流體力學(xué)考試復(fù)習(xí)資料(參考版)
2024-08-27 20:29本頁(yè)面
【正文】 (A)最小 (B)最大 (C)零 (D)不變 答案： (B) 【例題 8】長(zhǎng)度為 1m的半圓柱如圖所示，直徑 D為 3m，左、右側(cè)均有水，則 AB曲面上的總壓力為（ ）。 (A)粘性力與粘性成線性關(guān)系 (B)粘性力與速度梯度成線性關(guān)系 (C)粘性力與速度梯度成拋物線關(guān)系 (D)粘性力與速度大小成線性關(guān)系 答案： (B) 【例題 2】對(duì)于流體的粘性下面的說(shuō)法正確的是 ( )。因此，求曲面上的總壓力時(shí)，一般將其分為水平方向和鉛直方向的分力分別進(jìn)行計(jì)算。 五、靜止液體作用在曲面上的總壓力 在工程中常常會(huì)遇到曲面受壓?jiǎn)栴}，如弧形閘門(mén)，圓柱形油箱等。 (一 )流體靜力學(xué)的基本方程 四、靜止流體作用在平面上的總壓力 下面主要討論靜止液體作用在平面上的總壓力。即同一點(diǎn)各方向的流體靜壓強(qiáng)大小相等。 靜止流體中，表面力中只有壓力，由式 (318)知 流體靜壓強(qiáng) P 有兩個(gè)特性： (一 )流體靜壓強(qiáng)垂直于 作用面，并指向作用面的內(nèi)法線方向。 二、流體靜壓強(qiáng)的特性 流 體靜力學(xué)研究靜止流體的平衡規(guī)律及其在工程中的應(yīng)用。對(duì)于均質(zhì)流體，質(zhì)量與體積成正比，故質(zhì)量力與流體體積成正比，又稱為體積力 表面力作用于流體的表面上：包括液體的自由表面，流體與固體間的接觸面，以及所取流體脫離體的表面。 質(zhì)量力作用于流體的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)上，其大小與受作用流體的質(zhì)量成正比。理想流體不過(guò)是在理論分析中引入的一個(gè)力學(xué)模型，這樣，可以使問(wèn) 題大大簡(jiǎn)化，而對(duì)其中的粘性可以在得出結(jié)論后再考慮加以修正。理想流體是指沒(méi)有粘性的流體，即 =0 。但在某些情況下，壓強(qiáng)變化不是很大而流體的速度也不很大 (如小于 50m／ s)時(shí)，也可以近似認(rèn)為氣體的密度是常數(shù)。壓強(qiáng)增大，流體體積減小。本教材中只討論牛頓流體。 根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律，任意兩薄層間流體的切應(yīng)力可表示為： V 并不是所有流體都符合牛頓內(nèi)摩擦定律的 ?；蛘哒f(shuō)粘性就是流體具有抵抗剪切變形的能力。這種內(nèi)摩擦力起阻止流體內(nèi)部相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用。對(duì)于均質(zhì)流體 粘性 流體在靜止時(shí)不能抵抗剪切變形。描述流體運(yùn)動(dòng)的宏觀物理量，如密度、速度、壓強(qiáng)、溫度等等都可以表示為空間和時(shí)間的連續(xù)函數(shù)，這樣，就可以充分利用連續(xù)區(qū)數(shù)來(lái)對(duì)流體進(jìn)行研究，不必考慮其微觀的分子運(yùn)動(dòng)，只研究流體的宏觀的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。因此，我們所討論的流體并不以分子作為對(duì)象而是以一個(gè)引進(jìn)的連續(xù)介 質(zhì)模型進(jìn)行研究：認(rèn)為流體是由連續(xù)分布的流體質(zhì)點(diǎn)所組成的。因此，從微觀的角度看，對(duì)流體的物理量的描述在時(shí)間上的分布是不連續(xù)的，在空間上的分布也是不連續(xù)的。 液體和氣體都是由分子組成的。兩者都幾乎 不能承受拉力；在靜止?fàn)顟B(tài)下不能承受任何微小的剪切力，在剪切力作用下將產(chǎn)生連續(xù)的變形。 【內(nèi)容講解】 一、 流體的主要物理性質(zhì) 流體和連續(xù)介質(zhì)模型 流體包括液體和氣體。流體靜壓強(qiáng)基本特性，重力作用下的壓強(qiáng)基本方程，等壓面原理，壓強(qiáng)量測(cè)，絕對(duì)、相對(duì)壓強(qiáng)，真空度，流體作用在平面和曲面上的總壓力計(jì)算。所以壓差阻力由物面形狀決定，也稱形狀阻力。壓差阻力是物面上壓應(yīng)力的合力在來(lái)流方向的分量。繞流阻力可分為摩擦阻力和壓差阻力。因?yàn)樾郎u區(qū)的存在大大增加了紊流的紊動(dòng)程度；旋渦區(qū)壓縮了主流的過(guò)流斷面，引起過(guò)流斷面上流連重新分布，流連梯度增大了，也就增大了流層間的切應(yīng)力；旋渦區(qū)內(nèi)部不斷消耗的能量，也是來(lái)自主流，同時(shí)下游一定范圍的紊流脈動(dòng)也將加劇從而加大了這段長(zhǎng)度上的水頭損失。過(guò)分離點(diǎn)后的回流稱為尾流，常伴隨著旋渦。在粘性摩擦力和反向壓差的雙重作用下，邊界層厚度增長(zhǎng)更快，近壁流速愈小，最后導(dǎo)致近壁處流向改變；在下游出現(xiàn)近壁的回流，使邊界層脫離壁面，見(jiàn)圖 334。 (二 )邊界層的分離現(xiàn)象 上述平板邊界層不出現(xiàn)邊界層與壁面脫離的分離現(xiàn)象。對(duì)于光滑平板，臨界雷諾數(shù) Re=310 5～ 310 6 。邊界層也有層流和紊流之分。因此沿壁面法線方向速度梯度很大，必須考慮流體的粘性。邊界層與主流實(shí)際上并沒(méi)有明顯分界，通常規(guī)定速度到達(dá) 0． 99U處為邊界層的外緣。板上游為均勻來(lái)流，流速為 U與平板平行。這樣就簡(jiǎn)化了復(fù)雜的粘性流體流動(dòng)，推動(dòng)了流體力學(xué)的發(fā)展。而在邊界層外則可以看作是理想邊界層是很薄的，粘性作用被限制在一薄層中，比較容易得到解決。在壁面的外法線方向上流體的流速由零開(kāi)始迅速增大， 在壁面附近形成了一層流速梯度很大的區(qū)域，稱為邊界層。我們借助于因次分析，同樣可以得到同一形式的沿程水頭損失的計(jì)算公式： 六、邊界層基本概念和繞流阻力 (一 )邊界層的基本概念 在粘性流體繞固體的流動(dòng)中，當(dāng)雷諾
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