重点工程流体力学简答题.docx
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重点工程流体力学简答题
流动特点：
趋向最低能量状态
存在流动条件：
分子间作用力较小。
剪切力作用，可形成速度梯度。
密度：
单位容积流体所具备质量称为密度，以符号ρ表达。
密度大小与该种流体温度与压力关于，即与可压缩性与温度膨胀性关于。
流体可压缩性：
流体受压力作用时发生体积变化性质称为可压缩性，惯用体积压缩系数βe表达。
其物理意义是单位压力变化所导致流体体积相对变化率。
流体温度膨胀性：
由温度膨胀系数βt表达。
βt是指单位温度升高值（1℃）所引起流体体积变化率。
粘性：
当流体在外力作用下，流体微元间浮现相对运动时，随之产生阻碍流体层相对运动内摩擦力，流体产生内摩擦力这种性质称为粘性。
流体内摩擦定理：
p16
粘性力（粘性内摩擦力）产生因素：
这种阻力是由分子间互相吸引力和分子不规则运动动量互换产生阻力组合而成。
分子间吸引力产生阻力、分子不规则运动动量互换产生阻力
液体与气体粘性力产生重要因素：
液体：
低速流动时，不规则运动弱，重要取决于分子间吸引力;高速流动时，不规则运动增强，变为不规则运动动量互换引起。
气体：
重要取决于分子不规则运动动量互换。
压强和温度对流体粘性影响：
压强：
由于压强变化对分子动量互换影响小，因此气体粘度随压强变化很小。
而压强加大使分子间距减小，故压强对液体粘性影响较大。
但低压下压强对液体粘度影响很小。
温度：
对于液体，温度升高，分子间距增大，粘度将明显减小；
对于气体，温度升高，分子不规则运动加剧，粘度增大。
比热容：
单位质量流体温度变化1℃时所需互换热量
流体：
在任何微小剪切力作用下都可以发生持续变形物质称为流体。
层流：
不同层之间流体质点没有互相混杂，本层流体质点总是沿着本层流动，流体质点运动轨迹是一条光滑曲线，这种流动称为层流。
紊流：
流体在流动过程中层与层之间质点互相混杂，流体质点运动轨迹杂乱无章。
湿空气：
具有水蒸气空气称为湿空气绝对湿度
绝对湿度：
每立方米湿空气中所含水蒸气质量称为湿空气绝对湿度。
饱和绝对湿度：
饱和空气（在一定温度与压力下，所含水蒸气量达到最大也许含量湿空气）绝对湿度。
相对湿度：
在某温度和总压力下，湿空气绝对湿度与饱和绝对湿度之比称之为该温度下相对湿度。
质量含湿量：
在具有1kg干空气湿空气中所含水蒸气质量
容积含湿量：
在具有1m3干空气湿空气中所含水蒸气质量,称该湿空气容积含湿量
压缩空气：
气压传动中所用压缩空气普通是由空气压缩机提供，经压缩后空气称为压缩空气。
未经压缩处在自由状态下（101325Pa）空气称为自由空气
流体中作用力：
质量力：
与流体质量关于。
表面力：
与流体表面积关于。
质量力作用于所研究流体体积内所有流体质点，流体所受重力、惯性力均属质量力。
表面力：
所研究流体体积之外流体质点对研究对象存在作用力，此类作用力仅作用于所研究对象外表面。
表面力大小与作用表面面积成正比。
按作用方向表面力分为切向力与法向力。
单位质量力：
单位质量流体所受质量力，其数值等于加速度
流体静压力：
处在受力平衡状态流体所受到作用在内法向方向上应力称为流体静压力。
流体静压力特性：
平衡流体中应力总是沿作用面内法线方向，即只能是压力。
平衡流体中某点压力大小与作用面方向无关。
压力有三种表达办法：
按照度量压力基准点（即零点）不同，压力有三种表达办法：
绝对压力、相对压力、真空度。
绝对压力：
以绝对真空作为零点。
这是热力学中惯用压力原则，流体力学中也惯用来计算气体压力。
相对压力：
以大气压力为零点。
普通压力表所显示压力都是相对压力，因而也有把“相对压力”称为“表压力”或“计示压力”。
真空度：
当绝对压力不大于大气压时，其不大于大气压数值称为真空度。
等压面：
流体中压力相等各点所构成一种平面或曲面称为等压面。
仅受重力作用静止流体中档压面是水平面。
等压面三个特性：
等压面就是等势面。
在平衡流体中，通过每一质点等压面必与该点所受质量力垂直。
两互不相混液体，当她们处在平衡状态时，其分界面必为等压面。
帕斯卡原理：
密闭容器中平衡流体，其边界上任何一点压力变化都将等值传递到流体内各点。
抱负流体：
抱负流体是理论上假设没有粘性流体
稳定流：
在流体运动空间内，任一空间点处流体运动要素（流体压力、速度、密度等阐明流体运动特性量）不随时间变化流动。
非稳定流：
空间点运动要素中有一种或几种随时间而变化流动。
流场：
是指布满了运动着持续流体空间。
在流场中每个流体质点均有拟定运动要素。
迹线：
流体质点在一段时间内运动轨迹线。
流线：
流动空间中某一瞬间一条空间曲线。
流线上各点相应流体质点所具备速度方向与流线在该点切线方向相重叠。
流线和迹线有如下性质：
1、流线是某一瞬间一条线，而迹线则一定要在一段时间内才干产生。
2、流线上每一种空间点均有一种液体质点，因而每条流线上有无数个液体质点，而每条迹线则只能是一种流体质点运动轨迹。
3、在非稳定流中，由于流速是随时间而变化，因而，流线形状（与流速相切）也是随时间而变化，不同瞬间有不同流线形状，因而流线与迹线不能重叠。
4、而在稳定流中，各点速度不随时间变化，因而流线形状也不随时间变化，因此流线与迹线就完全重叠。
5、流线是不能相交（奇点除外）。
流线性质：
在恒定流动中，流体与迹线是同一条曲线，彼此重叠。
流线不能彼此相交。
流线不能突然转折，只能平缓过渡。
流管：
通过流动空间上任意一封闭周线每一点作流线所形成管状曲面。
流束：
布满在流管内部所有流体。
微小流束：
断面为无穷小流束
总流：
在流动边界内所有微小流束总和称为总流
有效断面：
和断面上各点速度相垂直横断面称为有效断面，常以A表达。
湿周：
在有效断面上流体与固体边界接触周长称为湿周，常以拉丁字χ表达。
水力半径：
有效断面与湿周之比称为水力半径，以R表达
平均流速：
有效断面上速度平均值
水利坡度：
沿流程单位管长上水头损失
缓变流必要满足下述两个条件：
1）流线与流线之间夹角很小，即流线趋近于平行。
2）流线曲率半径很大，即流线趋近于直线
动量定理：
物体动量变化等于作用在该物体上外力总冲量。
沿程阻力损失：
在等直径直管中由于流体粘性及管壁粗糙等因素，在流体流动过程中产生能量消耗。
大小与管线长度成正比。
单位重力流体沿程损失用hι表达。
局部阻力损失：
在局部地区流体流动边界有急剧变化引起该区域流体互相摩擦碰撞加剧，从而产生损失。
圆管紊流沿程损失：
层流区、光滑管区、过渡区与Re关于。
阻力平方区、过渡区与粗糙度关于。
经验公式P88。
圆管紊流过水断面流速分布符合对数曲线分布规律。
圆管层流过水断面速度分布符合抛物线型分布。
实际流体总流伯努利方程合用条件：
质量力只有重力作用，稳定流，不可压缩流体，缓变流断面，流量为常数。
动能修正系数：
紊流a=1，层流a=2
液压冲击
在液压系统中由于某些因素液体压力突然急剧上升，形成很高压力峰值，这种现象称为液压冲击
液压冲击危害
系统中浮现液压冲击时：
液体瞬时压力峰值可以比正常工作压力大好几倍。
损坏密封装置、管道或液压元件。
引起设备振动。
产生很大噪声。
有时会使某些液压元件如压力继电器、顺序阀等产生误动作，影响系统正常工作。
液压冲击产生因素
在液压阀突然关闭或运动部件迅速制动等状况下，液体在系统中流动会突然受阻。
这时，由于液流惯性作用，液体就从受阻端开始，迅速将动能逐级转换为液压能，因而产生了压力冲击波。
此后，这个压力波又从该端开始反向传递，将压力能逐级转化为动能，这使得液体又反向流动。
然后，在另一端又再次将动能转化为压力能，如此重复地进行能量转换。
由于这种压力波迅速往复传播，便在系统内形成压力振荡。
这一振荡过程，由于液体受到摩擦力以及液体和管壁弹性作用不断消耗能量，才使振荡过程逐渐衰减而趋向稳定，产生液压冲击本质是动量变化。
减小压力冲击办法
1）尽量延长阀门关闭和运动部件制动换向时间。
如在液压传动系统中采用换向时间可调换向阀。
2）对的设计阀口，限制管道流速及运动部件速度，使运动部件制动时速度变化比较均匀。
3）在某些精度规定不高工作机械上，使液压缸两腔油路在换向阀回到中位时瞬时互通。
4）恰当加大管道直径，尽量缩短管道长度。
5）采用软管，增长系统弹性，以减少压力冲击。
空穴现象：
在流动液体中，当某处压力低于空气分离压时，原先溶解在液体中空气就会分离出来，从而导致液体中浮现大量气泡，这种现象称为空穴现象。
空穴现象产生因素
空穴现象多发生在阀口和液压泵进口处。
由于阀口通道狭窄，液流速度增大，压力则下降，容易产生空穴现象；当泵安装高度过高、吸油管直径太小、吸油管阻力太大或泵转速过高，都会导致进口处真空度过大而产生空穴现象。
空气分流压、饱和蒸汽压
空穴现象危害
1）液体在低压某些产生空穴后，到高压某些气泡又重新溶解于液体中，周边高压液体迅速弥补本来空间，形成无数微小范畴内液压冲击，这将引起噪声、振动等有害现象。
2）液压系统受到空穴引起液压冲击而导致零件损坏。
此外由于析出空气中有游离氧，对零件具备很强氧化作用，引起元件腐蚀。
这些称之为气蚀作用。
3）空穴现象使液体中带有一定量气泡，从而引起流量不持续及压力波动。
严重时甚至断流，使液压系统不能正常工作。
减少空穴现象和气蚀办法
1）减小孔口或缝隙先后压力降。
普通但愿孔口或缝隙先后压力比p1/p2＜3.5。
2）减少泵吸油高度，恰当加大吸油管直径，限制吸油管流速，尽量减小吸油管路中压力损失（如及时清洗过滤器或更换滤芯等）。
对于自吸能力差泵要安装辅助泵供油。
3）管路要有良好密封，防止空气进入。
4）提高液压零件抗气蚀能力，采用抗腐蚀能力强金属材料，减小零件表面粗糙度值等。
1、“均匀流一定是恒定流”这种说法与否对的？
为什么？
这种说法是错误均匀流不一定是恒定流。
因均匀流是相对于空间而言即运动要素沿流程不变而恒定流是相对于时间而言即运动要素不随时间而变。
两者鉴别原则不同。
2、静力学基本方程合用条件是什么？
静止，连通，连通介质为同一均质流体，质量力仅有重力，同一水平面
3、试用能量方程解释飞机升力是如何产生？
飞机机翼呈上凸下凹状，当空气流经机翼时，上侧流速大，压力小；下册流速小，压力大，从而在机翼上下产生一种压力差，即为飞机升力。
4、为什么雷诺数可以用来作为鉴别流态普通准则？
层流受扰动后，当粘性稳定作用起主导作用时，扰动就受粘性阻滞而衰减下来，层流就是稳定；当扰动占上风，粘性稳定作用无法使扰动衰减，于是层流变成紊流。
因而，流动呈现什么流态，取决于扰动惯性作用和粘性稳定作用互相作用成果，雷诺数反映了惯性力与粘性力对比关系。
5、两条流线不能相交，为什么？
如果有两条流线相交，那么流到交点流体质点速度就有两个方向，这一点流速就是不拟定
6、粘性流体绕流物体受到哪两种阻力?
如何减小这两种阻力？
阻力分别是摩擦阻力和压差阻力（流动分离阻力）。
减小摩擦阻力，需要将物体正对来流面积减小，或者通过加工使物体更光滑。
减小压差阻力，可以在物体正对来流面积不变状况下将物体设计成流线型，或者减少来流速度，或者减少来流流体密度，也可以将物体正对来流面积减小，或者选用粘性更大流体（最后这一条会使摩擦阻力急剧上升）。
7、流体力学研究中为什么要引入持续介质假设？
可将流体各物理量看做是空间坐标系和时间持续函数，从而可以应用持续函数解析办法等数学工具来研究流体平衡和运动规律。
8、持续介质模型
在流体力学研究中，将实际由分子构成构造用流体微元代替，流体微元有足够数量分子。
持续布满它所占据空间，这就是持续介质模型。
9、什么状况下粘性应力为零？
静止流体，抱负流体
10、局部阻力产生因素？
①管断面突然扩大时，由于流体惯性作用，流线只能如图平缓过渡。
接近主流流束表面流体在粘性作用下随主流迈进。
又由于主流区流束断面不断扩大，流速逐渐减少，压强增大。
当扩大到某一距离时，液流动能局限性以克服压差和摩阻而产生逆主流运动。
这某些流体不断作旋涡运动，即旋涡区。
由于粘性作用，流体作旋涡运动时将消耗主流能量，产生能量损失。
除此主流区流体不断流入该区也带来了撞击和摩擦损失。
此外，由于流束扩大产生径向速度分量，导致速度重新分布，显然，也将导致能量损失。
②管道突然收缩时，浮现“颈缩”现象，并浮现两个旋涡区。
这是由于在收缩某些“颈缩”及随后浮现扩大同样导致激烈流体质点转向、撞击和动量互换，由此引起能量损失。
③流体流经弯管时，流速随曲率半径增大而减少。
由于离心惯性力，管壁粘滞作用使处流速减小，形成二次流动导致能量损失。
11、减小局部损失办法
在管道弯曲某些可安装恰当形状导流片，这样既可避免较大范畴涡流区，又可减少二次流产生和影响。
在管道截面突然变化地方，尽量采用渐扩或渐缩设计。
在三通管中，恰本地选装分流板或合流板。
减少局部损失办法基本原则在于：
尽量减小漩涡区或防止漩涡区形成及减少二次流动波及范畴，从而减小撞击损失和减少速度重新分派时动量互换。
12、串联管路和并联管路
串联管路特性
（1）对于无外泄漏串联管路，各管段流量相等。
（2）各段沿程损失之和为总作用水头。
并联管路特性：
（1）在并联各管段中，压强损失相似，即每条管路中均有相似压降。
（2）总流量为各分路中支管流量之和。
13、边界层特点？
（1）与绕流物体长度比较，边界层厚度很小。
厚度d从前驻点起沿流动方向逐渐增厚，d随Re增大而减小。
（2）边界层内沿厚度方向速度梯度大，边界层外为势流区。
（3）边界层内粘性力和惯性力具备相似数量级。
（4）边界层可以所有是层流或紊流，也可一某些是层流另一某些是紊流。
（5）沿曲面边界流动时边界层易浮现分离和尾涡。
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