流体力学简答题

1.为什么液体的动力粘度u随温度升高二降低，而气体的随温度升高而增加? 答：因为液体分子间的距离很小，分子间的引力即内聚力，是形成粘性的主要因素，温度升高，分子间距离增大，内聚力减小，粘度随之减小；气体分子间的距离远大于液体，分子热运动引起的动量交换，是形成粘性的主要因素，温度升高，分子间热运动加剧，动量交换加大，粘度随之增大。

2.沿程阻力系数分区及影响因素。

答：①层流区。

λ与相对粗糙度ks/d无关，只与雷诺数Re有关。

②层流过渡区。

λ与相对粗糙度ks/d无关，只与雷诺数Re有关。

③水力光滑区。

λ与相对粗糙度ks/d无关，只与雷诺数Re有关。

④紊流过渡区。

λ既与相对粗糙度ks/d 有关，又与雷诺数Re有关。

⑤阻力平方区。

λ只与相对粗糙度ks/d有关，与雷诺数Re无关。

3. 说明一定水头作用下的孔口出流改为同直径的圆柱形外官咀出流后,出流阻力和流量的变化及产生原因。

分析官咀正常工作的基本条件。

答：在孔口断面处接一直径与孔口完全相同的圆柱形短管，其长度L=(3-4)d，这样的短管称为圆柱形外管嘴。

在相同条件下，管嘴的过流能力是孔口的1.32倍。

圆柱形外管嘴在收缩断面处出现了真空，其真空度为0.75H。

这相当于把管嘴的作用水头增大了75%，这就是相同直径、相同作用水头下的圆柱形外管嘴的流量比孔口大的原因。

管嘴正常工作条件是：（1）作用水头H<=9m;（2）管嘴长度L=(3---4)d
4.无压管流中，满管时的流量和流速是否达到最大值？为什么？
答：不是。

无压圆管均匀流在水深h=0.95d，即充满度ah=0.95时，输水能力最优；在水深h=0.81d，即充满度ah=0.81时，过流速度最大。

因为在水深很小时，水深增加，水面增宽，过流断面面积增加很快，接近管轴处增加最快。

水深超过半管后，水深增加，水面宽减小，过流断面面积增势减慢，在满流前增加最慢。

所以，在满流前，输水能力达到最大值，相应的充满度是最优充满度。

5.说明明渠均匀流产生的条件及基本水流特征。

答：明渠均匀流的条件是水流沿程减少的位能，等于沿程水头损失，而水流的动能保持不变。

明渠均匀流的特征是渠底线、水面线以及测压管水头线平行，即J=Jp=i。

6.伯努利方程z+p/γ+u²/2g=c中各项的物理意义和几何意义。

答：物理意义：z是单位重量流体具有的位能（重力势能），p/γ是单位重量流体具有的压能（压强势能），z+p/γ是单位重量流体具有的总势能，u²/2g是单位重量流体具有的动能，三项之和z+p/γ+u²/2g是单位重量流体具有的机械能。

几何意义：z是位置高度（位置水头），p/γ是测压管高度（压强水头），z+p/γ是测压管水头，u²/2g是流速水头，三项之和z+p/γ+u²/2g是总水头。

7.分别用雷诺数、弗劳德数和马赫数,对流体的流动进行分类。

答：雷诺数将流动分为层流和紊流；弗劳德数将流动分为急流和缓流；马赫数将流动分为亚音速流动和超音速流动。

8.相似准则①雷诺数Re=vl/ν表征惯性力与粘滞力之比②弗劳德数Fr=v/（gl）½
③欧拉数Eu=p/ρv²表征压力与惯性力之比。

④柯西数Ca=ρv²/K表征惯性力与弹性力之比。

⑤马赫数Ma=v/a, a=（K/ρ）½。