流体力学考试复习题

一、选择题1、随着计算机性能不断完善，容量不断扩大，你认为数值计算方法最终可以替代（c）（A）理论分析方法。（B）实验方法。（C）都不能。2、连续介质假设不适用于稀薄气体是因为（b）（A）稀薄气体的分子数太少，无法取统计平均值；（B）要达到确定的统计平均值的临界体积与物体相比太大（C）其他3、流体内摩擦是两层流体之间的摩擦力，流体与固壁之间的摩擦力属于（b）（A）外摩擦力；（B）内摩擦力；（C）两者都不是。4、液体（如甘油）加热后粘度减小主要是因为（a）分子运动加剧；（b）分子平均距离增大；气体（如空气）加热后粘度增大主要是因为（a）分子运动加剧；（b）分子平均距离增大。请选择：（c）（A）a,a（B）a,b（C）b,a（D）b,b5、用不可压缩流体的模型分析流动的范围是很广泛的，但下列情况中哪些不符合不可压缩流体模型：（c）（A）原油在输油管道中的流动；（B）压缩空气的低速流动；（C）锅炉里的水蒸气流动。(锅炉中温度变化大，水蒸气的密度变化大，要考虑其可压缩性)6、线变形速度，角变形速度和旋转角速度的表达式如下哪项正确：（D）（A）yyyuy，12yzxzzxuuzy，12yxxuuxy；（B）zzzuz，12yxxyyxuuxy，12yxzuuxy；（C）zzzuz，12yxxyyxuuxy，12zxzuuxy；（D）xxxux，12yzyzzyuuzy，12yxzuuxy；7、理想流体沿流线的伯努力方程的使用条件：（c）（A）定常，不可压；（B）定常，不可压，仅质量力；（C）定常，不可压，仅质量力，元流；（D）定常，仅质量力，元流；8、定常不可压圆管层流和无限大平板流动最大速度与平均速度的比值分别是：（b）（A）2，2；（B）2，1.5；（C）1.5，1.5；9、下列哪些仪器设备是伯努力方程的直接应用：（d）（A）毕托管。（B）文丘里流量计。（C）拉法尔喷管。（D）A和B都是。10、下列哪项对湍流运动的描述是不正确的：（d）（A）质点的运动轨迹极不规则，各层质点相互掺混，呈现一种杂乱无章的状态。（B）质点运动速度可以表示为平均速度和脉动速度之和。（C）质点运动的脉动速度在时间足够长的范围内积分，积分值为0。（D）质点运动的平均速度在时间足够长的范围内积分，积分值为0。二、简答题2.1流体力学的研究方法有哪些？各有哪些优缺点？理论研究方法：准确，清晰，但由于数学发展水平的局限，只能应用于简单理论模型，而不能应用于实际复杂的流体运动。实验研究方法：可靠，准确，具有指导意义；但是受实验尺度和边界条件限制，有些实验无法开展，或耗资巨大。数值研究方法：计算复杂流动问题，耗资少；但需要准确的数学模型，并结合实验数据进行模型验证。2.2研究流体运动有哪两种方法？分别论述他们的概念与区别？（1）拉格郎日法：把流体质点作为研究对象，跟踪一个质点，描述它运动的历史过程，并把足够多的质点运动情况综合起来，可以了解整个流体的运动。（2）欧拉法：主要研究流场中的空间点，观察质点流经每个空间上运动要素随时间变化的规律，把足够多的空间点综合起来得出整个流体运动的规律。2.3什么是时变加速度和位变加速度？时变加速度：位于所观察空间的流体质点的速度随时间的变化率。位变加速度：流体质点所在空间位置的变化所引起的速度变化率。2.4分别描述层流与湍流的性质与特点？层流：流体质点互不掺混，作有条不紊的有序的线性运动。○1有序性：水流呈层状流动，各层的质点互不掺混，质点作有序的线性运动。○2粘性占主要作用，遵循牛顿内摩擦定律，粘性抑制或约束质点作横向运动。○3在流速较小且雷诺数Re较小时发生水头损失。○4与流速的一次方成正比。湍流：流体质点相互掺混，局部速度、压力等流动参数在时间和空间中发生不规则脉动的流体运动。○1无序性：流体质点相互掺混，运动无序，运动要素具有随机性。○2耗能性：除了粘性耗能外，还有更主要的由于紊动产生附加切应力引起的耗能。○3扩散性：除分子扩散外，还有质点紊动引起的传质、传热和动量传递等扩散特性。○4高雷诺数：湍流运动的规律性同它的随机性是相伴存在的，通过运动参数的时均化，来求得其时间平均的规律性，使流体力学研究湍流运动的有效途径。2.5什么是流体微团的散度？并简述其代表的物理意义是什么？散度:指流体运动时单位体积的改变率。简单地说，流体在运动中集中的区域为辐合，运动中发散的区域为辐散。用以表示的量称为散度，值为负时为辐合，此时有利于天气系统的的发展和增强，为正时表示辐散，有利于天气系统的消散。表示辐合、辐散的物理量为散度.散度的重要性在于，可用表征空间各点矢量场发散的强弱程度。2.6拉格朗日法和欧拉法如何描述流体质点的加速度？拉格朗日方法着眼于流体质点，设法描述每个流体质点的位置随时间变化的规律；欧拉法以不同时刻流场作为描述对象研究流动的方法，将个别流体质点运动过程置之不理，而固守于流场各空间点。通过观察在流动空间中的每一个空间点上运动要素（如速度、压强等）随时间的变化，把足够多的空间点综合起来而得出的整个流体的运动情况。2.7分别写出无宏观剪切的二元平板间粘性流体的流动与有宏观剪切时流动方程和边界条件，以及速度表达式。三、论述题下图是尼古拉兹实验曲线，请问由实验曲线可知圆管流动阻力分哪几个区域？并分别描述各阻力区的性质和特点？四、计算题4.1已知：流场速度分布：ux=x2y,uy=-3y,uz=2z2。求空间点（1，2，3）处的质点加速度。加速度矢量关系式：d()dttvvavv4.2Re数是流速v，物体特征长度L，流体密度ρ及流体动力粘度μ这四个物理量的综合表达式，使用π定理推出Re数的表达式。已知Re数与流速v成正比例关系。4.3水管直径d＝10㎝，管中流速u＝1m/s，水温为10℃，运动粘度ν=1.31×10-6m2/s试判别流态。又流速等于多少时，流态将发生变化？Re=ud/ν=1×10×10-2/1.31×10-6=7.6×1042320湍流当Re=ud/ν=u×10×10-2/1.31×10-6=2320u=0.03已知：粘度为的流体在半径为R的圆管中做定常层流，流量为Q。设在圆管截面上轴向速度是抛物线分布。（如下图所示）2222()QuRrR求：管壁的粘性切应力w和管轴上的粘性切应力0。4.4圆柱形水箱直径D=3m，水面初始高度H=3m侧壁开一个d=0.5m的孔口，不计局部损失，求水箱中水全部泄流所需的时间？V=×H==21.2HDdvHDdv4.5应用细管式粘度计测定油的粘滞系数。已知细管直径d=8mm，测量段长l=2m，实测油的流量Q=70cm3/s，水银压差计读值h＝30㎝，油的密度ρ=901kg/m3。试求油的运动粘度ν和动力粘度μ。RRrR沿程阻力系数：64Re