流体力学简答题总结Word文档格式.docx
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总流的能量方程表述为：
Z1+P1\Y+a1V12\2g=Z2.....
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\Y─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；
Z+P\Y─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；
av2\2g─总流过水断面上单位重量液体所具有的平均动能；
H=Z+P\Y
+av2\2g─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；
8.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
（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
9.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。
在此压差的作用下，空气就经由车窗被吹进了车厢内。
10.什么是边界层？
边界层有什么特征？
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。
11.简述粘性流体绕流物体时产生阻力的原因。
如何减少阻力？
（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
12.描述液体运动有哪两种方法，它们的区别是什么？
拉格朗日法和欧拉法
区别：
拉格朗日法：
以运动着的流体质点为研究对象，跟踪观察个别流体质点在不同时间其位置，流速和压力的变化规律，然后把足够多的流体质点综合起来获得整个流体的运动规律。
欧拉法：
以流体内的空间点为研究对象，研究质点经过空间点时运动参数随时间的变化规律，把足够多的空间点综合起来得出整个流场的运动规律。
&
lt;
题目&
gt;
为什么水通常被视为不可压缩流体？
参考答案&
因为水的Eu=2×
109Pa，在压强变化不大时，水的体积变化很小，可忽略不计，所以通常可把水视为不可压缩流体。
自来水水龙头突然开启或关闭时，水是否为不可压缩流体？
为什么？
为可压缩流体。
因为此时引起水龙头附近处的压强变化，且变幅较大。
理想流体有无能量损失？
无。
因为理想流体m=0，没有切应力。
流体的切应力与有关，而固体的切应力与有关。
剪切变形速率；
剪切变形大小
流体的粘度与哪些因素有关？
它们随温度如何变化？
流体的种类、温度、压强。
液体粘度随温度升高而减小，气体粘度随温度升高而增大。
牛顿流体的t与du/dy成正比，那么t与du/dy成正比的流体一定是牛顿流体吗？
不一定，因为宾汉塑性流体的t与du/dy成正比，但曲线不通过原点。
为什么荷叶上的露珠总是呈球形？
表面张力的作用。
一块毛巾，一头搭在脸盆内的水中，一头在脸盆外，过了一段时间后，脸盆外的台子上湿了一大块，为什么？
毛细现象。
为什么测压管的管径通常不能小于1厘米？
如管的内经过小，就会引起毛细现象，毛细管内液面上升或下降的高度较大，从而引起过大的误差。
若测压管的读数为h1，毛细高度为h2，则该点的测压管实际高度为多少？
（测压管的工作流体分别为水和水银）
h1-h2--水，h1+h2--水银
在高原上煮鸡蛋为什么须给锅加盖？
高原上，压强低，水不到100℃就会沸腾，鸡蛋煮不熟，所以须加盖。
试简述水轮机叶片空蚀的原因？
低压处产生气泡，气泡随水流到高压处破灭，产生冲击力，剥蚀叶片，形成空蚀。
流体能否达到完全真空状态？
若不能，则最大真空度为多少？
不能，最大真空度等于大气压强与汽化压强的差值。
静止的流体受到哪几种力的作用？
重力与压应力，无法承受剪切力。
运动中的流体受到哪几种力的作用？
重力、惯性力、压应力、剪切力。
运动中的理想流体受到哪几种力的作用？
重力、惯性力、压应力，因为无粘性，故无剪切力。
仅有重力作用的静止流体的单位质量力为多少？
（坐标轴z与铅垂方向一致，并竖直向上）。
X=Y=0，Z=-g
什么是等压面？
等压面的条件是什么？
等压面是指流体中压强相等的各点所组成的面。
只有重力作用下的等压面应满足的条件是：
静止、连通、连续均质流体、同一水平面。
相对平衡的流体的等压面是否为水平面？
什么条件下的等压面是水平面？
不一定，因为相对平衡的流体存在惯性力，质量力只有重力作用下平衡流体的等压面是水平面。
压力表和测压计上测得的压强
是绝对压强还是相对压强？
相对压强
盛有液体的敞口容器作自由落体时，容器壁面上的压强分布如何？
∴p=const自由液面上p=0。
∴p=0
若人所能承受的最大压力为1.274MPa（相对压强），则潜水员的极限潜水深度为多少？
潜水员的极限潜水深度为：
若测压管水头为1m，压强水头为1.5m，则测压管最小长度应该为多少？
测压管最小长度为1.5m。
为什么虹吸管能将水输送到一定的高度？
因为虹吸管内出现了真空。
在传统实验中，为什么常用水银作U型测压管的工作流体？
1、压缩性小；
2、汽化压强低；
3、密度大。
图示两种液体盛在同一容器中，且g1&
g2，在容器侧壁装了两根测压管，试问图中所标明的测压管中水位对否？
对。
浸没在水中的三种形状的平面物体，面积相同，形心处的水深相等。
问：
哪个受到的静水总压力最大？
压心的水深位置是否相同？
相同；
不相同
挡水面积为A的平面闸门，一侧挡水，若绕通过其形心C的水平轴任转a角，其静水总压力的大小、方向和作用点是否变化？
大小不变；
方向变，但始终与闸门垂直；
作用点不变
使用图解法和解析法求静水总压力时，对受压面的形状各有无限制？
图解法有，规则形状，为了便于作压强分布图；
解析法无。
垂直放置的矩形平板挡水，水深3m，静水总压力P的作用点到水面的距离yD为：
2/3h=2m。
浮体的平衡稳定条件是什么？
当r&
e和r=e时，浮体各处于什么状态？
重心在定倾中心之下；
不稳定平衡、随遇平衡。
什么是流线、迹线、色线？
它们有何区别？
流线（StreamLine）是表示某一瞬时流体各点流动趋势的曲线，曲线上任一点的切线方向与该点的流速方向重合。
迹线（PathLine）是指某一质点在某一时段内的运动轨迹线。
色线又称脉线，是源于一点的很多流体质点在同一瞬时的连线。
流线、迹线各有何性质？
流线的性质：
同一时刻的不同流线，不能相交。
流线不能是折线，而是一条光滑的曲线。
流线簇的疏密反映了速度的大小（流线密集的地方流速大，稀疏的地方流速小）。
实际水流中存在流线吗？
引入流线概念的意义何在？
不存在。
引入流线概念是为了便于分析流体的流动，确定流体流动趋势。
“只有当过水断面上各点的实际流速均相等时
，水流才是均匀流”，该说法是否正确？
不对。
均匀流是指流速的大小与方向沿程不发生改变，并非对同一过水断面上的各点流速而言。
恒定流、均匀流等各有什么特点？
恒定流是指各运动要素不随时间变化而变化，恒定流时流线迹线重合，且时变加速度等于0。
均匀流是指流速不随空间变化而变化，，均匀流时位变加速度等于0。
欧拉法、拉格朗日方法各以什么作为其研究对象？
对于工程来说，哪种方法是可行的？
欧拉法以流场为研究对象，拉格朗日方法以流体质点为研究对象；
在工程中，欧拉法是可行的。
实际流体区别于理想流体有何特点？
理想流体的运动微分方程与实际流体的运动微分方程有何联系？
实际流体具有粘性，存在切应力；
实际流体的运动微分方程中等式的左边比理想流体运动微分方程增加了由于粘性而产生的切应力这一项。
连续性微分方程有哪几种形式？
不可压缩流体的连续性微分方程说明了什么问题？
一般形式，恒定流，不可压缩流；
质量守恒
欧拉运动微分方程组在势流条件下的积分形式的应用与沿流线的积分有何不同？
形式完全相同，但含义不一样。
势流条件下积分形式是针对理想流体的恒定有势流动中的任何质点，而不局限于同一流线。
它不适用于有旋流。
沿流线积分形式是针对理想流体恒定流流动中同一条流线的质点。
它适用于有旋流。
流函数、势函数的存在条件各是什么？
它们是否都满足拉普拉斯方程形式？
流函数存在条件是不可压缩平面流；
势函数存在条件是有势流；
若是不可压缩平面势流则均满足拉普拉斯方程形式
流函数有哪些物理意义？
（1）流函数等值线就是流线。
（2）不可压缩流体的平面流动中，任意两条流线的流函数之差dy等于这两条流线间所通过的单位宽度流量dq。
总流的连续性方程与连续性微分方程有无联系？
将连续性微分方程在微元体上积分，并引入断面平均流速的定义，可得连续性方程。
设总流的体积为V，其微体积为dV，则有假定总流的表面积为s，其微面积为ds，根据数学分析中的高斯
定理：
式中un为总流表面的法向分速，则
拿两张薄纸，平行提在手中，当用嘴顺纸间缝隙吹气时，问薄纸是不动、靠拢、还是张开？
靠拢；
流速增大、压强降低
水流在等径斜管中流动，高处为A点，低处为B点，讨论压强出现以下三种情况时的流动方向（水头损失忽略不计）。
pA&
pB；
pA=pB；
pA&
pB，pA&
pB：
A向B流动；
pA=pB：
A?
B流动；
（pB-pA）/g&
（z1-z2），A向B流动；
（pB-pA）/g=（z1-z2），静止；
（pB-pA）/g&
（z1-z2），B向A流动
恒定总流能量的限制条件有哪些？
如何选取其计算断面、基准面、计算点、压强？
恒定总流能量的限制条件有：
恒定流；
不可压缩流体；
质量力只有重力；
所选取的两过水断面必须是渐变流断面，但两过水断面间可以是急变流。
总流的流量沿程不变。
两过水断面间除了水头损失以外，总流没有能量的输入或输出。
式中各项均为单位重流体的平均能（比能），对流体总重的能量方程应各项乘以gQ。
总流能量与元流能量方程有什么不同点？
（1）以断面的平均流速V代替元流中的点流速u；
（2）以平均水头损失hw代替元流的水头损失h′w1.2；
（3）各项反映的是整股水流的能量代替某一元流的能量。
设有一水平压力管流，当不考虑水头损失的影响时，其测压管水头线沿程下降、上升或水平的条件各是怎样的？
下降：
压强沿程减小。
例：
收缩管
水平：
压强沿程不变。
管径沿程不变
上升：
压强沿程增大。
扩散管
什么是水头线？
总水头线与测压管水头线有何区别？
水头线：
沿程水头（如总水头或测压管水头）的变化曲线。
总水头线是对应的变化曲线，它代表水头损失沿流程的分布状况。
测压管水头对应的变化曲线，它代表压强沿流程的变化状况。
为什么每个相似准则都要表征惯性力？
作用在流体上的力除惯性力是企图维持流体原来运动状态的力外，其他力都是企图改变运动状态的力。
如果把作用在流体上的各力组成一个力多边形的话，那么惯性力则是这个力多边形的合力，即牛顿定律。
流动的变化就是惯性力与其他上述各种力相互作用的结果。
因此各种力之间的比例关系应以惯性力为一方来相互比较。
分别举例说明由重力、粘滞力起主要作用的水流。
粘滞力：
层流状态下的明渠、管道、隧洞中的有压流动和潜体绕流问题等。
重力：
堰坝溢流、孔口出流及明槽流动及处于阻力平方区的有压隧洞与管流等。
量纲分析有何作用？
可用来推导各物理量的量纲；
简化物理方程；
检验物理方程、经验公式的正确性与完善性，为科学地组织实验过程、整理实验成果提供理论指导。
经验公式是否满足量纲和谐原理？
一般不满足。
通常根据一系列的试验资料统计而得，不考虑量纲之间的和谐。
雷诺数与哪些因数有关？
其物理意义是什么？
当管道流量一定时，随管径的加大，雷诺数是增大还是减小？
雷诺数与流体的粘度、流速及水流的边界形状有关。
Re=惯性力/粘滞力，随d增大，Re减小。
为什么用下临界雷诺数，而不用上临界雷诺数作为层流与紊流的判别准则？
上临界雷诺数不稳定，而下临界雷诺数较稳定，只与水流的过水断面形状有关。
当管流的直径由小变大时，其下临界雷诺数如何变化？
不变，Rec只取决于水流边界形状，即水流的过水断面形状。
如何计算圆管层流的沿程阻力系数？
该式对于圆管的进口段是否适用？
否；
非旋转抛物线分布
为什么圆管进口段靠近管壁的流速逐渐减小，而中心点的流速是逐渐增大的？
进口附近断面上的流速分布较均匀，流速梯度主要表现在管壁处，故近壁处切应力很大，流动所受的阻力也很大，至使流速渐减。
管中心处流速梯度很小，t小，阻力也小，使流速增大。
直至形成一定的流速梯度及切应力，使各部分流体的能耗与能量补充相平衡。
紊流研究中为什么要引入时均概念？
紊流时，恒定流与非恒定流如何定义？
把紊流运动要素时均化后，紊流运动就简化为没有脉动的时均流动，可对时均流动和脉动分别加以研究。
紊流中只要时均化的要素不随时间变化而变化的流动，就称为恒定流。
紊流时的切应力有哪两种形式？
它们各与哪些因素有关？
各主要作用在哪些部位？
粘性切应力棗主要与流体粘度和液层间的速度梯度有关。
主要作用在近壁处。
附加切应力棗主要与流体的脉动程度和流体的密度有关，主要作用在紊流核心处脉动程度较大地方。
紊流中为什么存在粘性底层？
其厚度与哪些因素有关？
其厚度对紊流分析有何意义？
在近壁处，因液体质点受到壁面的限制，不能产生横向运动，没有混掺现象，流速梯度du/dy很大，粘滞切应力t=mdu/dy仍然起主要作用。
粘性底层厚度与雷诺数、质点混掺能力
有关。
随Re的增大，厚度减小。
粘性底层很薄，但对能量损失有极大的影响。
紊流时断面上流层的分区和流态分区有何区别？
粘性底层，紊流核心：
粘性、流速分布与梯度
层流、紊流：
雷诺数
圆管紊流的流速如何分布？
粘性底层：
线性分布
紊流核心处：
对数规律分布或指数规律分布。
管径突变的管道，当其它条件相同时，若改变流向，在突变处所产生的局部水头损失是否相等？
不等；
固体边界不同，如突扩与突缩
局部阻力系数与哪些因素有关？
选用时应注意什么？
固体边界的突变情况、流速；
局部阻力系数应与所选取的流速相对应。
如何减小局部水头损失？
让固体边界接近于流线型。
边界层内是否一定是层流？
影响边界层内流态的主要因素有哪些？
否，有层流、紊流边界层；
粘性、流速、距离
边界层分离是如何形成的？
如何减小尾流的区域？
因压强沿流动方向增高，以及阻力的存在，使得边界层内动量减小，而形成了边界层的分离。
使绕流体型尽可能流线型化，则可减小尾流的区域
1、流体力学的研究对象:
①流体在平衡和运动时的压力分布、速度分布。
②与固体之间的相互作用。
③流动过程中的能量损失。
2、流体的定义：
流体是一种受任何微小的剪切力作用时，都会产生连续的变形的物质。
3、流体的特征:
①易流性（不能承受剪切力）②形状不定性③受力特性（绵续性）
液体：
①无固定体积②没有自由表面。
气体：
易于压缩。
4、连续介质假说：
质点（而不是分子）是组成宏观流体的最小基元，质点与质点之间没有间隙。
这就是连续介质假说。
连续介质是为研究流体的宏观机械运动而提出的一种流体模型。
5、连续介质假说的目的：
不仅理论分析中可以运用数学这一强有力工具，也为实验研究提供了可能。
6、流体压缩性：
流体受压体积减小的性质。
（βp）流体膨胀性：
流体受热体积增加的性质。
（βt）液体压缩性、膨胀性都很小，为不可压缩流体。
气体是可压缩流体。
7、流体的粘性：
流体阻止发生剪切变形的特性，粘性力是它的动力表现。
实际流体都具有粘性，称为粘性流体。
8、粘性的度量：
粘度【动力粘度（μ）运动粘度（ν）】
（取决于流体的种类和温度）
9、温度对液体和气体粘性的影响截然不同：
温度升高时，液体的粘性降低，气体的粘性增加。
10、牛顿内摩擦定律：
流体作层状流动（层流）时，粘性内摩擦切应力符合牛顿内摩擦定律。
τ
11、作用于流体上的力包括：
表面力和质量力。
表面力指作用在所研究的流体表面上的力。
质量力是流体质点受某种力场的作用力，它的大小与流体的质量成正比。
12、流体静压力：
指流体处于静止或相对静止时，作用于流体的内法向应力。
13、流体静压力两特性：
①流体静压力的作用方向总是沿其作用面的内法线方向。
②在静止流体中任意一点压力的大小与作用的方位无关，其值均相等。
14、等压面具有两特性：
①平衡流体中，通过任意一点的等压面，必与该点所受的质量力互相垂直。
②当两种互不
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