工流复习大纲.docx
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工流复习大纲
一、基本概念考查(概念题、单项选择题和多项选择题)
1.流体与固体的差别在于是否具有(流动性),气体与液体的差别在于(压缩性)不同;同时流体只能承受(压力),而不能承受(拉力)。
2.流体的压缩性用(体积压缩系数βp)来表示,βp越大表示流体越(易于压缩),βp越小表示流体越(难于压缩)。
流体的膨胀性用(体积膨胀系数βt)来表示,βt越大表示流体(容易)膨胀,βt越小表示流体(不易)膨胀。
3.粘性是指流体所具有的阻碍(流体质点间相对运动)的性质;温度升高时液体的粘度(减小),气体粘度(增大),粘度与温度的关系曲线称为(粘温曲线)。
4.牛顿内摩擦定律反映了流动过程中(粘性切应力)与(粘度)和(速度梯度)间的函数关系;满足牛顿内摩擦定律的流体称为(牛顿流体),否则称为(非牛顿流体),常见的水、空气、酒精以及无机物水溶液均为牛顿流体,而原油、聚合物熔体和聚合物水溶液等都属于非牛顿流体。
5.两种粘度的关系为动力粘度μ=密度ρ×运动粘度υ,两者的单位和量纲均(不相同),比如υ=10-6m2/s,μ=×1000kg/m3时μ=10-3Pa·s。
6.流体静压力p是指静止流体中作用在(单位面积)上的力,常用的单位是(Pa)、(kPa)、(MPa)和(bar)等;1bar=(105)Pa,1MPa=(106)Pa,1GPa=(109)Pa。
静压力也可以用液柱高度来表示,比如1mm汞柱折合约(133.3)Pa,1mm水柱折合成(9.8)Pa,10mm水银柱折合约(1333)Pa,10mm水柱折合成(98)Pa。
7.流体静力学基本方程式z+p/ρg=C中,z称为(位置水头)或者(比位能),p/ρg称为(压力水头)或者(比压能),z+p/ρg称为(测压管水头)或者(比势能),这一方程的几何意义为静止流体中(测压管水头)为常数,物理意义为静止流体中(比势能)为常数。
8.绕铅直轴作等角速度旋转容器中液体的等压面是(旋转抛物面);作水平加速运动容器中液体的等压面是(斜面);这两种情况下的静压力计算公式与(绝对静止)时的相同,因为此时加速度(相垂直于)重力加速度。
9.静压力有以(物理真空)为零点的绝对标准和以当地大气压力为零点的相对标准,分别称为相对压力和据对压力,而相对压力又可分为表压力和真空压力,如果绝对压力用p表示,相对压力用pM表示,真空压力用pv、表示,当地大气压用pa来表示,则有pM=(p+pa)及pv=(pa-p)成立。
绝对压力永远为(正值);表压力表示的是绝对压力比当地大气压力(高多少),有正有负,表压力越大则其绝对压力(越大),反之亦然。
真空压力介(于0和当地大气)压力之间,真空压力表示绝对压力比当地大气压力(低多少),所以真空压力越大则绝对压力(越小)。
10.平面总压力等于平面(形心处的压力)与其(面积)的乘积,总压力的作用点称为(压力中心),压力中心(不会在形心以上);曲面总压力可分解为(水平力)和(铅直力),铅直力等于压力体内流体所受的重力;如果压力体与施压的液体在曲面的同侧则称之为(实压力体),且方向(向下),如果压力体与施压的液体在曲面的异侧则称之为(虚压力体),且方向(向上);压力体的虚实与压力体内是否存在真实的液体(无关)。
11.流动过程中密度不变的流体称为(不可压缩)流体,不可压缩流体的密度不随(时间和空间坐标)的变化,其密度永远为常数,否则称为(可压缩流体);粘度为零的流体称为(无粘流体或者理想流体),粘度不为零的流体称为(粘性流体或者实际流体);如果流动过程中流体的密度为常数则称为(不可压缩)流动,此时的密度既不随时间变化(当地导数或时变导数为0),而不随空间位置坐标的变化而变化(迁移导数或位变导数为0)。
12.迹线是流体质点运动的轨迹线,是与(拉格朗日法)相适应的;流线是速度场的(矢量线),是与(欧拉法)相适应的;一般情况下的流线不能够(相交或折转),但可以(相切);在(奇点)或(驻点)处可以(相交或者折转);稳定流动中流线与迹线(一定重合),不稳定流动中流线与迹线(不一定重合)。
13.质点加速度用速度的(质点导数)来表示,由(迁移加速度)和(当地加速度)组成;定常流动中(当地加速度)为0,但(迁移加速度)不一定为0;均匀流动中(迁移加速度)为0,但(当地加速度)不一定为0。
14.根据流场中运动参数是否随(时间)变化可把液流分为(稳定)和(非稳定)流,根据流场中运动参数是否随(位置坐标)变化可把液流分为(均匀)和(非均匀)流,根据描述流场的(空间坐标数)可把液流分为(一元)、(二元)和(三元)流。
15.流体微团旋转角速度为零的流动称为(无旋流动),反之流体微团旋转角速度不为零的流动称为(有旋流动);流动是否有旋与(流体质点的运动方式)无关,也就是说流体质点做(直线运动)的流动也有可能是有旋流动,流体质点做(圆周运动)的流动也有可能是无旋流动。
16.流管内流动着的流体的集合称为(流束),管道内流动的流体的集合称为(总流)。
有效断面是指流束或总流中(与流线相垂直)的面,有可能是平面也有可能是曲面,并不一定就是流道的横截面。
(流量)是指单位时间内流过有效断面的流体量,分为(体积)流量和(质量)流量;流量除以有效断面的(面积)称为平均流速,或者说平均流速是有效断面速度的(面积平均值)。
17.连续性方程是(质量守恒)定律应用于流动所得的关系式,动量方程是(动量守恒)定律在流体力学中的数学表达式,能量方程是(热力学第一)定律应用于运动流体所得的关系式,伯努利方程是(能量方程)应用于不可压缩流动所得的方程。
18.流体的流动与刚体的运动相比除了(平动)和(转动)外还存在(变形运动),而变形运动又可分为(线变形)运动和(角变形)运动。
19.节流式流量计的工作原理是流动在节流装置前后会产生一定的(压差),这个压差会随着(流量)变化,且保持一一对应的关系,常见的节流式流量计有(孔板流量计)、(文丘里流量计)和(喷嘴流量计)等多种形式。
20.通过泵的流量称为泵的(排量Q),泵加给单位重量液体的机械能称为泵的(扬程H),也就是在不考虑能量损失的情况下泵能将液体扬起的(最大高度),但是泵的吸水高度不能大于(7m),这是因为吸水高度大于这个高度之后会在泵内产生严重的汽化现象,从而使水泵失效;泵有效功率N泵=(ρgQH)。
21.水力坡度是指单位管长(非单位距离距离)上的(总水头)的损失值,水力坡度越大水头损失(越快),反之(越慢);水头线是由各种(水头的顶点)连成的曲线,总水头线与测压管水头线之间的铅直距离表明(流速)的大小,测压管水头线与位置水头线之间的铅直距离表明液流(压力)的大小。
22.量纲是表征物理量(性质和种类)的符号;量纲分为(基本量纲)和(导出量纲);根据量纲的不同可将物理量划分为(几何学量)、(运动学量)、(动力学量)和(无量纲量)。
23.流动相似包括(几何相似)、(运动相似)和(动力相似),前两个相似是流动相似的(必要)条件,动力相似是流动相似的(充分条件);判别流动相似的条件称为(相似准则),用以判别流动相似的无量纲数称为(相似准数)。
24.牛顿一般相似准则是(牛顿数Ne)相等,牛顿数Ne反应了流体流动过程中(合外力与惯性力)之比;粘性力相似准则是(雷诺数Re)相等,雷诺数Re反映的是流体流动过程中(惯性力与粘性力)之比,重力相似准则是(弗劳德数Fr)相等,弗劳德数Fr反映的是流体流动过程中(惯性力与重力)之比。
25.雷诺数Re=(ρvd/μ=vd/υ=4ρQ/πdμ=4Q/πdυ),由此可知雷诺数Re随各相关物理量的变化规律,比如其它条件不变的情况下,管径增大一倍则雷诺数(减小一半),管径减小一半则雷诺数(增加一倍)。
雷诺数Re反映流体流动过程中(惯性力与粘性力)之比,也为(层流)还是(紊流)的判据,临界雷诺数雷诺数Recr等于(2000)。
26.影响管道阻力特性的管道截面几何要素称为过流断面的(水力要素),包括过流断面的(面积)、(湿周长)和(粗糙度)。
但不包括速度、加速度和压力等流动参数,也不包括密度和粘度等物性参数。
27.流体力学中将有效断面的(面积)与(湿周长)的比值称为(水力半径),即Rh=A/x,可以综合地反映出管道的阻力特性;4倍的水力半径称为(当量直径或者相当直径),即D当=4Rh。
比如直径为D的圆管的水力半径为(D/4),相当直径为(D),而边长为a的正方形截面管道的水力半径为(a/4),其相当直径为(a)。
环形空间的水力半径为((D-d)/4),其相当直径为(D-d)。
28.圆管层流的速度分布为(抛物分布),管道轴线处(速度最大),且为平均流速的(2倍),管道壁面处的速度最小为(0),粘性切应力分布为(线性)分布,管道壁面处(最大),轴线处最小为(0)。
29.与圆管层流相似,平行平板间泊谡液流的速度分布是(抛物线)型的,且对称轴是平板间(中心线);平板间中心线处(速度最大),平板处的速度最小为(0),
30.圆管层流时水头损失与流速的(一次方)成正比,与管径的(4)次方成反比;水力光滑管的水头损失与流速的(1.75)次方成正比,与管径的(4.75)次方成反比;完全粗糙区的水头损失与流速的
(2)次方成正比,与管径的(5)次方成反比。
31.圆管紊流流动的速度分布比层流的更(丰满),不再是旋转抛物面了;并且会存在层流底层;层流底层的厚度与(阻力系数λ)成反比与雷诺数Re的(二分之一次方)成反比;当层流底层的厚度大于管壁粗糙凸起时,层流底层掩盖住了粗糙凸起,粗糙度对紊流核心没有影响,这种管路称为(水力光滑管),否则称为(水力粗糙管)。
32.工程计算时液体充满整个管道且在一定压差下流动的管路称为(压力管路),并根据(流速水头和局部水头损失)在总水头中所占的比例将压力管路分为(长管)和(短管),(流速水头和局部水头损失)在总水头中所占的比例(较小),可以忽略不计的管路称为(长管),否则称为(短管),长管还是短管与(管路的长短)无关。
33.从一点分开又再另一点汇合的管路称为(并联)管路,它的水力特点是(总流量等于各管段的流量之和)和(各管段的水头损失相等);各管段依序首尾相连的管路称为(串联)管路,它的水力特点是管路的总水头损失等于(各管段的水头损失之和)且(各管段的流量相等或者各节点的流量之和为0)。
34.并联副管或者加大管路中某一管段的管径可以达到(增加输量)、(减小水头损失)、(延长输送距离)、(减少中间站)和(越站)等目的。
35.孔口之后加上一段长度约为孔口直径(3~4)倍长的圆管称为(管嘴),按照常理,加装管嘴后相当于多了一个阻力部件,管嘴得出流量会减小,但这一观点是错误的,因为安装管嘴后由于在收缩断面处会差生(真空度),导致收缩断面处的流速(大于)孔口收缩断面处的流速,管嘴出口处的流量也会(大于)孔口出流的流量;管嘴越短阻力越小则流量也越大这种看法也是(不正确)的,因为管嘴太短形不成满管出流,管嘴就起不到在收缩断面处的真空区了;反之管嘴太长时管嘴的沿程阻力也会增加,则起不到增加流量的目的了。
36.速度系数是实际流速与(理想流速)之比,通常(小于1.0);流量系数是实际流量与(理想流量)之比,通常也(小于1.0);这两个系数均为(无量纲数)。
二、推导证明:
三、熟练掌握平面和曲面总压力的计算,重点复习例题2、3、4、5和习题2-8、9、10、11、12。
四、熟练掌握流场分析方法,重点复习例题3-8、9、10、11。
五、熟练掌握伯努利和动量方程应用,重点复习例题4-3、4、5、6、7和习题4-6、7、8、10、11、12、14、15。
六、熟练掌握量纲及量纲分析方法,包括π定理及瑞利法,重点复习教材中的例题5-2、3习题7-4、5、6、7。
七、熟练掌握管路串并联的计算方法,重点复习教材中的习题7-4、5、6、7