【正文】 試 題： 班號(hào)： 姓名：《工程流體力學(xué)》綜合復(fù)習(xí)資料一、判斷題 根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律，當(dāng)流體流動(dòng)時(shí)，流體內(nèi)部?jī)?nèi)摩擦力大小與該處的流速大小成正比。 一個(gè)接觸液體的平面壁上形心處的水靜壓強(qiáng)正好等于整個(gè)受壓壁面上所有各點(diǎn)水靜壓強(qiáng)的平均值。 流體流動(dòng)時(shí)，只有當(dāng)流速大小發(fā)生改變的情況下才有動(dòng)量的變化。 在相同條件下，管嘴出流流量系數(shù)大于孔口出流流量系數(shù)。 穩(wěn)定（定常）流一定是緩變流動(dòng)。 水擊產(chǎn)生的根本原因是液體具有粘性。 長(zhǎng)管是指運(yùn)算過(guò)程中流速水頭不能略去的流動(dòng)管路。 所謂水力光滑管是指內(nèi)壁面粗糙度很小的管道。 外徑為D，內(nèi)徑為d的環(huán)形過(guò)流有效斷面，其水力半徑為。 凡是滿(mǎn)管流流動(dòng)，任何斷面上的壓強(qiáng)均大于大氣的壓強(qiáng)。 二、填空題某輸水安裝的文丘利管流量計(jì)，當(dāng)其汞水壓差計(jì)上讀數(shù)，通過(guò)的流量為，分析當(dāng)汞水壓差計(jì)讀數(shù)，通過(guò)流量為 L/s。運(yùn)動(dòng)粘度與動(dòng)力粘度的關(guān)系是 ，其國(guó)際單位是 。因次分析的基本原理是： ；具體計(jì)算方法分為兩種 。斷面平均流速V與實(shí)際流速u(mài)的區(qū)別是 。實(shí)際流體總流的伯諾利方程表達(dá)式為 ， 其適用條件是 。泵的揚(yáng)程H是指 。穩(wěn)定流的動(dòng)量方程表達(dá)式為 。計(jì)算水頭損失的公式為 與 。牛頓內(nèi)摩擦定律的表達(dá)式 ，其適用范圍是 。壓力中心是指 。三、簡(jiǎn)答題 穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)。 產(chǎn)生流動(dòng)阻力的原因。 串聯(lián)管路的水力特性。 如何區(qū)分水力光滑管和水力粗糙管，兩者是否固定不變？ 靜壓強(qiáng)的兩個(gè)特性。 連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的內(nèi)容。 實(shí)際流體總流的伯諾利方程表達(dá)式及其適用條件。 因次分析方法的基本原理。 歐拉數(shù)的定義式及物理意義。 壓力管路的定義。1 長(zhǎng)管計(jì)算的第一類(lèi)問(wèn)題。1 作用水頭的定義。1 噴射泵的工作原理。1 動(dòng)量方程的標(biāo)量形式。1 等壓面的特性。1 空間連續(xù)性微分方程式及其物理意義。1 分析局部水頭損失產(chǎn)生的原因。1 雷諾數(shù)、富勞德數(shù)及歐拉數(shù)三個(gè)相似準(zhǔn)數(shù)的定義式及物理意義。1 流線(xiàn)的特性。四、計(jì)算題如圖所示，將一平板垂直探入水的自由射流中，設(shè)平板截去射流的部分流量Q1＝，并引起射流的剩余部分偏轉(zhuǎn)一角度。已知射流速度為30m/s，總流量Q0＝，不計(jì)重量及水頭損失。求射流加于平板上的力？有泵管路如圖所示，流量，泵的吸入管長(zhǎng)，沿程阻力系數(shù)，總局部阻力系數(shù)為；壓力管長(zhǎng)，，管徑為。求：（1）已知泵入口處真空表讀數(shù)，求吸入高度。 （2）兩個(gè)液面高差，求泵的揚(yáng)程。 水平直管半徑為R，不可壓縮流體作層流流動(dòng)，其半徑處點(diǎn)流速為，并等于管內(nèi)平均流速V。 求證：如圖所示一貯水容器。器壁上有兩個(gè)半球形蓋，設(shè)。試分別求出作用在兩個(gè)球蓋上的液體總壓力。如圖水泵進(jìn)水系統(tǒng)，h=3m，管徑d=，1﹑2斷面間的總水頭損失，斷面2處的真空度為，求流量。參考答案一、判斷題√√ √二、填空題 3 L/s ，斯() 因次和諧的原理，п定理 過(guò)流斷面上各點(diǎn)的實(shí)際流速是不相同的，而平均流速在過(guò)流斷面上是相等的 ，穩(wěn)定流，不可壓縮流體，作用于流體上的質(zhì)量力只有重力，所取斷面為緩變流動(dòng) 單位重量液體所增加的機(jī)械能 ， ，是指在溫度不變的條件下，隨著流速梯度的變化，μ值始終保持一常數(shù) 總壓力的作用點(diǎn)三、簡(jiǎn)答題 穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)。在流場(chǎng)中流體質(zhì)點(diǎn)通過(guò)空間點(diǎn)時(shí)所有的運(yùn)動(dòng)要素都不隨時(shí)間改變，這種流動(dòng)稱(chēng)為穩(wěn)定流；反之，通過(guò)空間點(diǎn)處得流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)要素的全部或部分要素隨時(shí)間改變，這種流動(dòng)叫不穩(wěn)定流。 產(chǎn)生流動(dòng)阻力的原因。外因：水力半徑的大?。还苈烽L(zhǎng)度的大?。还鼙诖植诙鹊拇笮?。內(nèi)因：流體流動(dòng)中永遠(yuǎn)存在質(zhì)點(diǎn)的摩擦和撞擊現(xiàn)象，質(zhì)點(diǎn)摩擦所表現(xiàn)的粘性，以及質(zhì)點(diǎn)發(fā)生撞擊引起運(yùn)動(dòng)速度變化表現(xiàn)的慣性，才是流動(dòng)阻力產(chǎn)生的根本原因。 串聯(lián)管路的水力特性。串聯(lián)管路無(wú)中途分流和合流時(shí)，流量相等，阻力疊加。串聯(lián)管路總水頭損失等于串聯(lián)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。 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(guò)層流邊層厚度與管壁粗糙度值的大小進(jìn)行比較。 靜壓強(qiáng)的兩個(gè)特性。，并指向受壓面。，或者說(shuō)任一點(diǎn)各方向的靜壓強(qiáng)均相等。 連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的內(nèi)容。即認(rèn)為真實(shí)的流體和固體可以近似看作連續(xù)的，充滿(mǎn)全空間的介質(zhì)組成，物質(zhì)的宏觀性質(zhì)依然受牛頓力學(xué)的支配。這一假設(shè)忽略物質(zhì)的具體微觀結(jié)構(gòu)，而用一組偏微分方程來(lái)表達(dá)宏觀物理量（如質(zhì)量，數(shù)度，壓力等）。這些方程包括描述介質(zhì)性質(zhì)的方程和基本的物理定律，如質(zhì)量守恒定律，動(dòng)量守恒定律等。 實(shí)際流體總流的伯諾利方程表達(dá)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(zhì)量力只有重力，所取斷面為緩變流動(dòng)。 因次分析方法的基本原理。就是因次和諧的原理，根據(jù)物理方程式中各個(gè)項(xiàng)的因次必須相同，將描述復(fù)雜物理現(xiàn)象的各個(gè)物理量組合而成無(wú)因次數(shù)群π，從而使變量減少。 歐拉數(shù)的定義式及物理意義。，其物理意義為壓力與慣性力的比。 壓力管路的定義。凡是液流充滿(mǎn)全管在一定壓差下流動(dòng)的管路都稱(chēng)為壓力管路。1 長(zhǎng)管計(jì)算的第一類(lèi)問(wèn)題?！阎軓?，管長(zhǎng)和地形，當(dāng)一定流量的某種液體通過(guò)時(shí)，確定管路中的壓力降，或確定起點(diǎn)所需的壓頭，或計(jì)算水利坡降。1 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m。1 噴射泵的工作原理。 噴射泵主要由噴嘴、吸入室和擴(kuò)散室等組成。工作流體在壓力作用下經(jīng)管子進(jìn)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(shí)，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(jìn)流體并和工作流體一起混合，經(jīng)擴(kuò)散管進(jìn)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)。1 ，三個(gè)方程為動(dòng)量方程的標(biāo)量形式。1 等壓面的特性。作用于靜止流體中任一點(diǎn)上的質(zhì)量力必定垂直于通過(guò)該點(diǎn)的等壓面。1 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(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)單位體積空間流出與流入的質(zhì)量差與其內(nèi)部質(zhì)量變化的代數(shù)和為零。1 分析局部水頭損失產(chǎn)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(duì)運(yùn)動(dòng)和流體質(zhì)點(diǎn)的急劇變形，結(jié)果導(dǎo)致質(zhì)點(diǎn)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(dòng)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(zhì)點(diǎn)被主流所帶走，即有動(dòng)量交換，因而消耗運(yùn)動(dòng)流體的能量，流體質(zhì)點(diǎn)的混摻引起的動(dòng)量變化。1 雷諾數(shù)、富勞德數(shù)及歐拉數(shù)三個(gè)相似準(zhǔn)數(shù)的定義式及物理意義。雷諾數(shù)： 慣性力與粘性力之比富勞德數(shù)： 慣性力與重力之比歐拉數(shù)： 壓力與慣性力之比1 流線(xiàn)的特性。 (1)在定常流動(dòng)時(shí)，因?yàn)榱鲌?chǎng)中各流體質(zhì)點(diǎn)的速度不隨時(shí)間變化，所以通過(guò)同一點(diǎn)的流線(xiàn)形狀始終保持不變，因此流線(xiàn)和跡線(xiàn)相重合。而在非定常流動(dòng)時(shí)，一般說(shuō)來(lái)流線(xiàn)要隨時(shí)間變化，故流線(xiàn)和跡線(xiàn)不相重合。(2)通過(guò)某一空間點(diǎn)在給定瞬間只能有一條流線(xiàn)，一般情況流線(xiàn)不能相交和分支。否則在同一空間點(diǎn)上流體質(zhì)點(diǎn)將同時(shí)有幾個(gè)不同的流動(dòng)方向。只有在流場(chǎng)中速度為零或無(wú)窮大的那些點(diǎn)，流線(xiàn)可以相交，這是因?yàn)?，在這些點(diǎn)上不會(huì)出現(xiàn)在同一點(diǎn)上存在不同流動(dòng)方向的問(wèn)題。速度為零的點(diǎn)稱(chēng)駐點(diǎn)，速度為無(wú)窮大的點(diǎn)稱(chēng)為奇點(diǎn)。(3)流線(xiàn)不能突然折轉(zhuǎn)，是一條光滑的連續(xù)曲線(xiàn)。(4)流線(xiàn)密集的地方，表示流場(chǎng)中該處的流速較大，稀疏的地方，表示該處的流速較小。四、計(jì)算題 解：上面的蓋為蓋,對(duì)于蓋，其壓力體體積為 （方向↑）左面水平的蓋為蓋，對(duì)于蓋，靜水壓力可分解成水平及鉛重兩個(gè)分力，其中 水平方向分力（方向←） 鉛重方向分力（方向↓） 解：列自由液面11和2－2斷面的伯諾利方程： v=v2得：v= m/s Q=v答：流量為粘　　性：流體層間發(fā)生相對(duì)滑移運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生切向力的性質(zhì)。粘性系數(shù)：切應(yīng)力與速度梯度成正比的比例系數(shù)。牛頓流體：切應(yīng)力與角變形速率（速度梯度）之間存在線(xiàn)性關(guān)系的流體。非牛頓流體：切應(yīng)力與角變形速率（速度梯度）之間不存在線(xiàn)性關(guān)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(shù)：?jiǎn)挝粔毫ψ兓鶎?duì)應(yīng)的流體體積的相對(duì)變化值。體積彈性模數(shù)：流體體積的單位相對(duì)變化所對(duì)應(yīng)的壓力變化值。表面張力：液體表面任意兩個(gè)相鄰部分之間的垂直與它們的分界線(xiàn)的相互作用的拉力。表面張力系數(shù)：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度分界線(xiàn)上的張力。質(zhì)量力：作用于流體質(zhì)量上的非接觸力。表面力：由毗鄰的流體質(zhì)點(diǎn)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(shí)施加于不可壓流體表面的壓力,以同一數(shù)值沿各個(gè)方向傳遞到所有流體質(zhì)點(diǎn)。正壓流場(chǎng)：整個(gè)流場(chǎng)中流體密度只是壓力的函數(shù)。絕對(duì)壓力：以真空為基準(zhǔn)的壓力。相對(duì)壓力：以大氣壓力為基準(zhǔn)的壓力,又稱(chēng)為表壓。位置水頭：流體質(zhì)點(diǎn)距離某基準(zhǔn)面的高度。壓力水頭：?jiǎn)挝恢亓苛黧w的壓力勢(shì)能,可用壓力所對(duì)應(yīng)的液柱高度來(lái)表示。靜水頭：位置水頭和壓力水頭之和,又稱(chēng)測(cè)壓管水頭。等壓面：流體靜止平衡時(shí),壓力相等的曲面（或平面）。跡線(xiàn)：流體質(zhì)點(diǎn)的軌跡線(xiàn)；流線(xiàn)：用歐拉法描述速度場(chǎng)時(shí)的速度矢量線(xiàn)；串線(xiàn)：相繼通過(guò)空間某一固定點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)依次串聯(lián)而成的線(xiàn)；流體線(xiàn)：由確定的流體質(zhì)點(diǎn)組成的連續(xù)線(xiàn)；線(xiàn)變形速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)微元流體線(xiàn)的相對(duì)伸長(zhǎng)率；體積膨脹率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)微元流體團(tuán)的體積膨脹率；角變形速率：正交流體線(xiàn)的夾角對(duì)時(shí)間的變化率的1/2；流體微團(tuán)整體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度：過(guò)某流體質(zhì)點(diǎn)Ａ的所有流體線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的平均值，可用正交微元流體線(xiàn)的角平分線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度來(lái)衡量；無(wú)旋流場(chǎng)：的流場(chǎng)，又稱(chēng)有勢(shì)場(chǎng)；速度勢(shì)：當(dāng)流場(chǎng)無(wú)旋時(shí)，存在稱(chēng)為速度勢(shì)；控制體：相對(duì)于坐標(biāo)系固定不動(dòng)的封閉體積，它是歐拉方法描述流動(dòng)用的幾何體。系統(tǒng)：包含固定不變物質(zhì)的集合，它是拉格朗日方法描述流動(dòng)的質(zhì)量體，其形狀，大小，位置，隨時(shí)間變化。連續(xù)方程：反映物質(zhì)不滅質(zhì)量守恒的方程。動(dòng)量方程：反映物質(zhì)動(dòng)量變化與受力關(guān)系的方程，其本質(zhì)是牛頓第二定律。能量方程：反映物質(zhì)能量變化與作功、吸收熱量關(guān)系的方程。伯努利方程：反映理想流體定常運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體的壓力能，動(dòng)能，質(zhì)量力勢(shì)能以及內(nèi)能關(guān)系的方程。雷諾數(shù)：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(yùn)動(dòng)中重要的特征量。層流：當(dāng)流體運(yùn)動(dòng)規(guī)則，各部分分層流動(dòng)互不摻混，流體質(zhì)點(diǎn)的跡線(xiàn)是光滑的，而且流場(chǎng)穩(wěn)定時(shí)，此種流動(dòng)形態(tài)稱(chēng)為層流。湍流：當(dāng)流體運(yùn)動(dòng)極不規(guī)則，各部分流體相互劇烈摻混，流體質(zhì)點(diǎn)的跡線(xiàn)雜亂無(wú)章，流場(chǎng)極不穩(wěn)定時(shí)。此種流動(dòng)形態(tài)稱(chēng)為“湍流”?！豆こ塘黧w力學(xué)》復(fù)習(xí)題及參考答案一、 名詞解釋。雷諾數(shù) 流線(xiàn) 壓力體 牛頓流體 歐拉法 拉格朗日法 濕周 恒定流動(dòng) 附面層 卡門(mén)渦街1自由紊流射流1流場(chǎng) 1無(wú)旋流動(dòng)1貼附現(xiàn)象1有旋流動(dòng)1自由射流1濃差或溫差射流 1音速1穩(wěn)定流動(dòng)不可壓縮流體2駐點(diǎn)2自動(dòng)模型區(qū)二、 是非題。 1. 流體靜止或相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的等壓面一定是水平面。 （ ）2. 平面無(wú)旋流動(dòng)既存在流函數(shù)又存在勢(shì)函數(shù)。 （ ）3. 附面層分離只能發(fā)生在增壓減速區(qū)。 （ ）4. 等溫管流摩阻隨管長(zhǎng)增加而增加，速度和壓力都減少。 （ ）5. 相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的等壓面一定也是水平面。 （ ）6. 平面流只存在流函數(shù)，無(wú)旋流動(dòng)存在勢(shì)函數(shù)。 （ ）7. 流體的靜壓是指流體的點(diǎn)靜壓。 （ ）8. 流線(xiàn)和等勢(shì)線(xiàn)一定正交。 （ ）9. 附面層內(nèi)的流體流動(dòng)是粘性有旋流動(dòng)。 （ ）10. 亞音速絕熱管流摩阻隨管長(zhǎng)增加而增加，速度增加，壓力減小。（ ）11. 相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的等壓面可以是斜面或曲面。 （ ）12. 超音速絕熱管流摩阻