高等流體力學(xué)復(fù)習(xí)題及答案-預(yù)覽頁
【正文】 摩擦定律：偏應(yīng)力張量的各分量與速度梯度張量的各分量間存在線性關(guān)系。22．什么是層流運(yùn)動(dòng)、湍流運(yùn)動(dòng)、雷諾數(shù)和臨界雷諾數(shù)？[答]：層流流動(dòng)是平穩(wěn)有規(guī)律的流動(dòng)狀態(tài)，流體介質(zhì)各部分之間分層流動(dòng)，互不摻混，流體內(nèi)部的微團(tuán)具有連續(xù)而平滑的跡線，流場(chǎng)中各種有關(guān)物理量（參數(shù)）的變化較為緩慢，表現(xiàn)出明顯的連續(xù)性和平穩(wěn)性。 湍流：光滑圓管中的速度分布： 粗糙圓管中的速度分布與光滑圓管中的速度分布相同，只是改變方程的常數(shù)。如果2個(gè)流動(dòng)系統(tǒng)的歐拉維數(shù)Eu相等，則相應(yīng)的壓力場(chǎng)相似，相應(yīng)的慣性力場(chǎng)也存在相似關(guān)系。25. 流體的阻力可分為哪幾種？管路中因阻力引起的損失通常分為哪幾種？影響管路損失系數(shù)的主要因素有哪些？答：粘性時(shí)產(chǎn)生阻力的根本原因，依據(jù)阻力產(chǎn)生的不同機(jī)理，可分為：摩擦阻力和壓差阻力。（2）渦通量又稱渦旋強(qiáng)度，由斯托克斯定理，在渦量場(chǎng)中，沿任意封閉周線的速度環(huán)量等于通過該周線所張曲面的渦通量。這部分能量轉(zhuǎn)換成熱能形式傳遞給流體介質(zhì)及相鄰的固壁，使其溫度升高而耗散。理想流體的運(yùn)動(dòng)如果無旋則將永遠(yuǎn)無旋。28. 螺旋流、偶極子流和繞圓柱體有環(huán)流動(dòng)分別是由哪些基本勢(shì)流疊加而成？答：螺旋流是由匯流和勢(shì)渦疊加而成的；偶極子流是由源流和匯流疊加而成的；繞圓柱體有環(huán)流動(dòng)是有均勻等速流、偶極子流和純環(huán)流疊加而成的。30. 試述平板湍流邊界層的結(jié)構(gòu)及其速度分布特征。影響因素：將流體速度從u=0到u=。中等雷諾數(shù)下的繞流Re= 當(dāng)80~90Re150時(shí)，邊界層分離點(diǎn)仍在圓柱體的背流面且在圓柱體背流面出現(xiàn)穩(wěn)定的，非對(duì)稱的，排列有規(guī)則的，旋轉(zhuǎn)方向相反的，交替從物體脫落的漩渦，形成兩行排列整齊的向下游運(yùn)動(dòng)的渦列，通常稱為卡門渦街。，湍流模型的概念和主要分類。湍流模型的概念：把湍流分解為平均運(yùn)動(dòng)與脈動(dòng)運(yùn)動(dòng)，湍流的物理量可以表示時(shí)均值與脈動(dòng)值之和。自由湍流：不同速度流層間的湍流運(yùn)動(dòng)。這樣，不需要對(duì)壁面區(qū)內(nèi)的流動(dòng)進(jìn)行求解，就可直接得到與壁面相鄰控制體積的節(jié)點(diǎn)變量值。 當(dāng)Ma1時(shí)的氣流稱為亞聲速氣流，此時(shí)速度隨斷面的增大而減慢，隨斷面的減小而加快；當(dāng)Ma1時(shí)的氣流稱為超聲速氣流，此時(shí)速度隨斷面的增大而加快，隨斷面的減小而減慢； 當(dāng)UC時(shí)，微弱壓力擾動(dòng)以速度CU 向上游傳播，以速度C+U 向下游傳播 當(dāng)UC時(shí)，微弱壓力擾動(dòng)只能傳播到馬赫錐面的內(nèi)側(cè)，此擾動(dòng)不能傳播到擾動(dòng)源上游，也不能傳播到馬赫錐的外部。條件：激波發(fā)生在超聲速氣流的壓縮過程中。根據(jù)質(zhì)量守恒定律的物理含義：體積分中的質(zhì)量m在其運(yùn)動(dòng)過程中保持不變，即：又因?yàn)椤咀ⅲ壕褪菍⒎e分號(hào)與微分號(hào)互換】且 【注：記住就可以了】代入上式得：或者寫成所以當(dāng)被積函數(shù)為零可直接得到微分形式的連續(xù)性方程：或證明： 封閉曲面S所圍成的體積中流體的動(dòng)量積分為： 該物質(zhì)體上所受的外力為質(zhì)量力和面力： 由動(dòng)量定理可得：某物質(zhì)體的動(dòng)量變化等于該物體所受外力之和。以對(duì)方程兩邊做數(shù)量積，因?yàn)?/，所以=0。，推導(dǎo)出平板定常不可壓二維層流的Prantl邊界層方程N(yùn)S方程： 根據(jù)邊界層流動(dòng)特點(diǎn)，對(duì)方程各項(xiàng)數(shù)量級(jí)的大小進(jìn)行詳細(xì)分析，可化簡(jiǎn)NS方程選擇來流速度u0 作為速度比較基準(zhǔn)，x可作為長(zhǎng)度比較基準(zhǔn)，并取u0 和x的數(shù)量級(jí)為1，用符號(hào)o(1)表示，因?yàn)棣?x＜＜1所以δ的數(shù)量級(jí)o(δ) ＜＜o(jì)(1)定義u0～o(1)，x～o(1)。（1）局部加速度： =（2）質(zhì)點(diǎn)的加速度： ，求流線族。 dr0zhPao解：，假定流體是不可壓縮流體，其速度分量為 試問：1）流動(dòng)是否滿足連續(xù)性方程；2）流動(dòng)是否無旋？[解]： 1）由題意得：，將上述結(jié)果帶入二維不可壓流動(dòng)的連續(xù)性方程，得到：= 0故該流動(dòng)滿足連續(xù)性方程。 設(shè)：平板無限大，與水平面的傾角為，流體的深度為 h，作定常層流運(yùn)動(dòng)。yx由題意知流體全部打在平板上，所以，流體的速度均垂直于平板，設(shè)為，打在平板上的流體面積為,來流面積為由問題可知： 速度的方向處處與軸平行，即：； 流動(dòng)是平面的，即： 流動(dòng)是定常的，即： 于是問題可簡(jiǎn)化為： 邊界條件： ， 積分得： 應(yīng)用邊界條件可得； 于是本問題的解為：（本題中假設(shè)平板左右兩端壓力分別為）1如圖，水平放置的兩塊平行無窮平板間有厚度為、粘性系數(shù)分別為、的不相混的不可壓縮流體作平行于平板的定常的層流運(yùn)動(dòng)。 y=δ, ux= u0 由此，得 a=0, b=, c=, d=故，(*)將（*）代入上式，得：故15 拉格朗日變數(shù)（）給出的流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律為，（1）求以歐拉變數(shù)描述的速度場(chǎng)：（2）問流動(dòng)是否為定常：（3）求加速度。將帶入。（2）復(fù)速度為=在平板上表面，y=0,z=x,于是沿平板表面上的表面速度分布為得 v=0應(yīng)用伯努利方程，有 得上式說明在平板上表面原點(diǎn)處壓強(qiáng)為滯止壓強(qiáng)，與無窮遠(yuǎn)處未受擾動(dòng)壓強(qiáng)相等，離開原點(diǎn)向平板左右兩側(cè)移動(dòng)，由于有速度存在，壓強(qiáng)減小。解： 由題意可以畫出上圖，圓周上駐點(diǎn)位置 由公式：得=,z=，作一個(gè)圍繞軸的任意封閉
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