流体力学经典简答题目

1第二章静力学1.什么是等压面？等压面有什么性质？压强相等的点组成的面。性质：1）等压面与质量力正交。2）质量力只有重力作用的流体的等压面是水平面。3）等压面就是等势面。4）自由液面和液体的交界面是等压面。2.什么是绝对压强，什么是相对压强？绝对压强是以绝对真空为基准的压强，相对压强是以当地大气压强为基准的压强。3.压力体的构成是什么?如何确定实压力体和虚压力体?压力体的构成1）曲面本身。2）自由液面或自由液面的延长面。3）曲面边缘向自由液面或自由液面的延长面所引的垂面。确定实、虚压力体压力体与曲面本身相接处的部分如果有液体存在就是实压力体，压力方向向下；否则为需压力体，压力方向向上。第三章动力学1.什么是迹线？什么是流线？流线有什么性质？迹线：流体质点经过的轨迹线。流线：某一瞬时流场中的一簇光滑曲线，位于曲线上的流体质点的速度方向与曲线的切线方向一致。性质：1）流线不能相交也不能是折线。2）流线疏的地方速度小，流线密的地方速度大。3）恒定流时，流线和迹线重合。4）固体边界附近的流线与固体边界重合。2.均匀流具有的特征是什么？①过水断面为平面，过水断面形状、尺寸沿程不变；②同一流线上的流速相等，流速分布相同，平均流速相同；③过流断面上动水压强按静水压强分布3.“恒定流与非恒定流”，“均匀流与非均匀流”，“渐变流与急变流”是如何定义的？(1)液体运动时，若任何空间点上所有的运动要素都不随时间而改变，这种水流称为恒定流。若任何空间点上所有的运动要素随时间发生了变化，这种水流称为非恒定流。(2)在恒定流中，液流同一流线上液体质点流速的大小和方向均沿程不变地流动，称为均匀流。当流线上各质点的运动要素沿程发生变化，流线不是彼此平行的直线时，称为非均匀流。(3)流线接近于平行直线的流动称为渐变流，流线的曲率较大，流线之间的夹角也较大的流动，称为急变流。4.试用能量方程解释飞机的升力是如何产生的。答：飞机机翼呈上凸下凹状，当空气流经机翼时，其上侧流速较大，压力较小；下侧流速较小压力较大，从而在机翼上下产生了一个压力差，此即为飞机的升力。5.用伯努利能量方程解释为什么在炎热的夏天，当火车开动后，车厢里顿时会有风从车厢两侧吹进？答：当火车开动后，车厢内的空气获得一定的流速，该流速远大于火车周围的空气流速。由伯努利方程cgvpz22……6.总流能量方程的物理意义是什么？试说明方程中各项的物理意义？答：总流的能量方程表述为：21222222111122lhgvpzgvpz它的物理意义是：水流只能从总机械能大的地方流向总机械能小的地方。各项物理意义如下：z─总流过水断面上单位重量液体所具有的位能，简称为单位位能；p─总流过水断面上单位重量液体所具有的压能，简称为单位压能；pz─总流过水断面上单位重量液体所具有的平均势能，简称为单位势能；gv22─总流过水断面上单位重量液体所具有的平均动能；gvpzH22─总流过水断面上单位重量液体所具有的总能量，即总机械能；27.用流体力学原理说明为什么当火车进站时，人们需稍微远离站台边缘。答案提示：（1）所用知识点：伯努利方程cgvpz22（2）火车进站时具有相当快的速度，越靠近车体的空气的流速越大，压强就越小；（3）人身体前后产生较大的指向列车的压力差8.试用能量方程解释在闷热无风的夏天，当火车运行时，风会从两侧的车窗徐徐吹进。答：但火车运行时，车厢附近的空气由于粘性的作用，会跟随车厢一道运动，且越靠近车厢，空气的速度越大。这样，由能量方程可知，越靠近车厢处，空气的压强就越小。从而产生了一个指向车厢的压力差。在此压差的作用下，空气就经由车窗被吹进了车厢内。第四章能量损失1.什么是水力半径？什么是湿周？圆管的水力半径与直径什么关系？湿周：过流断面与固体边界相接处的周界线。水力半径：过流断面与湿周的比。圆管水力半径是直径的四分之一。2.什么是层流？什么是湍流？怎么判断层流和湍流？层流和湍流的沿程损失和速度什么关系？层流：当流速较小时，流层与流层之间互不干扰，互不掺混。湍流：当流速较大时，流层与流层之间相互掺混，流体质点的流动处于完全无规则的乱流状态。区分层流和湍流的是雷诺数，雷诺数大于2000属于湍流，雷诺数小于等于2000属于层流。层流时沿程损失与速度的一次放成正比，湍流时沿程损失与速度的1.75至2此方成正比。3.输水管的流量，水温一定，随管径增大，雷诺数如何变化？为什么？答：流量、水温一定时，随管径增大，雷诺数变小。由雷诺数的表达式4evdQRd，在流量、水温一定的条件下，,Q均不变，雷诺属于管径成反比，随着管径d的增大，雷诺数变小。第五章管路及孔口管嘴1.什么是长管？什么是短管？举例说明用长管短管计算的装置。短管：管路中流速水头和局部水头与沿程水头相比不能忽略的管道。长管：局部水头和流速水头之和远小于沿程水头，一般局部水头和速度水头之和小于沿程水头的5%，在计算中可以忽略的管道。虹吸管用短管计算。并联或串联管道用长管计算。2.为什么要考虑水泵和虹吸管的安装高度？提示：虹吸管和水泵的吸水管内都存在负压。当安装高度较高时，虹吸管的最高处和水泵的进口的压强可能小于水的汽化压强，在那里水将变成蒸汽，破坏了水流的连续性，导致水流运动中断。因此在进行虹吸管和水泵的设计时必须考虑它们的安装高度3.什么是并联管路？它有哪些特点？答：具有相同节点的管段组成的管路称为并联管路。特点：（1）流量叠加：并联节点上的总流量为各支管中流量之和，即321QQQQ；（2）并联各支管上的阻力损失相等，即321lllhhh。（3）总的阻抗平方根的倒数等于各支管阻抗平方根倒数之和，即3211111SSSS3第六章绕流1.势函数有哪些性质？流函数有哪些性质？势函数：1）无旋必等势。2）速度在某一方向的分量等于速度势函数在这个方向的偏导数。3）速度势函数是一个调和函数。4）任意曲线上的速度环量等于曲线两端点上速度势函数值之差。而与曲线的形状无关5）等势面与流线垂直。流函数:1）不可压缩流体平面流动，流函数永远满足连续性方程。2）对于不可压缩流体的平面势流，流函数也是调和函数。3）平面流动中，通过两条流线间任一曲线单位厚度的体积流量等于两条流线的流函数之差。2.什么是边界层？边界层有什么特征？答：边界层是紧靠物体表面流速从零迅速增加到与来流速度相同数量级的薄层。特征：1）与物体的长度相比，边界层的厚度很小；2）边界层内的速度梯度很大；3）边界层沿流动方向逐渐增厚；4）由于边界层很薄，可近似地认为，边界层中各截面上的压强等于同一截面上边界层外边界上的压强；5）在边界层内，粘滞力相对惯性力不能忽略，两者处于同一两级；6）边界层内流体的流动和管内流动一样。3.简述粘性流体绕流物体时产生阻力的原因。如何减少阻力？答：（1）阻力有两部分，一部分是由于粘性产生切向应力形成的摩擦阻力；另一部分是由于边界层分离产生压强差形成的压差阻力（形状阻力）。（2）要减小摩擦阻力，应使层流边界层转变为紊流边界层的转捩点尽可能后移；把物体作成流线型，使分离点后移，甚至不发生分离，可减少物体后面的尾涡区，从而减小压差阻力。2.简述流线型物体与钝型体的绕流阻力规律的各自特点。答：在绕流流场中，流线形物体的阻力只有表面摩擦阻力，没有（或基本上不存在）压差阻力（或称形状阻力）。而钝形体的阻力一般不仅有表面摩擦阻力，而且还包括压差阻力。