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