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

dy

du 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）=C

20.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 =λ

22．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2000

23．圆管层流流速分布规律？切应力的分布规律？

)(420r r J u -=μ

γ 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。