流体力学题库.docx

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流体力学题库

名词解释

1、粘性:

在外力作用下,流体微元间出现相对运动时,随之产生阻抗相对运动得内摩擦力

２、压缩系数:

在一定温度下,密度得变化率与压强得变化成正比

3、膨胀系数:

在一定压强下，体积得变化率与温度得变化成正比

4、表面张力：

通常就是指液体与气体交界面上得张应力（ｓ单位长度所受拉力（N/m））

5、接触角:

当液体与固体壁面接触时，在液体,固体壁面作液体表面得切面,此切面与固体壁在液体内部所夹部分得角度θ称为接触角,　当θ为锐角时,　液体润湿固体，当θ为钝角时,液体不润湿固体。

6、时变导数:

固定点物理量A随时间变化率,反映流场得不定常性。

7、位变导数:

不同位置上物理量得差异引起得变化率,反映流场得不均匀性

8、流管：

在液流中取一封闭得曲线,通过这一封闭曲线上每一点可以引出一条流线，这些流线形成一个封闭得管状体，称为流管。

９、总流：

过流断面为有限大小得流束,它由无数元流构成

10、涡管：

在给定瞬时,在涡量场中取一不就是涡线得封闭曲线,通过曲线上每点做涡线,这些涡线形成一个管状表面,称为涡管,涡管中充满着做旋转运动得流体。

１1、漩涡强度:

面积dA,dＡ上流体质点得旋转角速度向量为ω，n为dA得法线方向，微元面积上得漩涡强度用dI表示,公式为:

对整个表面积A积分,总得漩涡强度为:

12、速度环量：

假定某一瞬时,流场中每一点得速度就是已知得,AB曲线上任一点得速度为V，在该曲线上取一微元段ds,V与ds之间得夹角为α,则称dГ=V·ds=Vcoｓ　αds为沿微元线段ds上得环量。

简答题

拉格朗日法与欧拉法得区别与联系:

区别:

拉格朗日法就是以研究单个流体质点运动过程作为基础,综合所有质点得运动，构成整个流体得运动、——质点法

欧拉法就是以流体质点流经流场中各空间点得运动即以流场作为描述对象研究流动得方法、——流场法它不直接追究质点得运动过程,而就是以充满运动液体质点得空间——流场为对象、

联系:

拉格朗日法与欧拉法只不过就是描述流体运动得两种不同得方法,本质上就是一样得。

对于某一流体问题,既可用拉格朗日法描述，也可以用欧拉法描述,但欧拉法得应用较为广泛。

动量矫正系数与动能矫正系数:

动能矫正系数就是过流断面流体流动得真实速度所表示得动能与过流断面平均速度所表示得动能之比，用字母　表示,即

这说明用过流断面平均速度计算得到得动能要小于用过流断面真实速度计算所得到得动能。

就是由于断面上速度分布不均匀引起得,不均匀性越大，　值越大。

在工程实际计算中,由于流速水头本身所占得比例较小,所以一般常取

动量矫正系数：

由于流速在断面上呈不均匀分布,当引入断面平均流速时，必然导致动量得实际值与平均计算值间得差异，为此提出动量矫正系数,就是指单位时间通过断面得实际动量与单位时间内以相应得断面平均流速通过得动量得比值，在渐变流中,α得值为1、02~1、０5（常采用α=1、0）。

恒定与非恒定流:

以时间为标准,若各空间点上得流动参数（速度、压强、密度等）皆不随时间变化,这样得流动就是恒定流。

在流体运动方程中表现为所有运动要素A都满足

当流场内液体质点通过空间点得运动要素不仅随空间位置而变、而且随时间而变，这种流动成为非恒定流。

在流体运动方程中表现为

均匀与非均匀流:

如果流动过程中运动要素不随坐标位置（流程）而变化,水流流线为相互平行得直线时,该水流称为均匀流。

在流体运动方程中表现为

均匀流得特性:

（１）均匀流得流线彼此就是平行得直线,其过流断面为平面,且过流断面得形状与尺寸沿程不变。

（2）均匀流中,同一流线上不同点得流速应相等,从而各过流断面上得流速分布相同,断面平均流速相等,即流速沿程不变。

（3）均匀流过流断面上得动水压强分布规律与静水压强分布规律相同,即在同一过流断面上各点测压管水头为一常数。

流体得流速大小及方向沿程不断变化,水流得流线不就是互相平行得直线,该水流称为非均匀流。

这包括两个方面,流线虽互相平行但不就是直线（如管径不变得弯管中得水流）,或流线虽就是直线但不互相平行（如管径呈缓慢均匀扩散或收缩得渐变管中得水流）。

在流体运动方程中表现为

三、画图

1、压力体得绘制

2、静水压强

3.等势线与等流线

4.总水头与测压管水头

证明:

1、任一点静压强得大小与作用面得方位无关、（二4）

２、流体平衡微分方程、（二７）

３、连续性方程得微分形式推导、（三22）;书pg5９实质：

质量守恒

4、斯托克斯定理得证明、（三52）

取一微元矩形得封闭周线，各点速度大小如图:

5、流函数得主要性质得证明、（63）

（1）流函数得等值线就是流线；

（2）两条流线间通过得流量等于两流函数之差

（3）流线族与等势线族正交

（4）只有无旋流动得流函数满足拉普拉斯方程

6、等强源汇流（用极坐标→直角坐标）（三8０）　　　　　　　　　　

模型：

源流与汇流叠加（电偶极子）

7、等强源流（用极坐标→直角坐标）（三８４）

模型：

两个源流叠加（两个同性电荷）

8、源环流——螺旋流（用极坐标）并求其等势线及等流线（三86）

模型:

源流与环流叠加（水泵蜗壳内得扩压流动）　　　　　　　　

9、恒定元流得伯努利方程推导

物理学中动能定理指出:

运动物体在某一时段内动能得增量等于各外力对物体所做得功之与。

在理想流体恒定总流中得t时刻任取一元流作为控制体,其内得水流作为一个系统。

经过dt时刻,该系统运移了一段距离,分析此时动能得改变及外力作功。

　ΔEk=Ek1’-2’–Ｅk1-2＝（Ｅk1’-2＋Ｅk2-2’）–（Eｋ1-1’+Eｋ1’－2）

因为水流就是恒定流，所以1’-２流段得动能保持不变,即Ｅk=Ek２-2’–Ek１—１’

根据质量守恒原理流段1-1’与2-2’得质量应相等,即

　　　dm=ρu1dA1dｔ=ρｕ２ｄA２dt=ρdＱdt

于就是上式可以写为　　ΔEk＝　

（１）重力做得功

　ＷG＝dmg（z1–ｚ2）＝ρgｄＱdt（z１–z2）

（２）　压力做得功

　　WＰ=ｐ1dA1ｄｓ1–p2ｄA2ｄs２=p１dA1u1ｄt–p2ｄＡ2u2dt=dQdｔ（ｐ1–p2）

根据动能定理,　WG+WＰ＝ΔEK

可得　ρgｄQdt（z1–z２）+dQdt（p1–p2）=

上式称理想流体恒定元流能量方程,即伯努利方程。

计算

等加速直线运动流体得平衡压强计算、匀速圆周运动流体得平衡压强计算、分析流场得运动特征、速度环量得计算、流函数势函数得计算、能量方程与动量方程计算、流线迹线计算、速度分析及加速度计算、静压强及压力计算

１、一盛有液体得容器，沿与水平面成α角得斜坡以等加速度a向下运动,容器内得液体在图示得新得状态下达到平衡，液体质点间不存在相对运动,求液体得压强分布规律。

（2-4）

２、浇铸生铁车轮得砂型,已知h=180mm,D=６00mm,铁水密度ρ=７０００ｋg／m3,求M点得压强;为使铸件密实,使砂型以ｎ=600r/mｉn得速度旋转，则Ｍ点得压强就是多少?

（2-4）

3、　一半径为R得圆柱形容器中盛满水,然后用螺栓连接得盖板封闭，盖板中心开有一小孔,当容器以ω转动时,求作用于盖板上螺栓得拉力（2－4）

4、在Ｄ＝3０cｍ,高Ｈ=５0cm得圆柱形容器中盛水,h=30cm，当容器绕中心轴等角速度转动时,求使水恰好上升到H　时得转数。

（２-4）

5、一圆筒Ｄ=0、6m,h=0、8m,盛满水,现以n＝６0ｒpm转动，求筒内溢出得水量。

（2-４）

6、封闭容器水面得绝对压强p0=１37、37kPa,容器左侧开2×２ｍ2得方形孔，覆以盖板AB,当大气压Ｐa=98、0７kPa时，求作用于此盖板得水静压力及作用点。

（2－5）

7、例:

速度场

　求（１）t=2s时，在（2,4）点得加速度;

（2）就是恒定流还就是非恒定流;

　（３）就是均匀流还就是非均匀流。

（3-3）

８、例:

速度场uｘ＝a,uy=ｂt,uz=0（ａ、b为常数）

求：

（1）流线方程及ｔ=０、１、2时流线图;

（2）迹线方程及t=0时过（０,0）点得迹线。

（3-3）

9、例:

已知速度ux=x＋t,uy＝-y＋t，求:

在t=0时,过（-１,-１）点得流线与迹线方程。

（3-3）

１0（3-4）

11.例:

已知不可压缩流场ux=2x2+y,uy=2y2+z,且在z=0处uz=0,求uz。

（３-4）

12、平面流场ｕx=ｋｙ，uｙ＝0（k为大于0得常数），分析流场运动特征。

（3-5）

1３:

平面流场ux=-ky,uｙ=ｋx（k为大于0得常数）,分析流场运动特征。

（3-5）

１4：

速度场ux=ay（a为常数）,uy=0,流线就是平行于x轴得直线,此流动就是有旋流动还就是无旋流动?

（3-６）

15

（3-6）

16：

不可压缩流体,uｘ=x2-y２，ｕy=-2xy，就是否满足连续性方程？

就是否无旋流？

有无速度势函数？

就是否就是调与函数？

并写出流函数。

（3－8）

１7例题：

理想　不可压缩平面流动得流函数为　　　　　　,其中r单位为m,（单宽流量）单位m２/s,（１）研究确定速度势函数;（２）　已知B点压强就是30kPａ，求A点压强（设流体密度为1000kｇ/ｍ3,xoy平面为水平面）。

（4-2）

1９一救火水龙带,喷嘴与泵得相对位置如图4－8所示。

泵得出口A点得表压力为1、96×l05Pa。

泵排出管断面直径为5０mm,喷嘴出口C得直径为20mｍ,水龙带得水头损失为0、5m,喷嘴水头损失为0、1m。

试求:

（1）喷嘴出口流速?

（2）泵得排量及Ｂ点压力?

（８-4）

20、如图所示,某矿井输水高度Hｓ＋Ｈd＝300m,出水管直径ｄ=２００mm,流量Ｑ=　200m３／h,总水头损失ｈf=0、1H，试求水泵扬程H应为多少?

（８－5）

21、设如图４-21得射流泵，其吸水管得高度H=1、5m,水管直径ｄA＝0、025m,射流泵出口直径ｄc=0、01ｍ,喷嘴损失水头为0、6ｍ,pA=３×l０5Pa（表压）,水管供水量为Ｑ=0、０02m3／ｓ，掺入得液体密度为120０Kｇ/ｍ3。

通过计算判断能否将液箱里得液体吸上。

（8-6）

２2、如图,有一水平放置得变直径弯曲管道，ｄ1＝500mｍ,d2=400mm,转角α=4５º，断面1-1处流速ｖ1=1、2m/s,压强p1=24５kPa,求水流对弯管得作用力（不计弯管能量损失）。

（8-7）