《高等流体力学》复习题

《高等流体力学》复习题

一、基本概念

1． 什么是流体，什么是流体质点？

2． 什么是流体粘性，静止的流体是否具有粘性，在一定压强条件下，水和空气的粘性随着温度的升高

是如何变化的？

3． 什么是连续介质模型？在流体力学中为什么要建立连续介质这一理论模型？

4． 给出流体压缩性系数和膨胀性系数的定义及表达式。

5． 简述系统与控制体的主要区别。

6． 流体静压强的特性是什么？绝对压强s p 、计示压强（压力表表压）p 、真空v p 及环境压强（一般

为大气压）a p 之间有什么关系？

7． 什么是理想流体，正压流体，不可压缩流体？

8． 什么是定常场，均匀场，并用数学形式表达。

9． 分别用数学表达式给出拉格朗日法和欧拉法的流体加速度表达式。

10． 流线和迹线有何区别，在什么条件下流场中的流线和迹线相重合？

11． 理想流体运动时有无切应力？粘性流体静止时有无切应力？静止时无切应力是否无粘性？为什么？

12． 试述伯努利方程()2

2p V Z C g g

ψρ++=中各项的物理意义，并说明该方程的适用条件。 13． 流体有势运动指的是什么？什么是速度势函数？无旋运动与有势运动有何关系？

14． 什么是流函数？存在流函数的流体具有什么特性？（什么样的流体具有流函数？）

15． 平面流动中用复变位势描述的流体具有哪些条件（性质）？

16． 伯努利方程2

2p V Z Const g g

ρ++=对于全流场均成立需要基于那些基本假设？ 17． 什么是第一粘性系数和第二粘性系数？在什么条件下可以不考虑第二粘性系数？stokes 假设的基本

事实依据是什么？

18． 为推出牛顿流体的本构方程，Skokes 提出了3条基本假设，分为是什么？

19． 作用在流体微团上的力分为那两种？表面应力ij τ的两个下标分别表示？ij τ的正负如何规定？

20． 从分子运动学观点看流体与固体比较有什么不同？

21． 试述流体运动的Helmhottz 速度分解定律并给出其表达式。

22． 流体微团有哪些运动形式？它们的数学表达式是什么？

23． 描述流体运动的基本方法有哪两种？分别写出其描述流体运动的速度、加速度的表达式。

24． 什么是随体导数（加速度）、局部导数（加速度）及位变导数（加速度）？分别说明0=dt v d ，0=∂∂t

v 及()0=∇⋅v v 的物理意义？

25． 什么是流体的速度梯度张量？试述其对称和反对称张量的物理意义。

26． 流体应力张量的物理意义是什么？它有什么性质？

27． 某平面上的应力与应力张量有什么关系？nm mn p p =的物理含义是什么？

28． 流体微团上受力形式有哪两种？它们各自用什么形式的物理量来表达？

29． 什么是广义的牛顿流体和非牛顿流体？

30． 试述广义牛顿内摩擦定律的物理意义及相应的数学表达式？

31． 粘性流动和理想流动的壁面边界条件有何不同？

32． 简述N-S 方程是如何得到的，以不可压流动的N-S 方程

2d p f dt υνυρ

∇=-+∇为例，说明其各项的物理意义。

33． 在理想有势的流动假设条件下，绕流物体产生的升力主要受那些因素的影响，有何规律？

34． 什么是层流运动、湍流运动、雷诺数和临界雷诺数？

35． 圆管中定常不可压层流和湍流运动的速度分布规律是什么？

36． 流动相似的条件是什么？简述π定理的内容。

37． 什么是马赫数？其物理意义是什么？

38． 什么是雷诺数？其物理意义是什么？

39． 给出当量直径（水力直径）的表达式并说明各项的意义。

40． 流体的阻力可分为哪几种？管路中因阻力引起的损失通常分为哪几种？影响管路损失系数的主要因

素有那些？

41． 何谓管道流动的水击现象，如何减轻水击造成的危害？

42． 怎样判断流动是否有旋，涡度与速度环量有何关系，流动是否有旋与流体质点的运动轨迹有关吗？

43． 试说明粘性流体流动的三个基本特征，它们与理想流体运动相比有何不同？

44． 什么是涡管？涡管模型的特点是什么？

45． 使流体涡量产生变化的因素有哪些？其中哪些是流体运动的内在因素，哪些是外在因素？

46． 螺旋流、偶极子流和绕圆柱体有环流动分别是由那些基本势流叠加而成？

47． 何谓空化现象？何谓空蚀现象？

48． 试说明层流边界层和湍流边界层的速度分布特征。

49． 分别给出不可压流动平板边界层的位移（排挤）厚度和动量损失厚度的表达式。

50． 试述雷诺应力j i u u ''-ρ的物理意义及其与分子粘性应力的异同。

51． 试述平板湍流边界层的结构及其速度分布特征。

52． 边界层理论的基本思想是什么？平板不可压定常层流边界层的厚度主要受那些因素的影响？

53． 边界层分离的概念和原因是什么？分离点处的流动特征是什么（用表达式）？

54． 求解平板边界层动量积分方程时原则上需要补充那几个方程？

55． 以圆柱绕流为例，简述卡门涡街现象，并对涡街引发圆柱振动作简要说明。

56． 简述卡门涡街流量计测量流量的基本原理。

57． 大涡模拟的基本思想是什么？

58． 简述湍流的特点、湍流模型的概念和主要分类。

59． 什么是Prantl 混合长度？雷诺应力的定义表达式是什么？雷诺应力有何特征？

60． 什么是壁面函数？引入壁面函数的意义何在？

61． 粘性流动的动能方程()()

2:2D V f V T V pV p V T dt ρρε⎛⎫=⋅+∇⋅⋅-∇⋅+∇⋅- ⎪⎝⎭中右边5项的物理意义依次为？

62． 完整的CFD 数学模型主要包括那些内容？

63． 利用CFD 技术求解流动问题主要包括那三个环节？各环节主要完成那些工作？

64． 为提高CFD 计算的效率和精度，计算网格应具备那些特点。

65． 给出速度矢量的随体导数表达式并说明各项的物理意义。

66． 什么是声速，理想气体的声速大小与那些因素有关？

67． 在流场中出现扰动时，亚声速气流和超声速气流的流动状态有何本质上的区别？

68． 什么是压气机的喘振现象，喘振和旋转失速有何关系？

69． 什么是压气机的堵塞现象，产生堵塞的原因是什么？

70． 什么是喷管的壅塞的现象，为什么会出现这种现象？

71． 什么是激波，激波在什么条件下才会出现，激波通常分为那三种？

72． 激波是压缩波还是膨胀波，激波前后的流动参数速度、压力和密度是如何变化的，激波前后的流动

一般看作等熵过程还是绝热过程？

二、推导及证明

1．根据质量守恒定律推导连续性方程。

2．根据动量定律推导出微分形式的运动方程。

3．试推导理想流体平面二维运动欧拉微分方程式。

4．从N-S 方程出发，试推导出Bernoulli 公式()2

2p V z C g g

ψρ++=，其中ψ表示流线。 5．试利用N-S 方程证明不可压平面层流的流函数(,,)x y z ψ满足：

2

2222()t y x x y ψψψψψμψρ∂∂∂∂∂∇+∇-∇=∇∇∂∂∂∂∂ 其中：444224224()2x x y y ∂∂∂∇∇=++∂∂∂∂。