工程流体力学 思考题 14章

第一章 绪论

1、什么叫流体？流体与固体的区别？

流体是指可以流动的物质，包括气体和液体。

与固体相比，流体分子间引力较小，分子运动剧烈，分子排列松散，这就决定了流体不能保持一定的形状，具有较大流动性。

2、流体中气体和液体的主要区别有哪些？

（1） 气体有很大的压缩性，而液体的压缩性非常小；

（2） 容器内的气体将充满整个容器，而液体则有可能存在自由液面。

3、什么是连续介质假设？引入的意义是什么？

流体充满着一个空间时是不留任何空隙的，即把流体看作是自由介质。

意义：不必研究大量分子的瞬间运动状态，而只要描述流体宏观状态物理量，如密度、质量等。

4、何谓流体的压缩性和膨胀性？如何度量？

压缩性：温度不变的条件下，流体体积随压力变化而变化的性质。用体积压缩系数βp 表示，单位Pa -1。

膨胀性：压力不变的条件下，流体体积随温度变化而变化的性质。用体积膨胀系数βt 表示，单位K -1。

5、何谓流体的粘性，如何度量粘性大小，与温度关系？

流体所具有的阻碍流体流动，即阻碍流体质点间相对运动的性质称为粘滞性，简称粘性。

用粘度µ来表示，单位N ·S/m 2或Pa ·S 。

液体粘度随温度的升高而减小，气体粘度随温度升高而增大。

6、作用在流体上的力怎样分类，如何表示？

（1） 质量力：采用单位流体质量所受到的质量力f 表示；

（2） 表面力：常用单位面积上的表面力Pn 表示，单位Pa 。

7、什么情况下粘性应力为零？

（1）静止流体 （2）理想流体

第二章 流体静力学

1、流体静压力有哪些特性？怎样证明？

（1）静压力沿作用面内法线方向，即垂直指向作用面。

证明：○1流体静止时只有法向力没有切向力，静压力只能沿法线方向；

○2流体不能承受拉力，只能承受压力；

所以，静压力唯一可能的方向就是内法线方向。

（2）静止流体中任何一点上各个方向静压力大小相等，与作用方向无关。

证明：

2、静力学基本方程式的意义和使用范围？

静力学基本方程式:Z+g P ρ=C 或 Z 1+g P ρ1=Z 2+g

P ρ2 （1） 几何意义：静止流体中测压管水头为常数

物理意义：静止流体中总比能为常数

（2）使用范围：重力作用下静止的均质流体

3、等压面及其特性如何？

在充满平衡流体的空间里，静压力相等的各点组成的平面称为等压面。

性质：静止流体中，等压力与质量力相互垂直。

4、静力学基本公式说明哪些问题？它的适用条件是什么？

（1）表明：○1重力作用下均质流体内部静压力与深度h呈线性关系；

○2静止流体内部任意点的静压力由液面上静压力P0和液柱形成静压力gh

两部分组成，深度h相同的点静压力相等。

○3静止流体边界上压力的变化将均匀的传递到流体中每一点（帕斯卡定律）。（2）适用条件：绝对静止和相对静止。

5、绝对压力、表压和真空度的意义及其相互关系如何？

绝对压力：以物理真空为零点的标准称为绝对标准，按照绝对标准计量的压力称为绝对压力，用P ab表示。

表压：以当地大气压为零点的标准称为相对标准，按照相对标准计量的压力称为相对压力，用P M表示。绝对压力大于当地大气压力时，相对压力大于零，称为表压。

真空度：绝对压力小于当地大气压力时，相对压力小于零，称为真空压力或真空度。

关系：表压是绝对压力比当地大气压力大多少，真空度是绝对压力比当地大气压力小多少。

6、液式测压计水力原理是什么？工作液的选择与量程、精度关系？

（1）原理：采用等压面法，即静止的、相互连通的同种液体，同一高度压力相等。（2）关系：工作液密度越大，量程越大，精度越低。

7、何谓相对静止流体，与绝对静止流体有什么共性？

流体整体对地球有相对运动，但是流体质点之间没有相对运动，称为相对静止；

流体整体对地球没有相对运动，称为绝对静止。

共性：流体质点间都没有相对运动的状态。

8、何谓压力中心？

总压力的作用点称为压力中心。

9、何谓压力体？确定压力体的方法与步骤？

压力体：是由受力曲面、液体表面（或其延长线）以及两者之间的铅垂面所围成的封闭体积。

步骤：（1）将受力曲面根据具体情况分成若干段

（2）找出各段的等效自由面

（3）画出每一段的压力体并确定虚实

（4）根据虚实相抵原则将各段压力体合成，得到最终压力体。

10、潜体和浮体平衡条件？（略）

第三章流体运动学

1、描述流动的拉格朗日法和欧拉法有什么区别？为什么常用欧拉法？

拉格朗日法是从分析单个流体质点的运动着手，来描述整个流体的流动。它着眼流体质点，设法描述单个流体质点的运动过程，研究流体质点的速度、加速度、密度、压力等参数随时间变化规律，以及相邻流体质点之间这些参数的变化规律。

欧拉法是从分析流体所占据的空间中各固定点处质点运动着手，来研究这个流体的流动。它着眼的不是流体质点，而是空间点，即设法描述出空间点处质点的运动参数，如速度和加速度随时间变化的规律，以及相邻空间点之间这些参数的变化规律。

由于欧拉法只需要研究描述流体运动的物理量在空间的分布函数，这样便可以运用数学分析理论和场论的方法来研究流场，在数学上欧拉法要比拉格朗日法方便的多。

2、欧拉法中加速度如何表示？什么是当地加速度和迁移加速度？

欧拉法中加速度：a=dt du =t u ∂∂+x μx u ∂∂+y μy u ∂∂+z μz u ∂∂ 或 a=dt du =t

u ∂∂+（μμ)∇∙ t

u ∂∂表示在同一空间点上由于流动的不稳定性引起的加速度，称为当地加速度，或时变加速度。

μμ)(∇∙表示同一时刻由于流动的不均匀性引起的加速度，称为前移加速度，或位变加速度。

3、为什么要对流动进行分类？通常根据什么将流动分为稳定流和不稳定流？

针对不同的流动有不同的研究方法，所以要对流体流动进行分类。

根据流动状态，将流动分为稳定流和不稳定流。

4、什么是迹线、流线、流束、有效断面、平均流速和流量？

迹线：流体质点在不时刻的运动轨迹称为迹线。

流线：用来描述流场中各点流动方向的曲线，即矢量场的矢量线。

流束：充满流管内部的流体的集合称为流束。

有效断面：流束或总流上垂直于流线的断面，称为有效断面。

平均流速：有效断面上速度的平均值。

流量：单位时间内流经有效断面的流利量，称为流量。

5、流线有何特点？它与迹线有何区别？

特点：（1）流线不能相交，但流线可以相切；

（2）流线在驻点（μ=0）或奇点（∞→μ）处可以相交；

（3）稳定流动时流线的形状和位置不随时间变化，迹线与流线重合；

（4）不稳定流动，如果不稳定仅仅是由速度的大小随时间变化引起的，则流线形状和位置不随时间变化，迹线与流线重合；如果不稳定是由速度的方向随时间变化引起的， 则流线的形状和位置随时间变化，迹线不会与流线重合。

（5）流线疏密程度反映出流速的大小。流线密的地方速度大，流线疏的地方速度小。

区别：（1）稳定流动时流线的形状和位置不随时间变化，迹线与流线重合；

（2）不稳定流动，如果不稳定仅仅是由速度的大小随时间变化引起的，则流线形状和位置不随时间变化，迹线与流线重合；如果不稳定是由速度的方向随时间变化引起的， 则流线的形状和位置随时间变化，迹线不会与流线重合。

6、质量流量和体积流量之间有何关系？常用单位是什么？

质量流量：单位时间内流经有效断面的流体质量，用Qm 表示，单位Kg/s 。

体积流量：单位时间内流经有效断面的流体体积，用Q 表示，单位m 3/s 。