流体力学基本概念和基础知识
流体力学基本概念和基础知识..

流体力学基本概念和基础知识(部分)1.什么是粘滞性?什么是牛顿内摩擦定律?不满足牛顿内摩擦定律的流体是牛顿流体还是非牛顿流体?流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力以反抗相对运动的性质dydu A T μ= 满足牛顿内摩擦定律的流体是牛顿流体 请阐述液体、气体的动力粘滞系数随着温度、压强的变化规律。
水的黏滞性随温度升高而减小;空气的黏滞性随温度的升高而增大。
(动力粘度μ体现黏滞性)通常的压强对流体的黏滞性影响不大,但在高压作用下,气液的动力黏度随压强的升高而增大。
2.在流体力学当中,三个主要的力学模型是指哪三个?并对其进行说明。
连续介质(对流体物质结构的简化)、无黏性流体(对流体物理性质的简化)、不可压流体(对流体物理性质的简化)3.什么是理想流体?不考虑黏性作用的流体,称为无黏性流体(或理想流体)4.什么是实际流体? 考虑黏性流体作用的实际流体5.什么是不可压缩流体?流体在流动过程中,其密度变化可以忽略的流动,称为不可压缩流动。
6.为什么流体静压强的方向必垂直作用面的内法线?流体在静止时不能承受拉力和切力,所以流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向7.为什么水平面必是等压面?由于深度相等的点,压强也相同,这些深度相同的点所组成的平面是一个水平面,可见水平面是压强处处相等的面,即水平面必是等压面。
8.什么是等压面?满足等压面的三个条件是什么?在同一种液体中,如果各处的压强均相等由各压强相等的点组成的面称为等压面。
满足等压面的三个条件是同种液体连续液体静止液体。
9.什么是阿基米德原理?无论是潜体或浮体的压力体均为物体浸入液体的体积,也就是物体排开液体的体积。
10.潜体或浮体在重力G和浮力P的作用,会出现哪三种情况?重力大于浮力,物体下沉至底。
重力等于浮力,物体在任一水深维持平衡。
重力小于浮力,物体浮出液体表面,直至液体下部分所排开的液体重量等于物体重量为止。
11.等角速旋转运动液体的特征有那些?(1)等压面是绕铅直轴旋转的抛物面簇;(2)在同一水平面上的轴心压强最低,边缘压强最高。
(完整版)流体力学重点概念总结

第一章绪论表面力:又称面积力,是毗邻流体或其它物体,作用在隔离体表面上的直接施加的接触力。
它的大小与作用面积成比例。
剪力、拉力、压力质量力:是指作用于隔离体内每一流体质点上的力,它的大小与质量成正比。
重力、惯性力流体的平衡或机械运动取决于:1.流体本身的物理性质(内因)2.作用在流体上的力(外因)流体的主要物理性质:密度:是指单位体积流体的质量。
单位:kg/m3 。
重度:指单位体积流体的重量。
单位: N/m3 。
流体的密度、重度均随压力和温度而变化。
流体的流动性:流体具有易流动性,不能维持自身的形状,即流体的形状就是容器的形状。
静止流体几乎不能抵抗任何微小的拉力和剪切力,仅能抵抗压力。
流体的粘滞性:即在运动的状态下,流体所产生的阻抗剪切变形的能力。
流体的流动性是受粘滞性制约的,流体的粘滞性越强,易流动性就越差。
任何一种流体都具有粘滞性。
牛顿通过著名的平板实验,说明了流体的粘滞性,提出了牛顿内摩擦定律。
τ=μ(du/dy)τ只与流体的性质有关,与接触面上的压力无关。
动力粘度μ:反映流体粘滞性大小的系数,单位:N•s/m2运动粘度ν:ν=μ/ρ第二章流体静力学流体静压强具有特性1.流体静压强既然是一个压应力,它的方向必然总是沿着作用面的内法线方向,即垂直于作用面,并指向作用面。
2.静止流体中任一点上流体静压强的大小与其作用面的方位无关,即同一点上各方向的静压强大小均相等。
静力学基本方程: P=Po+pgh等压面:压强相等的空间点构成的面绝对压强:以无气体分子存在的完全真空为基准起算的压强 Pabs相对压强:以当地大气压为基准起算的压强 PP=Pabs—Pa(当地大气压)真空度:绝对压强不足当地大气压的差值,即相对压强的负值 PvPv=Pa-Pabs= -P测压管水头:是单位重量液体具有的总势能基本问题:1、求流体内某点的压强值:p = p0 +γh;2、求压强差:p – p0 = γh ;3、求液位高:h = (p - p0)/γ平面上的净水总压力:潜没于液体中的任意形状平面的总静水压力P,大小等于受压面面积A与其形心点的静压强pc之积。
(完整版)流体力学知识点总结汇总

流体力学知识点总结 第一章 绪论1 液体和气体统称为流体,流体的基本特性是具有流动性,只要剪应力存在流动就持续进行,流体在静止时不能承受剪应力。
2 流体连续介质假设:把流体当做是由密集质点构成的,内部无空隙的连续体来研究。
3 流体力学的研究方法:理论、数值、实验。
4 作用于流体上面的力(1)表面力:通过直接接触,作用于所取流体表面的力。
作用于A 上的平均压应力作用于A 上的平均剪应力应力法向应力切向应力(2)质量力:作用在所取流体体积内每个质点上的力,力的大小与流体的质量成比例。
(常见的质量力:重力、惯性力、非惯性力、离心力)单位为5 流体的主要物理性质 (1) 惯性:物体保持原有运动状态的性质。
质量越大,惯性越大,运动状态越难改变。
常见的密度(在一个标准大气压下): 4℃时的水20℃时的空气(2) 粘性ΔFΔPΔTAΔAVτ法向应力周围流体作用的表面力切向应力A P p ∆∆=A T ∆∆=τAF A ∆∆=→∆lim 0δAPp A A ∆∆=→∆lim 0为A 点压应力,即A 点的压强 ATA ∆∆=→∆lim 0τ 为A 点的剪应力应力的单位是帕斯卡(pa ),1pa=1N/㎡,表面力具有传递性。
B Ff m =2m s 3/1000mkg =ρ3/2.1mkg =ρ牛顿内摩擦定律: 流体运动时,相邻流层间所产生的切应力与剪切变形的速率成正比。
即以应力表示τ—粘性切应力,是单位面积上的内摩擦力。
由图可知—— 速度梯度,剪切应变率(剪切变形速度) 粘度μ是比例系数,称为动力黏度,单位“pa ·s ”。
动力黏度是流体黏性大小的度量,μ值越大,流体越粘,流动性越差。
运动粘度 单位:m2/s 同加速度的单位说明:1)气体的粘度不受压强影响,液体的粘度受压强影响也很小。
2)液体 T ↑ μ↓ 气体 T ↑ μ↑ 无黏性流体无粘性流体,是指无粘性即μ=0的液体。
无粘性液体实际上是不存在的,它只是一种对物性简化的力学模型。
第一章流体力学基本概念

分别运动至A’,B’,C’,D’点,则有
A
B
A'
B'
udt
E D D D A A (u d)d u u t d dtudt
图1-2 速度梯度
由于
du ED
dt
因此得速度梯度 duED tgd d
dy dydt dt dt
可以看出dθ为矩形ABCD在dt时间后剪切变形角度,这就表明速度梯度实质上就 是流体运动时剪切变形角速度
•第一章流体力学基本概念
随着科学技术的不断进步,计算机的发展和应用,流体力学的研究领域和应用范 围将不断加深和扩大。从总的发展趋势来看,随着工业应用日益扩大,生产技术 飞速发展,不仅可以推动人们对流动现象深入了解,为科学研究提供丰富的课题 内容,而且也为验证已有的理论、假设和关系提供机会。理论和实践密切结合, 科学研究和工业应用相互促进,必将推动本学科逐步成熟并趋于完善。
第一章 流体力学基本概念
第一节 流体力学的发展、应用及其研究方法 第二节 流体的特征和连续介质假设 第三节 流体的主要物理性质及分类 第四节 作用在流体上的力
•第一章流体力学基本概念
第一节 流体力学的发展、应用及其研究方法
一、流体力学发展简史
流体力学是研究流体的平衡及运动规律,流体与固体之间的相互作 用规律,以及研究流体的机械运动与其他形式的运动(如热运动、化学 运动等)之间的相互作用规律的一门学科。 流体力学属于力学范畴,是 力学的一个重要分支。其发展和数学、普通力学的发展密不可分。流体 力学起源于阿基米德(Archimedes,公元前278~公元前212)对浮力的 研究。
流体的压缩性及相应的体积弹性模量是随流体的种类、温度和压力而变化 的。当压缩性对所研究的流动影响不大,可以忽略不计时,这种流动成为不可 压缩流动,反之称为可压缩流动。通常,液体的压缩性不大,所以工程上一般 不考虑液体的压缩性,把液体当作不可压缩流体来处理。当然,研究一个具体 流动问题时,是否考虑压缩性的影响不仅取决于流体是气体还是液体,而更主 要是由具体条件来决定。
流体入门知识点总结图解

流体入门知识点总结图解一、流体的基本概念1. 流体概念流体是一种物质的状态,是指在外力作用下能够流动的物质,包括液体和气体。
流体具有流动性、变形性和粘性。
2. 流体性质密度:流体的质量与单位体积的比值。
比重:流体的密度与水的密度的比值。
粘度:流体的内部阻力,决定了流体的黏稠度。
3. 流体静力学基本假设(1)流体是连续的。
(2)流体是不可压缩的。
(3)流体是静止的或者静止状态的流体。
二、流体静力学1. 压力(1)压力的定义:单位面积上的力。
(2)压强:单位面积上的压力。
(3)流体的压力:液体或气体内各点的压力都相等,且在不同深度的液体中,压力与深度成正比。
2. 压力的传递液体传压:液体内各点的压力是平行的,且在各点的压力相等。
气体传压:气体内各点的压力也是平行的,但是气体的密度非常的小,所以气体的传压效应并不显著。
3. 浮力物体在液体中浸没时,液体对物体产生的向上的浮力。
浮力的大小与物体的体积成正比。
三、流体动力学1. 流体的动力学特性流体力学包括了流体的流动、旋转、涡动和湍流等特性。
2. 流体流动的分类(1)按流动程度分类:层流流动和湍流流动。
(2)按流动速度分类:亚临界流动、临界流动和超临界流动。
(3)按流动方向分类:一维流动、二维流动和三维流动。
3. 流速和流量流速:单位时间内流体通过单位横截面积的速度。
流量:单位时间内流体通过横截面的体积。
四、基本流体方程1. 连续性方程连续性方程描述了流体的流动过程中质量的守恒,表现为质量流量的守恒。
\[A_1 v_1 = A_2 v_2\]2. 动量方程动量方程描述了流体在流动过程中的动量守恒。
动量方程可以用来计算流体在流动中所受的压力和阻力。
\[F = \frac{{\Delta p}}{{\Delta t}}\]3. 质能方程质能方程描述了流体在流动过程中的能量守恒。
质能方程可以用来计算流体内能和外力对流体的功率变化。
五、流体流动的控制方程1. 泊松方程泊松方程描述了流体的流动与液体的静力平衡。
流体力学基础知识概述

流体力学基础知识概述流体力学是研究流体运动及其力学性质的学科领域,它对于了解和分析自然界中的流体现象、工程设计和科学研究都具有重要的意义。
本文将对流体力学的基础知识进行概述,帮助读者对该领域有一个全面的了解。
一、流体的特性流体是一种连续变形的物质,其特性包括两个基本的属性:质量和体积。
质量是指流体的总重量,而体积则表示流体占据的空间。
流体还具有可压缩性和不可压缩性之分,可压缩流体如气体在受力时体积可变,不可压缩流体如液体则在受力时体积基本保持不变。
二、流体的力学性质1. 流体的静力学性质:静力学研究的是流体在静态平衡下的性质。
静力学方程描述了流体静力平衡的条件,在不同的情况下有不同的方程形式。
例如,对于不可压缩流体,静力平衡方程可以表示为斯托克斯定律。
2. 流体的动力学性质:动力学研究的是流体在运动状态下的性质。
根据流体的性质和流动条件,可以使用纳维-斯托克斯方程或欧拉方程来描述流体运动。
这些方程可以通过流体的质量守恒、动量守恒和能量守恒得到。
三、流体的流动类型根据流体的运动方式,流体力学将流动分为两种基本类型:层流和湍流。
层流是指流体以有序、平稳的方式流动,流线相互平行且不交叉;而湍流则是流体运动不规则、混乱的状态,流线交叉、旋转和变化。
层流和湍流的转变由雷诺数决定,雷诺数越大,流动越容易变为湍流。
雷诺数是流体力学中一个无量纲的参数,通过流体的密度、速度和长度等特性计算而来。
四、流体的流速分布流体在管道或河流等容器中的流速分布可以通过速度剖面来描述,速度剖面是指流体速度随离开管道中心轴距离的变化关系。
一般情况下,流体在靠近管道壁面处速度较小,在中心位置处速度较大。
速度剖面可用来研究流体流动的特性,例如通过计算剖面的斜率可以确定流体的平均速度。
此外,流体的速度分布还受到管道壁面的摩擦力和流体性质的影响。
五、流体的流量计算流量是指单位时间内通过某一横截面的流体体积,计算流体流量是流体力学中的一项重要任务。
流体力学的基本概念

流体力学的基本概念流体力学是研究流体在运动和静止时的物理学科,广泛应用于工程、自然科学和医学领域。
流体力学的基本概念包括:流体、速度场、流线、通量、压力、连通性、黏度等。
下面将对这些基本概念进行介绍。
1. 流体流体是指能够流动的物质,包括气体和液体。
与固体不同的是,流体没有一定的形状,并且具有很强的流动性。
流体力学研究的是在流体中运动和转化的能量和物质。
2. 速度场在流体力学中,速度场指的是在空间中的任何一个点(x,y,z)处,流体在该点的速度向量V(x,y,z)。
速度场可以用向量场表示,它是一个三维矢量,表示流体在不同点的速度和方向。
3. 流线流线是指在流体中某个时刻从每个点出发的一条曲线,它的方向与该点的速度向量方向相同。
流线可用于描述流体在空间中的流动状态,它的密度越集中,表示流体流动越迅速。
4. 通量在流体力学中,通量是指通过一定面积的流体的质量或者体积。
它可以通过流体穿过该面积的速度与面积相乘来计算。
通量是流体力学中的重要概念,与流体的流动速度和流体的面积有关。
5. 压力压力是指单位面积受到的力的大小,以牛顿/平方米表示。
在流体力学中,压力是指垂直于流体流动方向的单位面积上的压力大小,它与流体的密度和流速有关。
6. 连通性流体力学中的连通性是指流体不可穿透的性质,即两个靠近的流体体积不能相互穿透。
在流体运动中,连通性是一条重要的限制条件。
连通性是流体力学中常常需要掌握的概念,尤其是在流体的运动与静止的过程中。
7. 黏度黏度是指流体阻力的大小,它是描述流体的粘性的物理量。
黏度可以用来描述流体在运动中的阻力大小,阻力越大,黏度也就越大。
黏度是流体力学中非常重要的物理量,它影响了流体的运动和可塑性。
理解流体力学的基本概念

理解流体力学的基本概念流体力学是研究液体和气体运动行为及其相互作用的物理学科。
它是物理学的一个重要分支,对于理解自然界中的许多现象和应用于各个领域都具有重要意义。
一、流体力学的基本概念1. 流体与固体:在物质的状态中,简单的可以分成两类,即固体和流体。
固体具有一定的形状和体积,只有施加外力时才会发生形变。
而流体则没有固定的形状,可以自由流动。
流体又可以分为液体和气体两种。
2. 流动性质:流体具有高度的流动性,可以自由地扩散和传递压力。
流体的流动性质可以通过流速、流量和流态来描述。
流速是指单位时间内流过某个截面的流体体积,流量则是指通过某个横截面的单位时间内的流体体积。
流态主要分为层流和湍流两种状态,层流表示流体呈现规则的流动,湍流则表示流动混乱且不可预测。
3. 粘性:流体的粘性是指流体内部的分子或原子之间相互作用力的表现。
粘性可造成流体产生黏滞阻力,相对于非粘性流体而言,它对于流体的流动有一定的影响。
4. 流体力学的方程:流体力学的基本方程包括连续性方程、动量方程和能量方程。
连续性方程描述了流体质点的体积守恒关系,动量方程描述了流体质点的运动规律,能量方程描述了流体的能量变化。
5. 流体静力学:流体静力学研究的是静止的流体,即研究流体处于平衡状态下的性质和行为。
根据帕斯卡定律,流体中的压力是均匀的,且在任何密闭容器中,承受的压力是相等的。
二、流体力学的应用1. 工程领域:流体力学在工程领域有广泛的应用,例如飞机设计中考虑气动力学,建筑物结构设计中考虑水力学,汽车设计中考虑空气动力学等。
2. 能源领域:流体力学在能源领域也有重要应用,例如水力发电站、风力发电场的设计与优化,原油和天然气的开采与输送等。
3. 生物医学领域:流体力学对于生物体内的流体运动和血液循环等研究也起到至关重要的作用,例如心血管系统的分析和仿真。
4. 环境保护:流体力学也可应用于环境保护领域,例如水污染源的追踪与控制,大气污染模拟与治理等。
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流体力学基本概念和基础知识(部分)1.什么是粘滞性?什么是牛顿摩擦定律?不满足牛顿摩擦定律的流体是牛顿流体还是非牛顿流体?流体部质点间或流层间因相对运动而产生摩擦力以反抗相对运动的性质dydu A T μ= 满足牛顿摩擦定律的流体是牛顿流体 请阐述液体、气体的动力粘滞系数随着温度、压强的变化规律。
水的黏滞性随温度升高而减小;空气的黏滞性随温度的升高而增大。
(动力粘度μ体现黏滞性)通常的压强对流体的黏滞性影响不大,但在高压作用下,气液的动力黏度随压强的升高而增大。
2.在流体力学当中,三个主要的力学模型是指哪三个?并对其进行说明。
连续介质(对流体物质结构的简化)、无黏性流体(对流体物理性质的简化)、不可压流体(对流体物理性质的简化)3.什么是理想流体?不考虑黏性作用的流体,称为无黏性流体(或理想流体)4.什么是实际流体? 考虑黏性流体作用的实际流体5.什么是不可压缩流体?流体在流动过程中,其密度变化可以忽略的流动,称为不可压缩流动。
6.为什么流体静压强的方向必垂直作用面的法线?流体在静止时不能承受拉力和切力,所以流体静压强的方向必然是沿着作用面的法线方向7.为什么水平面必是等压面?由于深度相等的点,压强也相同,这些深度相同的点所组成的平面是一个水平面,可见水平面是压强处处相等的面,即水平面必是等压面。
8.什么是等压面?满足等压面的三个条件是什么?在同一种液体中,如果各处的压强均相等由各压强相等的点组成的面称为等压面。
满足等压面的三个条件是同种液体连续液体静止液体。
9.什么是阿基米德原理?无论是潜体或浮体的压力体均为物体浸入液体的体积,也就是物体排开液体的体积。
10.潜体或浮体在重力G和浮力P的作用,会出现哪三种情况?重力大于浮力,物体下沉至底。
重力等于浮力,物体在任一水深维持平衡。
重力小于浮力,物体浮出液体表面,直至液体下部分所排开的液体重量等于物体重量为止。
11.等角速旋转运动液体的特征有那些?(1)等压面是绕铅直轴旋转的抛物面簇;(2)在同一水平面上的轴心压强最低,边缘压强最高。
12.什么是绝对压强和相对压强?两者之间有何关系?通常提到的压强是指绝对压强还是相对压强?1个标准大气压值以帕(Pa)、米水柱(mH2O)、毫米水银柱(mmHg)表示,其值各为多少?绝对压强:以毫无一点气体存在的绝对真空为零点起算的压强。
相对压强:当地同高程的大气压强ap为零点起算的压强。
压力表的度数是相对压强,通常说的也是相对压强。
1atm=101325pa=10.33mH2O=760mmHg.13.什么叫自由表面?和大气相通的表面叫自由表面。
14.什么是流线?什么是迹线?流线与迹线的区别是什么?流线是某一瞬时在流场中画出的一条空间曲线,此瞬时在曲线上任一点的切线方向与该点的速度方向重合,这条曲线叫流线。
区别:迹线是流场中流体质点在一段时间过程中所走过的轨迹线。
流线是由无究多个质点组成的,它是表示这无究多个流体质点在某一固定瞬间运动方向的曲线。
而迹线则是在时间过程中表示同一流体质点运动的曲线。
15.什么是流场?我们把流体流动占据的空间称为流场16.什么是欧拉法?什么是拉格朗日法?欧拉法:通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法。
拉格朗日法:通过描述每一质点的运动达到了解流体运动的方法。
17.什么是恒定流动?什么是非恒定流动?什么是均匀流?什么是非均匀流?什么是急变流?什么是渐变流?运动平衡的流动,各点流速不随时间变化,由流速决定的压强、粘性力也不随时间变化,这种流动称之为恒定流动反之为非恒定流动。
质点流速的大小和方向均不变的流动叫均匀流动,反之为非均匀流动。
不均匀流动又按流速随流向变化的缓急,分为渐变流和急变流18.应用恒定总统能量方程时,为什么把过流断面选在渐变流段或均匀流段?19.因为建立恒定总流的伯努利方程时,把(z+P/pg)作为常熟提到积分号外面,只有渐变流断面或均匀流断面的(Z+P/pg)=C。
19.在写总流能量方程时,过流断面上的代表点、基准面是否可以任意选取?为什么?可以,因为渐变流断面或均匀流断面上(Z+P/pg)=C20.动能修正系数?动量修正系数?二者的大小和速度分布有何关系?动能修正系数:总流有效断面上的实际动能对按平均流速算出假象动能的比值,流速分布越不均匀,值越大。
动量修正系数:实际动量和按照平均流速计算的动量的比值,流速分布越不均匀,值越大。
21.什么是沿程损失?什么是局部损失?紊流流态下,管沿程阻力系数的变化规律?在沿程不变的管段上,流动阻力沿程也基本不变,称这类阻力为沿程阻力,克服沿程阻力引起的能量损失为沿程损失。
在边壁急剧变化的区域,阻力主要地集中在该区域中及其附近,这种集中分布的阻力称为局部阻力。
克服局部阻力的能量损失为局部损失。
紊流光滑区(Re ≥4000) (Re)f =λ22.雷诺实验揭示了流体存在两种流态,它们是如何定义的?判别流态的准则是什么?并阐述其物理意义。
对有压圆管流,判别准则的临界值为多少?层流:各液层间毫不相混,分层有规则的流动状态。
紊流:液体质点的运动轨迹是极不规则的,各部分流体相互剧烈掺混。
用临界雷诺数作为判断准则,圆管流临界雷诺数等于200023.圆管层流流速分布规律?切应力的分布规律?)(420r r J u -=μγ γ——容重;J ——水力坡度;μ——动力黏度;0r ——管半径 J R g '=ρτ R '——对应的水力半径24.尼古拉兹实验中,沿程阻力系数的变化曲线分为哪几个区域?请分别阐述其变化规律?湍流三个不同流区沿程阻力系数的影响因素以及形成不同流区的根本原因。
层流区;层,紊流过渡区;紊流光滑区;紊流过渡区;紊流粗糙区25.相同的水力条件下,孔口自由出流的流量与管嘴出流的流量相比较,哪一个大?为什么会产生这种现象?管嘴正常工作的条件是什么?在相同条件下,管嘴的过流能力是孔口的 1.32倍。
收缩断面处真空起的作用。
圆柱形外管嘴的正常工作条件:作用水头 H0≤9.3m,管嘴长度l=(3~4)d.26.什么叫孔口自由出流和淹没出流?在容器侧壁或底壁上开一孔口,容器中的液体自孔口出流到大气中,称为孔口自由出流。
如出流到充满液体的空间,则称为淹没出流。
27.什么是有旋流动?什么是无旋流动?流体微团的旋转角速度不完全为零的流动称为有旋流动,流场中各点旋转角速度等于零的运动,成为无旋运动。
28.在流体力学中,拉格朗日分析法和欧拉分析法有何区别?拉格朗曰法着眼于流体中各质点的流动情况跟踪每一个质点观察与分析该质点的运动历程然后综合足够多的质点的运动情况以得到整个流体运动的规律。
欧拉法着眼于流体经过空间各固定点时的运动情况它不过问这些流体运动情况是哪些流体质点表现出来的也不管那些质点的运动历程因此拉格朗曰分析法和欧拉分析法是描述流体的运动形态和方式的两种不同的基本方法。
29.什么叫流管、流束、过流断面和元流?流线组成的管状流面,称为流管。
流管以的流体,称为流束。
垂直于流束的断面称为流束的过流断面,当流束的过流断面无限小时,这根流束就称为元流。
30.什么是入口段长度?对于层流、紊流分别用什么表示?从入口到形成充分发展的管流的长度称为入口段长度,以Xe 表示。
层流:Xe/d=0.028Re.紊流:Xe/d=50.31.什么是单位压能?压力作功所能提供给单位重量流体的能量,称为单位压能32.什么是几何相似、运动相似和动力相似?什么是力学相似?几何相似是指流动空间几何相似,即形成此空间任意相应两线段交角相同,任意相应线段长度保持一定的比例。
运动相似是指两流动的相应流线几何相似,即相应点的流速大小成比例,方向相同。
动力相似是指要求同名力作用,相应的同名力成比例。
33.要保证两个流动问题的力学相似所必须具备的条件是什么?如果两个同一类的物理现象,在对应的时空点上,各标量物理量的大小成比例,各向量物理量除大小成比例外,且方向相同,则称两个现象是相似的。
要保证两个流动问题的力学相似,必须是两个流动几何相似,运动相似,动力相似,以及两个流动的边界条件和起始条件相似。
34.什么是因次(量纲)?什么是因次(量纲)分析法?因次是指物理量的性质和类别。
因次分析法就是通过对现象中的物理量的因次以及因次之间互相联系的各种性质的分析来研究对象相似性的方法。
35.什么是量纲(因次)和谐原理?试举例说明。
完整的物理方程式中的各项的因次应相同的性质36.为什么虹吸管能将水输送到一定的高度?因为虹吸管出现真空37.什么是泵的扬程?泵所输送的单位重量流量的流体从进口道出口能量的增值,也就是单位重量流量的流体通过泵所获得的有效能量。
38.什么是水力半径?什么是当量直径?水力半径:过流断面面积与湿周的比值。
当量直径=4乘以水力半径。
39.什么是气蚀现象?产生气蚀现象的原因是什么?气蚀指浸蚀破坏材料之意,它是空气泡现象所产生的后果。
产生原因:泵的安装位置高出吸液面的高度太大;泵安装地点的大气压太低;泵所输送的液体的温度过高。
40.试述沿程阻力系数的变化规律?什么是水力光滑?当层流次层的厚度大于壁面粗糙度的尺寸时,粗糙凸出的尺寸淹没在层流次层中,绝对粗糙度对液流没有影响,这种区域称为水力光滑区。
41.什么是沿程损失?沿程阻力系数与哪些因素有关?在沿程不变的管段上,流动阻力沿程也基本不变,称这类阻力为沿程阻力,克服沿程阻力引起的能量损失为沿程损失。
与雷诺数和管壁粗糙度有关42.什么是滞止参数?气流某断面的流速,设想以无摩擦绝热过程降低至零时,断面各参数所达到的值,称为气流在该断面的滞止参数。
滞止参数一下标“0”表示43.气流速度与断面的关系有哪几种?M<1为亚音速流动,说明速度随断面的增大而减慢;随断面的减少而加快。
M>1为超音速流动,说明速度随断面的增大而加快;随断面的减少而减慢。
M=1既气流速度与当地音速相等,此时称气体处于临界状态。
44.自由紊流射流的运动,动力特征是什么?在自由紊流射流的主体段,射流各断面上速度分布是相似的,轴线速度越来越小,横截面积越来越大,质量流量也越来越大;个横截面上的动量守恒。
45.何为自由射流?何为受限射流?试述两种射流的结构图形,并对比有何异同?出流到无限大空间中,流动不受固体边壁的限制,自由射流;反之为受限射流。
受限射流的射流半径和流量不是一直增加,增大到一定程度后反而逐渐减小,使其边界线呈橄榄形48.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τ=μdu/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。