1.2016级流体力学开放式考试题库

一类题，共30题
1. 牛顿内摩擦定律的内容是什么？
2. 流体粘性产生的原因及主要影响因素是什么？
3. 流体质点的含义？
4. 什么是连续介质模型？
5. 表面张力产生的原因是什么？
6. 等加速度直线水平运动容器中，流体等压面与运动方向的夹角大小如何表示？
7. 什么是压力体，如何绘制？
8. 静止流体对平面的作用力如何描述？
9. 流线、迹线、脉线各有什么不同，流线方程表达形式是什么？
10. 体系与控制体的概念，二者有何不同？
11. 简述研究流体运动的两种方法及它们的不同。

12. 雷诺输运定理的具体表达式是什么，如何理解？
13. 随流导数的表达式及含义是什么？
14. 静止流体中曲面受力如何计算？
15. 请写出一维、定常、不可压、无粘流动伯努利方程的表示式，及各项的含义。

16. 如何判断流体流动是否为不可压流动？
17. 流动状态分为哪两类，通过什么来判断（从物理含义上讲述）。

18. 流动损失分为哪两类，产生的原因是什么？
19. 如何减少弯管、扩张管内的局部损失？
20. 串、并联管路计算时的特征是什么？
21. 壁面紊流流动的结构及流动特征是什么？
22. 水利光滑管和水利粗糙管的定义？
23. 管道的流通能力用什么来表征？非圆管道的流动雷诺数如何计算？
24. 速度势函数存在的条件及和速度之间的表达式。

25. 流函数存在的条件及和速度之间的表达式。

26. 有旋流动与无旋流动的判定条件是什么？写出具体表达式。

27. 亥姆霍茨速度分解定理的内容是什么？
28. 雷诺应力包括什么，产生的原因是什么？
29. 附面层分离的条件是什么？
30. 附面层三种厚度的定义是什么？
二类题，共25题
1. 请推导随小车做加速运动时的等压面方程。

2. 请推导静止流体中的曲面受力。

3．请推导圆管内层流流动速度的计算公式。

5. 请推导随流导数的表达式。

6. 请推导伯努利方程的表达。

7. 请推导文特利流量计的原理。

8. 流体运动可以分解成几种形式？请分别推导线变形率和旋转速度的表达式。

9. 请推导广义牛顿定律的表达式。

10. 粘性流体可能的无耗散运动是什么？请证明。

11. 推导和讲解雷诺输运定理表达公式。

12. 讲解突扩管道局部损失机理计算方法。

13. 请说明流函数的基本性质，并给予证明。

14. 请推导直角坐标系下微分形式的运动方程，并简化至欧拉方程，再简化至欧拉静平衡方程。

15. 分析附面层分离现象，从方程和速度分布曲线性质分析、推导附面层分离条件。

16. 请推导圆柱坐标系下的连续方程和粘性流体运动方程的微分形式。

17. 请推导直角坐标系下粘性流体能量方程的微分形式，并说明各项的物理含义。

18. 请查阅相关资料说明湍流模型的作用是什么？目前都有哪些湍流模型，请至少说出3种，并比较其差异和不同？
19. 在进行流体力学实验时，沿程损失实验、伯努利方程实验等都需要对当地压力进行测量。

如果在测量过程中，测量系统（包括软管与测量管）中如果出现气泡，会发生哪些现象？为什么？
20. 请简述虹吸式滴漏式咖啡机的工作原理，并画出结构示意图。

21. 请解释龙卷风形成的原因。

22. 从气动角度解释两栋高层间风速大的原因。

23. 请描述乒乓球上旋球表面压力分布并解释原因。

24. 从流体方程角度解释强风会导致玻璃破碎的原因。

25. 解释涡扇、涡喷和涡浆发动机推进效率差别？（推进效率定义为推进功和机械能的比值）
三类题，共22题
1. 流体粘度的测量方法有两类，一种是直接测定法，借助于粘性流体理论中的某一个基本公式，测量该公式中除粘度外的所有参数，从而直接求出粘度；另一种是间接测定法如：利用仪器测定经过某一标准孔口流出一定量流体所需时间，然后利用仪器所特有的经验公式间接的计算出流体的粘度。

请按照上述两类方法，分别设计一种装置，并给出其基本原理，结构简图，以及误差分析。

2. 设计一种实验装置，可以进行沿程损失系数和局部损失系数的测量。

3. 根据伯努利方程，设计两种同文特利流量计不同结构形式的流量计，并讲述其原理。

4. 有一单排叶轮，机匣不可拆解，请设计一种间接测量叶轮通道表面力的方案。

5. 设计三种形式的微压计，给出结构原理图、加工安装方法、操作步骤、误差分析以及测量原理；
6. 为超音速飞机设计一套风速管测速系统方案。

7. 推导圆柱表面压强与来流压强速度的关系式，并设计一种用来测量直匀流速度、压强的试验方案、试验装置与数据处理方法。

8. 附面层流动的特点是什么？设计一种测量附面层速度分布和附面层厚度的实验方案、原理图，并进行误差分析。

9. 现需要进行一台轴流压气机特性的测量，具体包括流量-压比以及流量效率曲线，请设计详细具体的实验方案。

压比*k π和效率η分别定义为：
1. *1*2*/P P k =π
2. ）
1（/)1(*
1*2)1(*--=-T T k k k πη 其中：*1P 、*2P 分别为压气机进口截面和出口截面的平均总压，*1T 、*2T 为压气机进口截面和出口截面的平均总温。

10. 齿轮泵是航空发动机滑油系统重要的功能部件之一。

现需要测量一台齿轮泵的工作特性，具体包括转速-效率曲线，以及高空性曲线。

请设计详细具体的实验方案。

11. 航空发动机停车之后的停放过程中，滑油箱中的滑油有时会由于虹吸现象通过管路进入发动机。

为了避免该现象的发生，发动机滑油系统一般具有防虹吸功能，请解释虹吸现象产生的原因，并设计一种防虹吸装置。

12．试用势流函数法求解圆柱表面压力分布曲线，同时采用三种CFD 模型计算，具体为定常二维欧拉方程、定常二维NS 方程、非定常二维NS 方程。

分析相同条件下计算导致的流动特征差异的原因，同时与势流函数法求解的压力表面分布曲线对比，所有计算中要求保证雷诺数小于40，几何模型和边界条件自行设计。

13. 试用等角速度流体相对平衡原理设计一个转速测量装置，并详细论述设计流程、考虑的误差因素、应用条件以及误差分析。

14. 请推导粘性熵形式的能量方程。

15. 请推导粘性焓形式的能量方程。

16. 请谈谈人类对湍流的认识以及目前研究湍流的主要手段、方法以及研究现状；
17. 下图中纵坐标表示在相同雷诺数可压缩流动沿程损失系数与不可压缩沿程损失系数之比，请讨论并分析其中沿程损失变化的内在原因；
18. 一台发电机需要强迫通风冷却以保证设备安全，请设计一套装置测量风冷电机的阻力特性；
19. 请简述三孔探针设计的基本原理，并设计一支可测量来流最大风速100m/s的流场总压、静压以及气流方向，并给出设计、校准、测量使用流程。

20. 简述航空领域附面层主被动控制的主要手段和研究进展；
21. 飞机穿越含有过冷水滴的云层时，飞机的迎风部位，如风挡、机翼、尾翼、短舱的唇口、发动机的支板、帽罩等都可能发生结冰，当温度相对较高（如0℃至-5℃），并且液态水含量（一立方米空气中含有的水的质量）相对较高时，撞击到部件表面（比如机翼）的水不能立刻冻结，会形成一层薄薄的水膜，水膜的流速非常小。

根据不可压缩N-S方程，推导此薄水膜的动量方程，解出水膜流动速度的表达式，
并设计一种测量薄水膜流速和厚度的实验方案。

（假设水膜内流动为定常，且为层流）
22. 阻力是物体在流体中相对运动所产生与相对运动方向相反的力。

在空气-水滴两相流中，水滴阻力系数定义为水滴所受到的阻力与气流动压和迎风面积之比，即
d 2
2a ()22f
C U
D ρπ=
其中f ——水滴所受到的阻力
2()2D π——水滴的迎风面积
2
a 2U ρ——气流动压
请设计测量水滴阻力系数的实验装置和实验方法。

给出详细的实验过程和数据处理说明。