)點(diǎn)的速度矢量相切。7.脈線的定義，在定常流動(dòng)與非定常流動(dòng)中跡線、流線、脈線分別怎樣。脈線是把相繼經(jīng)過流場(chǎng)中同一空間點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)在*瞬時(shí)順序連接起來得到的一條線。在非定常流動(dòng)中，跡線、流線、脈線一般來說是不相重合的。但在定常流動(dòng)中跡線、流線、脈線三線合而為一。8.表達(dá)有旋流動(dòng)和無旋流動(dòng)的定義，依據(jù)什么劃分的。假設(shè)在整個(gè)流場(chǎng)中處處，則稱此流動(dòng)為無旋流動(dòng)，否則稱有旋流動(dòng)。劃分依據(jù)為渦量是否為零。9.渦線定義及其微分方程。渦線是一條曲線，該曲線上每一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的渦線矢量方向一樣。渦線是由同一時(shí)刻不同流體質(zhì)點(diǎn)組成的，渦線上各流體質(zhì)點(diǎn)都圍繞渦線的切線方向旋轉(zhuǎn)。微分方程10．寫出雷諾運(yùn)輸公式兩種形式。第二章1、連續(xù)性方程的實(shí)質(zhì)？答：連續(xù)性方程是基于物質(zhì)守恒定律，流場(chǎng)中任取一流體系統(tǒng)，其大小、形狀、密度等發(fā)生連續(xù)變化但物質(zhì)總質(zhì)量保持不變所列出的守恒方程。2、可壓縮流體和不可壓縮流體該如何判定？答：通常液體和低速流動(dòng)氣體可看作不可壓縮流體，但在*些非定常流動(dòng)條件下，液體也需當(dāng)作可壓縮流體處理〔密度變化不可忽略〕如：水下爆炸、管路閥門突然啟閉等。3、請(qǐng)寫出納維-斯托克斯方程的依據(jù)、適用流體，及其矢量形式。答：納維-斯托克斯方程由動(dòng)量定理推出，適用于任何一種流體。簡(jiǎn)稱N-S方程矢量形式：4、列舉一些在非慣性系中處理流動(dòng)問題更方便的場(chǎng)合？答：如研究大氣流動(dòng)時(shí)常選用隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)的坐標(biāo)系，研究葉輪式流體機(jī)械內(nèi)部葉輪見的流動(dòng)時(shí)常選用隨葉輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)的坐標(biāo)系等，這些都是非慣性系。5、試寫出角速度矢量在慣性系與非慣性系中的物質(zhì)導(dǎo)數(shù)之間的關(guān)系答：角速度矢量在慣性系和非慣性系中的物質(zhì)導(dǎo)數(shù)一樣。6、在拉格朗日參考系中，將一流體單元看作一熱力系統(tǒng)時(shí)，熱力學(xué)第一定律的闡述是？答：處于流動(dòng)中的一個(gè)流體系統(tǒng)的總能量的變化率等于外力對(duì)該系統(tǒng)的做工功率與外界對(duì)該系統(tǒng)的傳熱功率之和。7、流體流動(dòng)過程中的外表力做功與質(zhì)量力做功對(duì)流體總能量有何作用？答：流體流動(dòng)過程中〔無形變時(shí)〕外表力與質(zhì)量力做功只使流體動(dòng)能增加，而對(duì)內(nèi)能變化并無奉獻(xiàn)。8、內(nèi)能方程的實(shí)質(zhì)？答：內(nèi)能方程表示單位流體內(nèi)能的變化率等于流體變形時(shí)外表力的做功功率和向流體的傳熱功率之和。9、什么是耗損函數(shù)？答：耗損函數(shù)是流體變形時(shí)粘性力的做功功率，這局部機(jī)械能不可逆地轉(zhuǎn)化成為熱能，因此在一切流體和一切流動(dòng)中總是大于零。10、邊界條件有哪幾種，分別是什么？答：1〕液液分界面邊界條件2〕固壁邊界條件3〕液氣分界邊界條件4〕無窮遠(yuǎn)條件5〕界面法向速度第三章1、何謂開爾文定理？答：對(duì)于正壓，體積力有勢(shì)的理想流體流動(dòng)，沿任意封面的物質(zhì)周線上的速度環(huán)量和通過任一物質(zhì)面的渦通量在運(yùn)動(dòng)過程中守恒，這就是開爾文定理，也稱湯普遜定理。2、試寫出開爾文定理成立的幾大假設(shè)？答：正壓、理想流體、質(zhì)量力有勢(shì)。放松其任一條件開爾文定理則不成立。3、試寫出引起速度環(huán)量和渦通量發(fā)生變化的幾大因素？答：粘性、非正壓流體、非保守力。4、開爾文定理的直接推論？答：正壓、理想流體在質(zhì)量力有勢(shì)的情況下，如果*時(shí)刻局部流體內(nèi)無旋，則在此以前和以后的任意時(shí)刻這局部流體皆為無旋。假設(shè)*時(shí)刻局部流體有旋，則在此以前和以后的任意時(shí)刻這局部流體皆為有旋。5、伯努利方程成立的條件是什么？答：忽略流體粘性影響、質(zhì)量力有勢(shì)、正壓流體、定常流動(dòng)、方程沿同一條流線成立。6、勢(shì)流伯努利方程的成立條件？答：忽略流體粘性影響，正壓流體，質(zhì)量力有勢(shì)，無旋流動(dòng)。7、在理想、正壓和質(zhì)量力有勢(shì)的條件下，通過渦管橫截面的渦通量，即渦管強(qiáng)度在運(yùn)動(dòng)過程中恒定不變，這一原理被稱為。亥姆霍茲第二原理在運(yùn)動(dòng)過程中渦管會(huì)發(fā)生變形，當(dāng)渦管被拉伸時(shí)，渦量會(huì)。增大9、同一渦管任一截面的渦通量均相等，即在空間上守恒。渦管強(qiáng)度10、當(dāng)滿足開爾文定理時(shí)，渦管強(qiáng)度同事具有時(shí)間和空間上的守恒性，即渦管強(qiáng)度。不隨時(shí)間而變化11、在一定條件下，動(dòng)量方程可以積分得到，其在工程上有廣泛應(yīng)用。伯努利方程12、歐拉方程左側(cè)的速度矢量導(dǎo)數(shù)可以分解為當(dāng)?shù)貙?dǎo)數(shù)與之和。對(duì)流導(dǎo)數(shù)第四章指這樣一種流動(dòng)狀態(tài)，即流場(chǎng)中各流體質(zhì)點(diǎn)的速度都平行于*一個(gè)固定平面，并且各物理量在此平面的垂直方向上沒有變化。平面流動(dòng)平面勢(shì)流流動(dòng)的速度分量既可以用速度勢(shì)函數(shù)也可以用來表達(dá)。流函數(shù)用復(fù)位勢(shì)來描述勢(shì)流流動(dòng)時(shí)，一個(gè)重要的物理量是。F〔z〕對(duì)z的導(dǎo)數(shù)復(fù)位勢(shì)F〔z〕可以相差一任意常數(shù)而不影響。其所代表的流場(chǎng)復(fù)速度沿封閉曲線l的積分，實(shí)部等于，虛部等于。繞該封閉曲線的環(huán)量穿過該封閉曲線流出的流體體積流量均勻流的流線和等勢(shì)線都是直線，并且互相。垂直點(diǎn)源流動(dòng)的等勢(shì)線是，流線是。R=常數(shù)的同心圓族自原點(diǎn)出發(fā)的徑向射線族點(diǎn)渦的等勢(shì)線是，流線是。從原點(diǎn)出發(fā)的射線族同心圓族R=常數(shù)一對(duì)強(qiáng)度一樣的源和匯在平面上無限靠近，而源匯強(qiáng)度與源匯間的距離的乘積有去想一個(gè)有限值，這一對(duì)源和匯組成一個(gè)。偶極子10.對(duì)于理想不可壓縮流體的勢(shì)流動(dòng)，無滑移動(dòng)邊界條件不再適用，此時(shí)固體壁面是一條流線，這一條件可以通過來實(shí)現(xiàn)。第五章1、何謂空間勢(shì)流？答：空間勢(shì)流是指發(fā)生在三維空間的勢(shì)流，與平面勢(shì)流在流動(dòng)現(xiàn)象方面并無本質(zhì)區(qū)別，但在三維空間內(nèi)，復(fù)變函數(shù)方法不再適用必須直接求解偏微分方程以得到空間勢(shì)流運(yùn)動(dòng)的解。2、何謂斯托克斯流函數(shù)？答：平面流動(dòng)的流函數(shù)自動(dòng)滿足連續(xù)方程。在一般的三維流動(dòng)中無法找到一個(gè)標(biāo)量函數(shù)能夠滿足連續(xù)方程，但對(duì)于軸對(duì)稱運(yùn)動(dòng)，這樣的流函數(shù)是存在的，即為斯托克斯流函數(shù)。3、斯托克斯流函數(shù)的性質(zhì)答1〕=常數(shù)是流面2〕子午面內(nèi)的曲線AB繞對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)形成曲面，通過此曲面的流體體積流量Q等于B點(diǎn)和A點(diǎn)流函數(shù)的差值乘以2。4、寫出勒讓德方程的表達(dá)式5、巴特勒球定理成立的條件？答：1〕在r=a處=常數(shù)，即球面為流面。2〕在r〉a的區(qū)域中應(yīng)有一樣的奇點(diǎn)，即引入圓球后在球外區(qū)不添加奇點(diǎn)。3〕在無窮遠(yuǎn)處與具有一樣的流動(dòng)狀態(tài)。4〕表示的流動(dòng)仍然是勢(shì)流流動(dòng)。6、什么是巴特勒定理？答：設(shè)無界不可壓縮流體軸對(duì)稱勢(shì)流流動(dòng)的流函數(shù)為并且在r遠(yuǎn)小于a的區(qū)域內(nèi)沒有奇點(diǎn)，如將一個(gè)r=a的求放入流場(chǎng)中，則球外區(qū)域中流函數(shù)為：7、球面為流面的必要條件？答：無流體流入流出球面8、為什么說一個(gè)給定物體的虛擬質(zhì)量只與該物體的形狀和方位有關(guān)而與其運(yùn)動(dòng)速度、角速度、加速度無關(guān)？答：對(duì)于任意形狀的物體，其擾動(dòng)速度勢(shì)函數(shù)取決于該物體的形狀和運(yùn)動(dòng)方向。第六章幾種典型的漩渦運(yùn)動(dòng)？答：渦絲，渦環(huán)、渦列、渦街和渦層渦絲概念？答：有時(shí)渦量可能集中在很細(xì)的一根渦管中，此時(shí)可近似將此渦管看成幾何上的一條線，稱之為渦絲切向速度連續(xù)面概念？答：一個(gè)尖尾緣翼型在流體中作變速或變攻角運(yùn)動(dòng)，當(dāng)雷諾數(shù)很大時(shí)。流體繞過上、下翼面將以不同的速度在后緣處重新集合，形成一個(gè)切向速度劇烈變化的薄層，稱為切向速度連續(xù)面。亥姆霍茲第一定理答：當(dāng)渦管截面非常小趨于零時(shí)，渦管可以看作渦線，于是也可以說渦線始終由同一些質(zhì)點(diǎn)所組成，這就是亥姆霍斯茲第一定理渦層概念？答：渦量局限在很薄的一層曲面中，而在曲面外很小的鄰域內(nèi)，其值迅速下降到零，則稱此曲面為渦層。渦層局部特征量？稱為渦層強(qiáng)度，它是渦層的局部特征量。渦形成的原因？答：連續(xù)面的變形、破裂是渦形成的原印之一。平面流場(chǎng)？答：無限長(zhǎng)的直渦絲的誘導(dǎo)速度場(chǎng)是平面流場(chǎng)第七章討論斯托克斯方程準(zhǔn)確解的意義？①如果實(shí)際流動(dòng)與準(zhǔn)確解的流動(dòng)情況相近，可用攝動(dòng)法求解流動(dòng)問題，準(zhǔn)確解構(gòu)成這種方法的根底②用來檢驗(yàn)數(shù)值計(jì)算的結(jié)果③校核測(cè)試儀器的準(zhǔn)確度什么是庫(kù)埃特流動(dòng)？使兩板中的一板沿板面方向等速運(yùn)動(dòng)的流動(dòng)3．什么是泊肅葉流動(dòng)？等截面直通道中的定常粘性流動(dòng)4.泊桑方程對(duì)哪些特殊形狀截面通道有解？圓形截面通道，橢圓形截面通道，正方形截面通道5.非定常的平行剪切流動(dòng)有哪幾種？突然加速無界平板附近的流動(dòng)，無界振動(dòng)平板附近的流動(dòng)，平行壁面間的振蕩流動(dòng)6.什么是突然加速無界平板附近的流動(dòng)，也叫斯托克斯第一問題？一無限大平板，其上部存在流體，初始時(shí)刻平板與流體都處于靜止?fàn)顟B(tài)。*瞬時(shí)，平板突然加速，在自身平面內(nèi)以速度U等速運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)其上部流體運(yùn)動(dòng)。7.什么是無界振動(dòng)平板附近的流動(dòng)，也叫斯托克斯第二問題？平板不作等速直線運(yùn)動(dòng)，而是隨時(shí)間作簡(jiǎn)諧振動(dòng)。8.什么時(shí)候筒間的流動(dòng)可以看作平面流動(dòng)？圓筒的軸長(zhǎng)度與直徑相比很大時(shí)。9.為什么滯止區(qū)域流動(dòng)問題很重要？繞流問題總存在流動(dòng)的滯止區(qū)域10.滯止流動(dòng)分類滯止流動(dòng)可以是三維.軸對(duì)稱或平面流動(dòng)，也可以是定?；蚍嵌ǔＡ鲃?dòng)第八章1.什么是小雷諾數(shù)流動(dòng)？流動(dòng)的慣性力與粘性力相比可以忽略不計(jì)，或只占次要地位。2.嚴(yán)格來講在什么情況下斯托克斯方程才成立？當(dāng)雷諾數(shù)趨近零時(shí)才成立3.什么是斯托克斯流動(dòng)？滿足斯托克斯方程和連續(xù)方程的流體運(yùn)動(dòng)4.什么是斯托克斯佯繆？斯托克斯方程雖然對(duì)圓球繞流有解而對(duì)圓柱繞流無解5.什么是懷特赫德佯繆？假設(shè)真實(shí)流動(dòng)的解等于這個(gè)解加上一個(gè)小擾動(dòng)，代回N-S方程用攝動(dòng)方法來求解擾動(dòng)，發(fā)現(xiàn)對(duì)圓球因無法同時(shí)滿足全部條件而失敗。6.孔隙率的定義"任取一宏觀上足夠小但又包含大量孔隙的體積A，其中孔隙所占體積為Aa，則孔隙率定義為Aa/A7.斯托克斯阻力公式使用條件？雷諾數(shù)小于1時(shí)適用，當(dāng)雷諾數(shù)大于1時(shí)誤差越來越大.不再適用第九章簡(jiǎn)述邊界層的定義答：由于在物面上要滿足無滑移動(dòng)邊界條件，流體速度在很小的距離內(nèi)由外流的速度值降至物面處的零值，因此存在很強(qiáng)的粘性影響，這一薄層就是邊界層，或稱為內(nèi)流，簡(jiǎn)述尾跡的形成答：邊界層向物體尾部流動(dòng)時(shí)會(huì)遇到逆壓梯度，即沿流動(dòng)方向壓強(qiáng)增大，這會(huì)引起流體從物面別離并在物體下游形成所謂的尾跡〔或尾流〕。30邊界層有那幾個(gè)厚度答：這些厚度中用的最多是名義邊界層厚度，簡(jiǎn)稱邊界層厚度；另一類厚度稱為位移厚度或排擠厚度，記作；第三個(gè)常用的厚度是動(dòng)量損失厚度或簡(jiǎn)稱為動(dòng)量厚度，記作31請(qǐng)寫出拉布修斯方程最后表達(dá)式請(qǐng)寫出當(dāng)?shù)乩字Z數(shù)表達(dá)式33求邊界層方程的相似解的步驟一；選擇和的值二；利用方程確定U(*)和〔*).三；確定函數(shù)f()滿足?？思{-斯坎方程及其定解條件四；由函數(shù)f()U(*)(*)得邊界層流動(dòng)的流函數(shù)，速度分布以及其他流動(dòng)細(xì)節(jié)動(dòng)量積分方程求邊界層近似解的根本思路答：將邊界層方程沿y方向積分，得到的方程表示在任一*位置的平均慣性力和粘性力的平衡，由這種近似方法得到的結(jié)果，在大多數(shù)情況下都是足夠準(zhǔn)確的。邊界層流動(dòng)滿足的條件答：在邊界層內(nèi)邊界上，必須滿足無滑移條件，在邊界層外邊界上必須滿足速度相等且應(yīng)力相等。用公式表示自然邊界條件U(*,0)=0;u(*,)=U,概括鈍形物體繞流出現(xiàn)壓差阻力的原因答：尾流區(qū)的漩渦造成能量損失，該區(qū)壓強(qiáng)較理想流體流動(dòng)為低。舉例別離會(huì)給工程帶來哪些危害？答：比方流體別離可能造成機(jī)翼外表失速，阻力劇增；在葉輪機(jī)械或擴(kuò)壓器中，別離不僅帶來大的機(jī)械能損失，還可能引起劇烈的喘振和旋轉(zhuǎn)失速，甚至造成構(gòu)造破壞。簡(jiǎn)述層流穩(wěn)定性理論的主要內(nèi)容答：主要內(nèi)容是尋找在各種流動(dòng)情況下層流對(duì)小擾動(dòng)失去抑制能力時(shí)的雷諾數(shù)，也就是臨界雷諾數(shù)對(duì)于平板邊界層流動(dòng)，滿足什么條件層流邊界層將轉(zhuǎn)換為紊流邊界層？答：當(dāng)流動(dòng)雷諾數(shù)大于520時(shí)，層流邊界層將轉(zhuǎn)換為紊流邊界層。第十章1.寫出紊流的概念:流體運(yùn)動(dòng)的一種不規(guī)則情形，各物理量隨時(shí)間和空間坐標(biāo)呈隨機(jī)變化，其具有明確的統(tǒng)計(jì)平均值。2.寫出紊流的統(tǒng)計(jì)平均方法及適用范圍：〔1〕時(shí)間平均法只適用于定常紊流場(chǎng)〔2〕空間平均法只適用于均勻紊流場(chǎng)〔3〕統(tǒng)計(jì)平均法對(duì)于非定常、非均勻的流場(chǎng)3.寫出連續(xù)方程時(shí)均化：時(shí)均運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程：，脈動(dòng)運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程：寫出不可壓縮流體的紊流時(shí)均運(yùn)動(dòng)微分方程寫出雷諾應(yīng)力的表示什么是混合長(zhǎng)度普朗特假設(shè)在紊流運(yùn)動(dòng)中，流體微團(tuán)也是在運(yùn)動(dòng)*一距離后才和周圍其他的流體微團(tuán)相互摻混，失去原有的流體特征，而在運(yùn)動(dòng)過程中流體微團(tuán)保持其原有流動(dòng)特征不變。流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的這個(gè)距離稱為混合長(zhǎng)度第十一章寫出小擾動(dòng)傳播的特征線和黎曼不變量：由〔沿〕；〔沿〕直線和稱特征線，而和稱為黎曼不變量2.寫出一維不定常運(yùn)動(dòng)的連續(xù)方程、動(dòng)量方程和能量方程：什么是馬赫數(shù)和臨界參數(shù)？馬赫數(shù)定義為流體速度與當(dāng)?shù)匾羲俚谋戎?，即?dāng)M=1時(shí)的狀態(tài)稱為臨界狀態(tài)，臨界狀態(tài)下的氣體狀態(tài)參數(shù)稱為臨界參數(shù)寫出運(yùn)動(dòng)正激波的運(yùn)動(dòng)速度第十二章1小擾動(dòng)理論的適用場(chǎng)合？答：小擾動(dòng)理論既適用于亞音速流動(dòng)，也適用于超音速流動(dòng)，但只限于細(xì)長(zhǎng)物體繞流的場(chǎng)合。2什么是馬赫錐？如何區(qū)分受擾區(qū)和未擾動(dòng)區(qū)？答：由于超音速氣流U>a，在不同時(shí)刻產(chǎn)生的球面波都將局限于以該點(diǎn)源為頂點(diǎn)的圓錐形區(qū)域內(nèi)，該圓錐面稱為馬赫錐。馬赫錐以內(nèi)的區(qū)域?yàn)槭軘_區(qū)，馬赫錐以外為未擾動(dòng)區(qū)。3什么是波阻？答：在超音速流動(dòng)中，壁面壓強(qiáng)分布與壁面波形的相位差為90°，壓強(qiáng)分布對(duì)于波峰或波谷不對(duì)稱，因此在*方向上產(chǎn)生壓差阻力。稱為波阻。4什么是斜激波？答：超音速氣流流經(jīng)經(jīng)過一個(gè)楔形體，如果尖楔的頂角足夠小。在其頭頂部就會(huì)形成附體激波，氣流和激波斜交，穿過激波后氣流向激波方向轉(zhuǎn)折一個(gè)角度，然后沿著與固壁平行的方向流動(dòng)。稱這種與氣流方向不垂直的平面