-工程流体力学复习题.doc
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一、简答题 1.缓变过流断面、缓变流动 过流断面 在流束或总流中与所有流线都相垂直的横断面。 缓变流动 若某过流断面上的流线几乎是相互平行的直线,则此过流断面称为缓变断面,过流断面上的流动称为缓变流动。 2.流管与流束 流管 在流场中任取一封闭曲线l(非流线),过曲线上各点做流线,所有这些流线构成一管状曲面,称为流管。 流束 在流场中取一非流面的曲面S,则过曲面上各点所作流线的总和,称为流束。 3.动能、动量修正系数 动能修正因数 用真实流速计算的动能与平均流速计算的动能间的比值。 动量修正因数 用真实流速计算的动量与以平均流速计算的动量间的比值。 4.水力光滑管和水力粗糙管 △:管壁绝对粗糙度,δ:粘性底层厚度。 当δ>△时,管壁的粗糙突出部分完全淹没在粘性地层中。此时,粘性底层以外的紊流区域完全不受管壁粗糙度的影响,流体就好像在理想的完全光滑管中流动,这种情况的管内紊流流动称为“水力光滑管”或简称为“光滑管”。 当δ<△时,管壁的粗糙突起有一部分或大部分暴露在紊流区内。此时,紊流区中的流体流过管壁粗糙突出部分时将会引起漩涡,造成附加的能量损失,即管壁粗糙度对紊流流动产生影响,这种情况的管内紊流流动称为“水力粗糙管”或简称为“粗糙管”。 5.等压面与压力体 等压面 在充满平衡流体的空间,连接压强相等的各点所组成的面称为等压面。等压面有三个特性:等压面就是等势面;等压面与质量力垂直;两种混容的流体分界面为等压面。 压力体 由所探究的曲面,通过曲面周界所作的垂直柱面和流体的自由表面(或其延伸面)所围成的封闭体积叫做压力体。 6.系统与控制体 系统 有限体积的流体质点的集合称为系统。(不管流体怎样运动,且运动中系统的表面可以不断变形,但流体质点的集合不变,所含有的质量不变。) 控制体 取流场中某一确定的空间区域,这个空间区域称为控制体。(控制体的周界称为控制面。) 7.流线与迹线 迹线 流体质点运动的轨迹。 流线 某瞬时在流场中所作的一条空间曲线,该瞬时位于曲线上各点的流体质点的速度在该点与曲线相切。 8.断面平均流速与时间平均流速 断面平均流速 时间平均流速 9.层流与紊流 层流 定向的无混杂的流动。 紊流 非定向的无规则的流动。 10.恒定与非恒定流动 恒定流动 如果流场中每一空间点上的运动参数不随时间变化,这样的流动称为恒定流动; 非恒定流动 若流场中运动参数不但随位置改变而改变,而且也随时间而变化,这种流动称为非恒定流动。 11.连续介质模型 在流体力学的研究中,将实际的由分子组成的结构用一种假象的流体模型——流体微元来代替。流体微元由足够数量的分子组成,连续充满它所占据的空间,彼此间无任何间隙。 12.理想流体、牛顿流体、粘性流体 理想流体 没有粘性的流体。 牛顿流体 凡切应力与速度梯度呈线性关系,即服从牛顿内摩擦定律的流体,称为牛顿流体(粘性为常数。)。反之为非牛顿流体。 粘性流体 粘性不为0的流体。 13.长管、短管 长管 凡局部损失和出流的速度水头之和与沿程损失相比较小(通常以小于百分之五为界限),这样的管路系统称为水力长管,或简称长管。 短管 又称为水力短管,是指沿程损失、局部损失等项大小相近,均须计及的管路系统。 14.表面力 是指作用在所研究流体外表面上与表面积大小成正比的力。 15.有旋流动、无旋流动 有旋流动 旋转角速度不为0(ω≠0),或旋度不为0(rotυ≠0)。 无旋流动 有势运动,旋转角速度为0(ω=0),或旋度为0(rotυ=0)。 16、简述流体粘性产生的原因并说明有哪些表示方法。 当流体在外力作用下,流体微元间出现相对运动时,随之产生阻抗流体间相对运动的内摩擦力,流体产生内摩擦力的这种性质成为粘性。 原因:液体是分子间的相互作用力(阻碍流体相对运动);气体是分子间的动量交换。 粘性的三种表示方法 (1)动力粘度(绝对粘度)μ:单位速度梯度时内摩擦切应力的大小,单位P(泊)或者Pa·s,1P=10-1Pa·s; (2)运动粘度ν:ν=μ/ρ,单位St(斯cm2/s)或m2/s; (3)相对粘度(条件粘度):用对比法测量流体的粘度,多种。 17、简述研究流体运动的两种方法,并指出有何不同。 拉格朗日法(随体法):研究流场中每一个流体质点的运动,分析运动参数随时间的变化规律,然后综合所有的流体质点,得到整个流场的运动规律。 选取在某个初始时刻t0,每个质点的坐标a、b、c来作为它的标记,称为“拉格朗日变数”,当流体质点运动时,它们不随时间变化。由于流体质点连续存在于流场中,所以“拉格朗日变数”也连续存在于流场中。 任何流体质点的坐标x,y,z:x=(a,b,c,t);y=(a,b,c,t);z=(a,b,c,t)。 着眼点:流体质点。 欧拉法(局部法):研究某瞬时整个流场内位于不同的位置上的流体质点的运动参数,然后综合所有空间点,用以描述整个流体的运动。 vx= vx(x,y,z,t);vy= vy(x,y,z,t);vz= vz(x,y,z,t);p=p(x,y,z,t);ρ=ρ(x,y,z,t) 着眼点:整个流场。 二、推导题 1、推导突然扩大局部损失的计算公式。P275 2、推导理想流体运动微分方程式。P101 3、推导圆管层流流量和能量损失的计算公式。P240&P242 4、推导直角坐标系中的连续性微分方程。P82 5、由粘性流体微小流束的伯努利方程推导出总流的伯努利方程。P198 6、推导静止流体对平面壁的作用力计算公式。P43 7、证明流体静压强的特性P28 特性一流体静压强的方向沿作用面的内法线方向: 对于牛顿流体,在任何微小切力的作用下,都将产生连续的变形,所以流体在保持静止状态下就不可能有切力存在。此外,又根据流体的内聚力很小,几乎不能承受拉力这一特点,可以得出结论:流体静压强的方向沿作用面的内法线方向。 特性二流体静压强的数值只与空间坐标有关,与方位无关: 8、推导欧拉静平衡方程P30 三、计算题 1、已知,当时,闸门自动倾倒,绕,摩擦系数的轴颈翻转,固定不变。闸门宽为,闸门倾角,求闸门的旋转轴离底部的距离为多少?(15分) 为了泄水,当水位时,水坝的平板闸门自动倾倒。闸门绕直径,具有摩擦系数的轴颈翻转。假设闸门的另一侧具有固定不变的水位。试求(闸门宽,倾角):(20分) (1)闸门的旋转轴离底部的距离应为多少; (2)支承所受的压力为多少。 2、一股水平方向上的射流冲击一斜置的光滑平板。已知射流来流速度为,流量为,密度为,平板倾角为。不计重力及流动损失,求射流对平板的作用力及分流流量,。 3、如图,盛水容器以转速绕垂直轴旋转。容器尺寸,,,水面高,活塞质量,不计活塞与侧壁的摩擦,求螺栓组、所受的力。 4、将一平板深入水的自由射流内,垂直于射流的轴线。该平板截去射流流量的一部分,引起射流剩余部分偏转角度。已知射流流速,全部流量,截去流量。求偏角及平板受力。 5、如图所示的曲管AOB。OB段长=0.3m,,AO垂直放置,B端封闭。管中盛水,其液面到O点的距离=0.23m。此管绕AO轴旋转。问转速为多少时B点的压强将与O点相同?(15分) 6、如图所示,密度为的理想不可压缩流体恒定通过水平分岔管道。已知进口截面积为,出口通大气,两个出口截面积均为,分岔角为;进出口流动参数均匀,进口截面上的相对压强,两出口截面上相对压强均为零,且出口速度相同。(20分) (1)试求证:进口速度=; (2)试求流体作用于分岔管道上的力和(方向如图所示)。 (注:专业文档是经验性极强的领域,无法思考和涵盖全面,素材和资料部分来自网络,供参考。可复制、编制,期待你的好评与关注)- 配套讲稿:
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