流体力学考试习题

绝对压力 = 相对压力 + 大气压力
真空度 = 大气压力 － 绝对压力
• V1A1=V2A2=q （常数）
• 物理意义：在稳定流动情况下，当不考虑液体可压缩性时，流过管道各个截面的流
量相等。

• 连续性方程式的适用条件：
• 必须是作稳定流动；
• 必须是不可压缩液体；
• 适合于任何液体，与粘度无关。

理想液体的伯努利方程
伯努利方程的使用条件：理想液体作稳定流动
伯努利方程的物理意义是：理想液体作稳定流动时，①具有位能、压力能和动能三种形式；②它们之间可以相互转化；③但总和保持不变。

Z ——单位重量流体流经给定点时所具有的位置势
能，称为比位能(ratio of potential energy) ——单位重量流体流经给定点时所具有的压力 势能，称为比压能(ratio of pressure energy)。

——单位重量流体流经给定点所具有的动能，
称为比动能(ratio of kinetic energy)。

——单位重量流体的总势能，称为比势能
单位重量流体的总机械能，称为总 比能(total specific energy)。

a p a 绝对真空p 图1- 绝对压力、相对压力、真空度之间的关系 C g u g p z =++22ρg u g p z g u g p z 2222222111++=++ρρw h g
v g p z g v g p z +++=++222222221111αραρp g ρ22u g 2211221222p u p u z z g g g g ρρ++=++=常数p z g ρ+2
2p u z g g ρ++
注1：定常流动总流伯努利方程的限制条件：
a. 流体为不可压缩的实际流体；
b. 流体的运动为定常流动；
c. 流体所受质量力只有重力；
d. 所选取的两过水断面必须处在缓变流段中；
e. 总流的流量沿程不变；
g. 除了外，总流没有能量的输入或输出。

等压面性质：
•等压面就是等势面
•等压面与质量力垂直
•说明描述流体运动的两种方法（拉格朗日法和欧拉法）的主要区别？
•拉格朗日法（Lagrange method）—
•（“跟踪”的方法）
•拉格朗日法是将流场中每一流体质点作为研究对象，研究其在运动过程中的位置、速度、加速度及密度、重度、压强等物理量随时间的变化规律。

然后将所有质点的这些资料综合起来，便得到了整个流体的运动规律。

即将整个流体的运动看作许多流体质点运动的总和。

•质点的运动要素是初始点坐标和时间的函数。

用于研究流体的波动和震荡等
•欧拉法（Euler method）—（“站岗”
•的方法）
•欧拉法是以流场中每一空间位置作为研究对
•象，而不是跟随个别质点。

•其要点：分析流动空间某固定位置处，流体运动要素随时间的变化规律；分析流体由某一空间位置运动到另一空间位置时，运动要素随位置的变化规律。

•表征流体运动特征的速度、加速度、压强、密度等物理量均是时间和空间坐标的连续函数。

•在研究工程流体力学时主要采用欧拉法。

定常流动：在流场中，流体质点的一切运动要素都不随时间改变而只是坐标的函数，这种流动为定常流动。

表示为流体运动与时间无关。

即p = p(x,y,z) u = u(x,y,z)
粘性：液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产生的一种内摩檫力，它使液体各层间的运动速度不等，这种现象叫做液体的粘性
理想液体：既无粘性又不可压缩的假想液体。

稳定流动：液体在流动时，液体中任意一点处的压力、速度和密度都不随时间变化
流线：某一时刻液流中一条条反映各质点运动状态的曲线，在曲线上各点处的瞬时速度方向与该点处的切线方向重合。

流线是一条条光滑的曲线，既不能相交，也不能转折。

迹线:流体质点的运动轨迹称迹线，或者流体质点在不同时刻位置的连线。

流管：取一非流线的封闭曲线，通过该曲线的流线组合成的曲面称为流管。

流束：流管内的流线称为流束
过流断面：垂直于流束的断面称为过流断面。

流量：单位时间内流过过流断面的液体的体积。

用Q 表示。

层流：流体质点无横向脉动、质点间互不混杂、层次层次分明、稳定安详的流动状态（粘性力起主导作用）。

紊流：流体质点不仅在轴（横）向而且在纵向均有不规则脉动速度，流体质点杂乱混杂交 错的混沌流动现象（惯性力起主导作用）。

流线：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。

二者区别：流线是某一瞬时处在流线上的无数流体质点的运动情况；而迹线则是一个质点在一段时间内运动的轨迹。

定常流动和非定常流动：运动流体中任一点的流体质点的流动参数均不随时间变化，而只随空间点位置不同而变化的流动，称为定常流动。

运动流体中任一点流体质点的流动参数随时间而变化的流动，称为非定常流动。

流线方程：
•
层流：流体质点无横向脉动、质点间互不混杂、层次层次分明、稳定安详的流动状态（粘性力起主导作用）。

•
紊流：流体质点不仅在轴（横）向而且在纵向均有不规则脉动速度，流体质点杂乱混杂交错的混沌流动现象（惯性力起主导作用）。

• 大题：7．入图所示，垂直放置的矩形平板闸门，宽度
1m ，水深2m ，静水总压
力P 的大小
•
简答题: 1. 试说明在正常重力场中，装有某种液体的开口容器分别在禁止、匀速直线运动、等加速直线运动和等角速度旋转运动中液体自由液面的状态？ • 2 说明描述流体运动的两种方法（拉格朗日法和欧拉法）的主要区别？ x y z dy dx dz u u u ==有
• 3. 试分别叙述液体和气体的黏性随温度的变化规律？
• 4. 写出理想流体的伯努利方程，并说明方程式中各项的物理意义？。