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流体力学简答题整理


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,阻力很小,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, 可对时均流动和脉冲分 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,就称恒定流。 紊流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? 粘性切应力主要与流体粘度和液层间的密度梯度有关。 主要在近壁处。 附加切应力主要与流 体的脉动程度和流体的密度有关,主要作用在紊流核心出脉动程度较大地方。 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? 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

紊流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 仍然起主要作用。粘性底层很薄,但对能量损失很大。 圆管紊流的流速如何分布? 粘性底层:线性分布,紊流核心处:对数或指数 管径突变的管道,当其他条件相同时,若改变流向,在突变处所产生的局部水头损失是否 相等?为什么? 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?选用时应该注意什么? 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?让固体边界趋于流线型 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,形成边界层的分离。使 绕流体型尽可能流线化,则可减小尾流的区域 量纲分析有何作用? 可以用来推导各物理量的量纲, 简化物理方程, 检验物理方程、 经验公式的正确性和完善性, 为科学的组织实验过程、整理实验结果提供理论指导。 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,不考率量纲之间的和谐。 雷诺数与哪些因素有关?其物理意义是什么?管径增大,雷诺数增大还是减小? 雷诺数与流体的粘度、流速及水流的边界形状有关。 为什么下临界数判断层流和紊流? 因为下临界雷诺数较稳定,只与水流的过水断面形状有关,上临界雷诺数不稳定 当管径的直径由小变大时,其下临界雷诺数如何变化? 不变,因为下临界雷诺数只与水流边界形状有关 简述理想流体与粘性流体之间的主要区别? (1) 粘性流体具有粘性,流体层之间有剪切力作用,而理想流体没有 (2) 粘性流体附着于物体表面,即物体表面上流速等于物体流速,而理想流体在物体表 面发生相对滑移。

简述连续介质假说。 连续介质假设将流体区域看成由流体质点连续组成, 占满空间而没有间隙, 其物理特性和运 动要素在空间是连续分布的。从而使微观运动的不均匀性、离散性、无规律性与宏观运动均 匀性、连续性、规律性达到了和谐的统一。 (宏观无限小微观无限大) 流体静压力有哪两个重要特征? 特征一:在平衡的流体中,通过任意一点的等压面,必与该点所受的质量力互相垂直。 特征二:当两种互不相混的液体处于平衡时,它们的分界面必为等压面。 简单叙述沿程阻力和局部阻力的定义,试分析产生这两种损失的原因。 沿程阻力:再过流断面沿程不变的均匀流道中所受的流动阻力 沿程损失原因:由于流体与壁面的摩擦而产生的 .局部阻力:流体在流动过程中由于方向改变或速度改变以及经过管件而产生的阻力 局部损失的原因:因流体与壁面的冲击和流体的质点之间的碰撞而形成的 何谓缓变流和急变流?在缓变流截面上,压强分布有何规律? 当流线的曲率半径很大或流体之间的夹角很小时, 流线近似为平行直线, 这样的流动称为缓 变流, 否则称为急变流。在接近于直线的流动中,沿法线方向的压力分布规律与平衡流体中 的相同,均服从于流体静力学基本程 简述流线的定义,并写出流线方程。 流线就是在流场中某一瞬间作出的一条空间曲线,使这一瞬间在该曲线上各点的流体质 点所具有的速度方向与曲线在该点的切线方向重合 (同一时刻流场中连续各点的速度方向线) 何谓系统和控制体?它们有何区别与联系? 众多流体的质点的集合称为系统。控制体是指流场中某一确定的空间。 区别:系统的位置和形状是可以变化的,而控制体是指流场中的某一确定的空间。 联系:利用控制体可以推导出流体系统所具有的某种物理量随时间的变化率,得出流体 力学中若干重要方程 流体运动粘滞系数 r 表征单位速度梯度作用下的切应力对单位体积质量作用产生的 阻力加速度,具有运动学要素。 流体动力粘滞系数 u 表征单位速度梯度作用下的切应力,反映了粘滞的动力性质 为什么相似准则都要表征惯性力? 作用在流体上的力除了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多边形,那么惯性力则是多边形的合力。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 分别举例说明由重力和粘滞力起主要作用的水流? 粘滞力:层流状态下的明渠、管道、隧洞的有压流动和潜体绕流问题。 重力:堰坝溢流
2.瞬时流速、脉动流速、时均流速和断面平均流速的定义及其相关关系怎样? 瞬时流速 u,为流体通过某空间点的实际流速,在紊流状态下随时间脉动;时均流速 ,为某

一空间点的瞬时流速在时段 T 内的时间平均值; 均流速的差值,

;脉动流速

,为瞬时流速和时

;断面平均流速 v,为过水断面上各点的流速(紊流是时均流速)的

断面平均值,




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