流体力学题库.docx

流体力学题库.docx

《流体力学题库.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流体力学题库.docx（19页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

流体力学题库

名词解释

1.粘性：

在外力作用下，流体微元间出现相对运动时，随之产生阻抗相对运动的内摩擦力

2.压缩系数:

在一定温度下，密度的变化率与压强的变化成正比

3。

膨胀系数：

在一定压强下,体积的变化率与温度的变化成正比

4。

表面张力：

通常是指液体与气体交界面上的张应力（σ单位长度所受拉力（N/m））

5.接触角：

当液体与固体壁面接触时，在液体,固体壁面作液体表面的切面,此切面与固体壁在液体内部所夹部分的角度θ称为接触角，当θ为锐角时，液体润湿固体，当θ为钝角时,液体不润湿固体.

6.时变导数:

固定点物理量A随时间变化率，反映流场的不定常性。

7。

位变导数:

不同位置上物理量的差异引起的变化率,反映流场的不均匀性

8。

流管：

在液流中取一封闭的曲线,通过这一封闭曲线上每一点可以引出一条流线,这些流线形成一个封闭的管状体,称为流管。

9.总流：

过流断面为有限大小的流束，它由无数元流构成

10。

涡管：

在给定瞬时，在涡量场中取一不是涡线得封闭曲线，通过曲线上每点做涡线,这些涡线形成一个管状表面，称为涡管，涡管中充满着做旋转运动的流体。

11。

漩涡强度：

面积dA，dA上流体质点的旋转角速度向量为ω，n为dA的法线方向,微元面积上的漩涡强度用dI表示，公式为:

对整个表面积A积分，总的漩涡强度为：

12.速度环量:

假定某一瞬时，流场中每一点的速度是已知的，AB曲线上任一点的速度为V，在该曲线上取一微元段ds，V与ds之间的夹角为α，则称dГ=V·ds=Vcosαds为沿微元线段ds上的环量。

简答题

拉格朗日法与欧拉法的区别与联系:

区别:

拉格朗日法是以研究单个流体质点运动过程作为基础，综合所有质点的运动，构成整个流体的运动。

—-质点法

欧拉法是以流体质点流经流场中各空间点的运动即以流场作为描述对象研究流动的方法。

——流场法它不直接追究质点的运动过程,而是以充满运动液体质点的空间——流场为对象。

联系：

拉格朗日法和欧拉法只不过是描述流体运动的两种不同的方法，本质上是一样的。

对于某一流体问题，既可用拉格朗日法描述,也可以用欧拉法描述，但欧拉法的应用较为广泛。

动量矫正系数与动能矫正系数：

动能矫正系数是过流断面流体流动的真实速度所表示的动能与过流断面平均速度所表示的动能之比，用字母表示,即

这说明用过流断面平均速度计算得到的动能要小于用过流断面真实速度计算所得到的动能。

是由于断面上速度分布不均匀引起的，不均匀性越大，值越大。

在工程实际计算中，由于流速水头本身所占的比例较小,所以一般常取

动量矫正系数：

由于流速在断面上呈不均匀分布，当引入断面平均流速时,必然导致动量的实际值与平均计算值间的差异，为此提出动量矫正系数，是指单位时间通过断面的实际动量与单位时间内以相应的断面平均流速通过的动量的比值，在渐变流中,α的值为1。

02~1.05（常采用α=1。

0）。

恒定与非恒定流：

以时间为标准，若各空间点上的流动参数（速度、压强、密度等）皆不随时间变化，这样的流动是恒定流。

在流体运动方程中表现为所有运动要素A都满足

当流场内液体质点通过空间点的运动要素不仅随空间位置而变、而且随时间而变,这种流动成为非恒定流。

在流体运动方程中表现为

均匀与非均匀流：

如果流动过程中运动要素不随坐标位置（流程）而变化，水流流线为相互平行的直线时，该水流称为均匀流。

在流体运动方程中表现为

均匀流的特性：

（1）均匀流的流线彼此是平行的直线，其过流断面为平面，且过流断面的形状和尺寸沿程不变。

（2）均匀流中，同一流线上不同点的流速应相等，从而各过流断面上的流速分布相同,断面平均流速相等,即流速沿程不变。

（3）均匀流过流断面上的动水压强分布规律与静水压强分布规律相同，即在同一过流断面上各点测压管水头为一常数。

流体的流速大小及方向沿程不断变化,水流的流线不是互相平行的直线,该水流称为非均匀流。

这包括两个方面,流线虽互相平行但不是直线（如管径不变的弯管中的水流），或流线虽是直线但不互相平行（如管径呈缓慢均匀扩散或收缩的渐变管中的水流）。

在流体运动方程中表现为

三、画图

1.压力体的绘制

2。

静水压强

3.等势线与等流线

4.总水头与测压管水头

证明:

1.任一点静压强的大小与作用面的方位无关、（PPT二4）

2.流体平衡微分方程、（PPT二7）

3。

连续性方程的微分形式推导、（PPT三22）;书pg59实质:

质量守恒

4。

斯托克斯定理的证明、（PPT三52）

取一微元矩形的封闭周线，各点速度大小如图:

5.流函数的主要性质的证明、（ppt63）

（1）流函数的等值线是流线；

（2）两条流线间通过的流量等于两流函数之差

（3）流线族与等势线族正交

（4）只有无旋流动的流函数满足拉普拉斯方程

6。

等强源汇流（用极坐标→直角坐标）（PPT三80）

模型:

源流与汇流叠加（电偶极子）

7.等强源流（用极坐标→直角坐标）（PPT三84）

模型:

两个源流叠加（两个同性电荷）

8。

源环流——螺旋流（用极坐标）并求其等势线及等流线（PPT三86）

模型：

源流与环流叠加（水泵蜗壳内的扩压流动）

9.恒定元流的伯努利方程推导

物理学中动能定理指出：

运动物体在某一时段内动能的增量等于各外力对物体所做的功之和.

在理想流体恒定总流中的t时刻任取一元流作为控制体，其内的水流作为一个系统。

经过dt时刻，该系统运移了一段距离，分析此时动能的改变及外力作功。

ΔEk=Ek1'—2’–Ek1—2=（Ek1’—2+Ek2-2’）–（Ek1—1’+Ek1'—2）

因为水流是恒定流,所以1'—2流段的动能保持不变,即Ek=Ek2—2'–Ek1—1’

根据质量守恒原理流段1-1’和2—2'的质量应相等,即

dm=ρu1dA1dt=ρu2dA2dt=ρdQdt

于是上式可以写为ΔEk=

（1）重力做的功

WG＝dmg（z1–z2）=ρgdQdt（z1–z2）

（2）压力做的功

WP=p1dA1ds1–p2dA2ds2=p1dA1u1dt–p2dA2u2dt=dQdt（p1–p2）

根据动能定理，WG+WP=ΔEK

可得ρgdQdt（z1–z2）＋dQdt（p1–p2）＝

上式称理想流体恒定元流能量方程，即伯努利方程。

计算

等加速直线运动流体的平衡压强计算、匀速圆周运动流体的平衡压强计算、分析流场的运动特征、速度环量的计算、流函数势函数的计算、能量方程与动量方程计算、流线迹线计算、速度分析及加速度计算、静压强及压力计算

1。

一盛有液体的容器，沿与水平面成α角的斜坡以等加速度a向下运动，容器内的液体在图示的新的状态下达到平衡，液体质点间不存在相对运动,求液体的压强分布规律.（2-4）

2.浇铸生铁车轮的砂型,已知h=180mm，D=600mm,铁水密度ρ=7000kg/m3，求M点的压强；为使铸件密实，使砂型以n=600r/min的速度旋转,则M点的压强是多少？

（2—4）

3。

　一半径为R的圆柱形容器中盛满水,然后用螺栓连接的盖板封闭，盖板中心开有一小孔,当容器以ω转动时，求作用于盖板上螺栓的拉力（2-4）

4。

在D=30cm,高H=50cm的圆柱形容器中盛水，h=30cm，当容器绕中心轴等角速度转动时，求使水恰好上升到H时的转数。

（2—4）

5。

一圆筒D=0。

6m，h=0。

8m,盛满水，现以n=60rpm转动，求筒内溢出的水量。

（2-4）

6.封闭容器水面的绝对压强p0=137.37kPa,容器左侧开2×2m2的方形孔,覆以盖板AB，当大气压Pa=98。

07kPa时，求作用于此盖板的水静压力及作用点。

（2—5）

7。

例：

速度场

　求

（1）t=2s时，在（2，4）点的加速度;

（2）是恒定流还是非恒定流；

　　（3）是均匀流还是非均匀流。

（3—3）

8。

例：

速度场ux=a,uy=bt，uz=0（a、b为常数）

　　求:

（1）流线方程及t=0、1、2时流线图；

（2）迹线方程及t=0时过（0，0）点的迹线.（3-3）

9。

例：

已知速度ux=x+t，uy=－y+t,求:

在t=0时，过（－1，－1）点的流线和迹线方程。

（3—3）

10（3—4）

11.例:

已知不可压缩流场ux=2x2+y，uy=2y2+z，且在z=0处uz=0，求uz.（3—4）

12.平面流场ux=ky，uy=0（k为大于0的常数）,分析流场运动特征。

（3-5）

13：

平面流场ux=－ky,uy=kx（k为大于0的常数）,分析流场运动特征。

（3—5）

14：

速度场ux=ay（a为常数）,uy=0，流线是平行于x轴的直线,此流动是有旋流动还是无旋流动？

（3—6）

15

（3—6）

16:

不可压缩流体，ux=x2－y2，uy=－2xy，是否满足连续性方程?

是否无旋流?

有无速度势函数?

是否是调和函数？

并写出流函数.（3-8）

17例题:

理想不可压缩平面流动的流函数为，其中r单位为m，（单宽流量）单位m2/s，

（1）研究确定速度势函数;

（2）已知B点压强是30kPa，求A点压强（设流体密度为1000kg/m3，xoy平面为水平面）。

（4—2）

19一救火水龙带，喷嘴和泵的相对位置如图4-8所示。

泵的出口A点的表压力为1.96×l05Pa。

泵排出管断面直径为50mm，喷嘴出口C的直径为20mm，水龙带的水头损失为0.5m，喷嘴水头损失为0。

1m。

试求：

（1）喷嘴出口流速？

（2）泵的排量及B点压力?

（8—4）

20。

如图所示，某矿井输水高度Hs+Hd=300m,出水管直径d=200mm,流量Q=200m3／h，总水头损失hf=0。

1H，试求水泵扬程H应为多少?

（8-5）

21。

设如图4—21的射流泵,其吸水管的高度H=1。

5m，水管直径dA=0。

025m，射流泵出口直径dc=0.01m，喷嘴损失水头为0。

6m，pA=3×l05Pa（表压），水管供水量为Q=0。

002m3/s,掺入的液体密度为1200Kg/m3.通过计算判断能否将液箱里的液体吸上.（8-6）

22。

如图,有一水平放置的变直径弯曲管道，d1=500mm，d2=400mm，转角α=45º,断面1—1处流速v1=1。

2m/s，压强p1=245kPa，求水流对弯管的作用力（不计弯管能量损失）。

（8—7）