流体力学简答题

第一章

1.在连续介质的概念中，何为质点

流体质点是指体积小的可以看作一个几何点，但它又包含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。

2.什么是理想流体正压流体

当流体物质的粘度较小，同时期内部运动的相对速度也不大，所产生的粘性应力比起其他类型的力来说可以忽略不计时，可把流体近似看作是无粘性的，这样无粘性的流体称为理想流体。内部任一点的压力只是密度的函数的流体，称为正压流体。

3.什么是不可压缩流体

流体的体积或密度的相对变化量很小时，一般可以看成是不可压缩的，这种流体就被称为不可压缩流体。

4.什么是定常场；均匀场。

如果一个场不随空间的变化而变化，即场中不显含空间坐标变量r ，则这个场就被称为均匀场。如果一个场不随时间的变化而变化，则这个场就被称为定常场。

5.简述迹线的定义并用张量下标的形式标的。 迹线时流体质点在空间运动过程中描绘出来的曲线。张量下表形式为()t x u dx i i ,dt i

=

6.概述流线的定义及与迹线的不同。

流线是流场中的一条曲线，曲线上每一点的速度矢量方向和曲线在该点的切线方向相同。 与迹线的不同，流线在同一时刻和不同流体质点的速度矢量相切。

7.脉线的定义，在定常流动与非定常流动中迹线、流线、脉线分别怎样。

脉线是把相继经过流场中同一空间点的流体质点在某瞬时顺序连接起来得到的一条线。在非定常流动中，迹线、流线、脉线一般来说是不相重合的。但在定常流动中迹线、流线、脉线三线合而为一。

8.叙述有旋流动和无旋流动的定义，依据什么划分的。

若在整个流场中处处0=⨯

∇μ，则称此流动为无旋流动，否则称有旋流动。划分依据为

涡量是否为零。

9.涡线定义及其微分方程。

涡线是一条曲线，该曲线上每一点的切线方向与该点的涡线矢量方向相同。涡线是由同一时刻不同流体质点组成的，涡线上各流体质点都围绕涡线的切线方向旋转。 微分方程z y x dz dy dx

Ω=Ω=Ω

10．写出雷诺运输公式两种形式。

()()⎰⎰⎥⎦

⎤⎢⎣⎡•∇+∂∂=t d u d Dt D τττφφτφt ()A nd u d t d Dt D t A

⎰⎰⎰•+∂∂=ττφτφτφ 第二章

1、连续性方程的实质

答：连续性方程是基于物质守恒定律，流场中任取一流体系统，其大小、形状、密度等发生连续变化但物质总质量保持不变所列出的守恒方程。

2、可压缩流体和不可压缩流体该如何判定

答：通常液体和低速流动气体可看作不可压缩流体，但在某些非定常流动条件下，液体也需当作可压缩流体处理（密度变化不可忽略）如：水下爆炸、管路阀门突然启闭等。

3、请写出纳维-斯托克斯方程的依据、适用流体，及其矢量形式。

答：纳维-斯托克斯方程由动量定理推出，适用于任何一种流体。简称N-S 方程 矢量形式：()(2)p u S f Du Dt

λμρρ∇+∇∇+∇=-+g g 4、列举一些在非惯性系中处理流动问题更方便的场合

答：如研究大气流动时常选用随地球一起转动的坐标系，研究叶轮式流体机械内部叶轮见的流动时常选用随叶轮一起转动的坐标系等，这些都是非惯性系。

5、试写出角速度矢量在惯性系与非惯性系中的物质导数之间的关系

答：角速度矢量在惯性系和非惯性系中的物质导数相同。

6、在拉格朗日参考系中，将一流体单元看作一热力系统时，热力学第一定律的阐述是

答：处于流动中的一个流体系统的总能量的变化率等于外力对该系统的做工功率与外界对该系统的传热功率之和。

7、流体流动过程中的表面力做功与质量力做功对流体总能量有何作用

答：流体流动过程中（无形变时）表面力与质量力做功只使流体动能增加，而对内能变化并无贡献。

8、内能方程的实质

答：内能方程表示单位流体内能的变化率等于流体变形时表面力的做功功率和向流体的传热功率之和。

9、什么是耗损函数

答：耗损函数是流体变形时粘性力的做功功率，这部分机械能不可逆地转化成为热能，因此在一切流体和一切流动中总是大于零。

10、边界条件有哪几种，分别是什么

答：1）液液分界面边界条件

2）固壁边界条件

3）液气分界边界条件

4）无穷远条件

5）界面法向速度

第三章

1、何谓开尔文定理

答：对于正压，体积力有势的理想流体流动，沿任意封面的物质周线上的速度环量和通过任一物质面的涡通量在运动过程中守恒，这就是开尔文定理，也称汤普逊定理。

2、试写出开尔文定理成立的几大假设

答：正压、理想流体、质量力有势。放松其任一条件开尔文定理则不成立。

3、试写出引起速度环量和涡通量发生变化的几大因素

答：粘性、非正压流体、非保守力。

4、开尔文定理的直接推论

答：正压、理想流体在质量力有势的情况下，如果某时刻部分流体内无旋，则在此以前和以后的任意时刻这部分流体皆为无旋。若某时刻部分流体有旋，则在此以前和以后的任意时刻这部分流体皆为有旋。

5、伯努利方程成立的条件是什么

答：忽略流体粘性影响、质量力有势、正压流体、定常流动、方程沿同一条流线成立。

6、势流伯努利方程的成立条件

答：忽略流体粘性影响，正压流体，质量力有势，无旋流动。

7、在理想、正压和质量力有势的条件下，通过涡管横截面的涡通量，即涡管强度在运动过程中恒定不变，这一原理被称为。

亥姆霍兹第二原理

8、在运动过程中涡管会发生变形，当涡管被拉伸时，涡量会。

增大

9、同一涡管任一截面的涡通量均相等，即在空间上守恒。

涡管强度

10、当满足开尔文定理时，涡管强度同事具有时间和空间上的守恒性，即涡管强度。

不随时间而变化

11、在一定条件下，动量方程可以积分得到，其在工程上有广泛应用。

伯努利方程

12、欧拉方程左侧的速度矢量导数可以分解为当地导数与之和。

对流导数

第四章

1.指这样一种流动状态，即流场中各流体质点的速度都平行于某一个固定平面，并且各物理量在此平面的垂直方向上没有变化。

平面流动

2.平面势流流动的速度分量既可以用速度势函数也可以用来表达。