流体力学简答题总结

流体力学简答题总结

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简答题

1.什么是等压面？等压面有什么性质？

压强相等的点组成的面。

性质：1）等压面与质量力正交。

2）质量力只有重力作用的流体的等压面是水平面。

3）等压面就是等势面。

4）自由液面和液体的交界面是等压面。

2.什么是绝对压强，什么是相对压强？

绝对压强是以绝对真空为基准的压强，相对压强是以当地大气压强为基准的压强。

3.压力体的构成是什么?如何确定实压力体和虚压力体?

压力体的构成

1）曲面本身。

2）自由液面或自由液面的延长面。

3）曲面边缘向自由液面或自由液面的延长面所引的垂面。

确定实、虚压力体

压力体与曲面本身相接处的部分如果有液体存在就是实压力体，压力方向向下；否则为需压力体，压力方向向上。

4.“恒定流与非恒定流”，“均匀流与非均匀流”，“渐变流与急变流”是如何定义的？

(1)液体运动时，若任何空间点上所有的运动要素都不随时间而改变，这种水流称为恒定流。若任何空间点上所有的运动要素随时间发生了变化，这种水流称为非恒定流。

(2)在恒定流中，液流同一流线上液体质点流速的大小和方向均沿程不变地流动，称为均匀流。当流线上各质点的运动要素沿程发生变化，流线不是彼此平行的直线时，称为非均匀流。

(3)流线接近于平行直线的流动称为渐变流，流线的曲率较大，流线之间的夹角也较大的流动，称为急变流。

5.试用能量方程解释飞机的升力是如何产生的。

答：飞机机翼呈上凸下凹状，当空气流经机翼时，其上侧流速较大，压力较小；下侧流速较小压力较大，从而在机翼上下产生了一个压力差，此即为飞机的升力。

6.用伯努利能量方程解释为什么在炎热的夏天，当火车开动后，车厢里顿时会有风从车厢两侧吹进？

答：当火车开动后，车厢内的空气获得一定的流速，该流速远大于火车周围的空气流速。由伯努利方程Z P\Y V2\2g=C可知，越靠近车厢处，空气的压强就越小。从而产生了一个指向车厢的压力差。在此压力差的作用下，空气就经由车窗被吹进了车厢内。

7.总流能量方程的物理意义是什么？试说明方程中各项的物理意义？

答：总流的能量方程表述为：Z1 P1\Y a1V12\2g=Z2.....

它的物理意义是：水流只能从总机械能大的地方流向总机械能小的地方。各项物理意义如下：

z─总流过水断面上单位重量液体所具有的位能，简称为单位位能；

P\Y─总流过水断面上单位重量液体所具有的压能，简称为单位压能；

Z P\Y─总流过水断面上单位重量液体所具有的平均势能，简称为单位势能；

av2\2g─总流过水断面上单位重量液体所具有的平均动能；

H=Z P\Y av2\2g─总流过水断面上单位重量液体所具有的总能量，即总机械能；

8.用流体力学原理说明为什么当火车进站时，人们需稍微远离站台边缘。

答案提示：（1）所用知识点：伯努利方程（2）火车进站时具有相当快的速度，越靠近车体的空气的流速越大，压强就越小；（3）人身体前后产生较大的指向列车的压力差

9.试用能量方程解释在闷热无风的夏天，当火车运行时，风会从两侧的车窗徐徐吹进。

答：但火车运行时，车厢附近的空气由于粘性的作用，会跟随车厢一道运动，且越靠近车厢，空气的速度越大。这样，由能量方程可知，越靠近车厢处，空气的压强就越小。从而产生了一个指向车厢的压力差。在此压差的作用下，空气就经由车窗被吹进了车厢内。

10.什么是边界层？边界层有什么特征？

答：边界层是紧靠物体表面流速从零迅速增加到与来流速度相同数量级的薄层。特征：1）与物体的长度相比，边界层的厚度很小；

2）边界层内的速度梯度很大；

3）边界层沿流动方向逐渐增厚；

4）由于边界层很薄，可近似地认为，边界层中各截面上的压强等于同一截面上边界层外边界上的压强；

5）在边界层内，粘滞力相对惯性力不能忽略，两者处于同一两级；

6）边界层内流体的流动和管内流动一样。

11.简述粘性流体绕流物体时产生阻力的原因。如何减少阻力？

答：（1）阻力有两部分，一部分是由于粘性产生切向应力形成的摩擦阻力；另一部分是由于边界层分离产生压强差形成的压差阻力（形状阻力）。

（2）要减小摩擦阻力，应使层流边界层转变为紊流边界层的转捩点尽可能后移；把物体作成流线型，使分离点后移，甚至不发生分离，可减少物体后面的尾涡区，从而减小压差阻力

12.描述液体运动有哪两种方法，它们的区别是什么？

拉格朗日法和欧拉法

区别：

拉格朗日法：以运动着的流体质点为研究对象，跟踪观察个别流体质点在不同时间其位置，流速和压力的变化规律，然后把足够多的流体质点综合起来获得整个流体的运动规律。

欧拉法：以流体内的空间点为研究对象，研究质点经过空间点时运动参数随时间的变化规律，把足够多的空间点综合起来得出整个流场的运动规律。

<题目>为什么水通常被视为不可压缩流体？

<参考答案>因为水的Eu =2×109 Pa ，在压强变化不大时，水的体积变化很小，可忽略不计，所以通常可把水视为不可压缩流体。

<题目>自来水水龙头突然开启或关闭时，水是否为不可压缩流体？为什么？

<参考答案>为可压缩流体。因为此时引起水龙头附近处的压强变化，且变幅较大。<题目>理想流体有无能量损失？为什么？

<参考答案>无。因为理想流体m=0 ，没有切应力。

<题目>流体的切应力与有关，而固体的切应力与有关。

<参考答案>剪切变形速率；剪切变形大小

<题目>流体的粘度与哪些因素有关？它们随温度如何变化？

<参考答案>流体的种类、温度、压强。液体粘度随温度升高而减小，气体粘度随温度升高而增大。

<题目>牛顿流体的t与du/dy成正比，那么t与du/dy成正比的流体一定是牛顿流体吗？

<参考答案>不一定，因为宾汉塑性流体的t与du/dy成正比，但曲线不通过原点。<题目>为什么荷叶上的露珠总是呈球形？

<参考答案>表面张力的作用。

<题目>一块毛巾，一头搭在脸盆内的水中，一头在脸盆外，过了一段时间后，脸盆外的台子上湿了一大块，为什么？

<参考答案>毛细现象。

<题目>为什么测压管的管径通常不能小于1厘米？

<参考答案>如管的内经过小，就会引起毛细现象，毛细管内液面上升或下降的高度较大，从而引起过大的误差。

<题目>若测压管的读数为h1，毛细高度为h2，则该点的测压管实际高度为多少？（测压管的工作流体分别为水和水银）

<参考答案>h1-h2 --水，h1 h2 --水银

<题目>在高原上煮鸡蛋为什么须给锅加盖？

<参考答案>高原上，压强低，水不到100℃就会沸腾，鸡蛋煮不熟，所以须加盖。<题目>试简述水轮机叶片空蚀的原因？

<参考答案>低压处产生气泡，气泡随水流到高压处破灭，产生冲击力，剥蚀叶片，形成空蚀。

<题目>流体能否达到完全真空状态？若不能，则最大真空度为多少？

<参考答案>不能，最大真空度等于大气压强与汽化压强的差值。

<题目>静止的流体受到哪几种力的作用？

<参考答案>重力与压应力，无法承受剪切力。

<题目>运动中的流体受到哪几种力的作用？

<参考答案>重力、惯性力、压应力、剪切力。

<题目>运动中的理想流体受到哪几种力的作用？

<参考答案>重力、惯性力、压应力，因为无粘性，故无剪切力。

<题目>仅有重力作用的静止流体的单位质量力为多少？（坐标轴z与铅垂方向一致，并竖直向上）。