工程流体力学课后思考题-杜广生-

精品文档---下载后可任意编辑 1—1:流体有哪些特性?论述液体与气体特征的异同。 1）流动性、压缩、膨胀性、粘性 2） 物态 固定体积 固定形状 自由液面 明显压缩 抵抗微小剪力 抵抗力 液体 有 无 有 否 否 压 气体 无 无 无 是 否 压 1-2: 什么是连续介质模型?为什么要建立？ 1） 将流体作为由无穷多稠密、没有间隙的流体质点构成的连续介质，于是可将流体视为在时间和空间连续分布的函数。 2） ①可以不考虑流体复杂的微观粒子运动，只考虑在外力作用下的微观运动; ②可以用连续函数的解析方法等数学工具去讨论流体的平衡和运动规律。 1-3：流体密度、相对密度概念，它们之间的关系？ 1） 密度：单位体内流体所具有的质量，表征流体的质量在空间的密集程度。 相对密度：在标准大气压下流体的密度与4℃时纯水的密度的比值。 关系： 1-4:什么是流体的压缩性和膨胀性？ 1） 压缩性：在一定的温度下，单位压强增量引起的体积变化率定义为流体的压缩性系数，其值越大,流体越容易压缩，反之，不容易压缩。 2） 膨胀性：当压强一定时,流体温度变化体积改变的性质称为流体的膨胀性 1-5：举例说明怎样确定流体是可压缩还是不可压缩的? 气体和液体都是可压缩的，通常将气体时为可压缩流体,液体视为不可压缩流体。 水下爆炸：水也要时为可压缩流体;当气体流速比较低时也可以视为不可压缩流体。 1-6:什么是流体的黏性？静止流体是否有黏性？ 1） 流体流动时产生内摩擦力的性质程为流体的黏性 2） 黏性是流体的本身属性,永远存在. 1-7：作用在流体上的力有哪些？ 质量力、表面力. 1-8： 什么是表面张力? 表面张力，是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力 2—1:流体静压强有哪些特性？如何证明? 1） 特性一：流体静压强的作用方向沿作用面的内法线方向 特性二：静压强与作用面在空间的方位无关，只是坐标点的连续可微函数 2）??？？ 2—2：流体平衡微分方程的物理意义是什么？ 在静止流体内的任一点上，作用在单位质量流体上的质量力与静压强的合力相平衡 2-3:什么是等压面？等压面的方程是什么?有什么重要性质？ 1） 在流体中压强相等的点组成的面。 2） 性质：在静止流体中，作用于任意点的质量力垂直于经过该点的等压面. 2—4：写出流体静力学基本方程的几种表达式。说明流体静力学基本方程的适用范围以及物理意义、几何意义。 ； 适用于不可压缩重力流体的平衡状态； 物理意义:当连续不可压缩的重力流体处于平衡状态时，在流体中的任意点上，单位重量流体的总势能为常数。 几何意义：不可压缩的重力流体处于平衡状态时,静水头线或者计示静水头线为平行于基准面的水平线。 2-5：什么是绝对压强、计时压强和真空?它们之间有什么关系？ 1） 绝对压强:以完全真空为基准计量的压强。 2） 计示压强:以当地大气压强为基准计量的压强。 3） 真空：当被测流体的绝对压强低于大气压强时，测得的计示压强为负值,此时，流体处于真空状态. 2-6：不同形状的储液容器,若深度相同,容器底面积相同，试问液体作用在底面的总压力和液体的重力是否相同?为什么？ 总压力相等，····· 液体的重力不一定相同，······ 2—7什么是压力中心？什么是压力体？它有何用途？什么是实压力体和虚压力体？ 1） 总压力的作用线和平面的交点 称压力中心。 2） 曲面和自由液面或者自由液面的延长面包容的体积. 3） 压力体用途：用来计算作用在曲面上的静水总压力的垂直分力。———-—-？?？? 4） 实压力体：压力体充满液体； 虚压力体：压力体中没有液体 2—8：有一倾斜平板浸没在静止液体中，当此平板绕其形心转动时,其作用于此倾斜平板上的总压力是如何变化的？ 总压力大小不变. 3—1:拉格朗日法和欧拉法在分析流体运动上有什么区别？为什么常用欧拉法？ 1） 拉格朗日法是以流体中的一个质点为讨论对象，欧拉法是以流动空间中的某一点为讨论对象。 2） 应用拉格朗日方法讨论问题在数学上存在很多困难，而且在实际问题中,需要了解的是流动参数在空间的分布规律,一般不需要了解流体质点详细的时变过程。 3-2:在欧拉法中加速度的表达式是怎样的?什么是当地加速度和迁移加速度？ 1) 2）当地加速度;迁移加速度 3—3：流线和迹线有何区别？在什么条件下流场中的流线和迹线相重合？ 1)迹线是同一流体质点在不同时刻的位移曲线,与Lagrange观点对应； 流线是同一时刻、不同流体质点速度向量的包络线，与Euler观点对应。 3） 在定常流动中。 3—4：什么是定常流动？什么是非定常流动?举例说明不同之处. 1）2）流场中流动参量均不随时间发生变化的流动称为定常流动,否则称为非定常流动。 3)当水泵的转速不变时，进水管和出水管中的流动就是定常的. 当水泵的转速变化时，进水管和出水管中的流动就是非定常的。 3—5什么是当量直径？为什么要引入当量直径? 1） 把水力半径相等的圆管直径定义为非圆管的当量直径。 2） 为了是模仿圆的直径。 3—6：什么是系统？什么是控制体?说明输运公式的意义。 1） 一群流体质点的集合. 2） 特定的空间体积. 3） 任一瞬时系统内物理量N （如质量、动量和能量等)随时间的变化率等于该瞬时其控制体内物理量的变化率与通过控制体表面的净通量之和. 3-7:连续方程的物理意义是什么？ 单位时间内控制体内流体质量的增量，等于通过控制体表面的质量的净通量。 3—8：应用动量方程时应注意什么问题? ①动量方程是一个矢量方程，每一个量均具有方向性，必须根据建立的坐标系推断各个量在坐标系中的正负号。 ②根据问题的要求正确地选择控制体，选择的控制体必须包含对所求作用力有影响的全部流体. ③方程左端的作用力项包括作用于控制体内流体上的所有外力，但不包括惯性力。 ④方程只涉及到两个流入、流出截面上的流动参数,而不必顾及控制体内是否有间断面存在. 3—9：论述理想流体微元流束伯努利方程中各项的物理意义和几何意义,并说明方程适用范围。 1) 式中左边各项的物理意义分别为单位重量流体的动能、位置势能和压强势能， 几何意义分别为单位重量流体的速度水头、位置水头、压强水头。 3） 理想不可压缩的重力流体作一维定常流动时的一条流线或者一个微元流管上。 4—1:什么是几何相似、运动相似、动力相似？ 1） 几何相似:模型和原型的全部对应线形长度的比值为一定常数. 2） 运动相似：满足几何相似的流场中，对应时刻、对应点流速（加速度）的方向一致，大小的比例相等，即它们的速度场（加速度场）相似。 3） 动力相似:两个运动相似的流场中，对应空间点上、对应瞬时作用在两相似几何微团上的力，作用方向一致、大小互成比例，即它们的动力场相似。 4—2:常用的相似准则数有哪些?分别阐述每个准则数的物理意义。 1） 牛顿数:作用力与惯性力的比值