流体力学简答题总结

简答题1.什么是等压面？等压面有什么性质？压强相等的点组成的面。性质：1）等压面与质量力正交。2）质量力只有重力作用的流体的等压面是水平面。3）等压面就是等势面。4）自由液面和液体的交界面是等压面。2.什么是绝对压强，什么是相对压强？绝对压强是以绝对真空为基准的压强，相对压强是以当地大气压强为基准的压强。3.压力体的构成是什么?如何确定实压力体和虚压力体?压力体的构成1）曲面本身。2）自由液面或自由液面的延长面。3）曲面边缘向自由液面或自由液面的延长面所引的垂面。确定实、虚压力体压力体与曲面本身相接处的部分如果有液体存在就是实压力体，压力方向向下；否则为需压力体，压力方向向上。4.“恒定流与非恒定流”，“均匀流与非均匀流”，“渐变流与急变流”是如何定义的？(1)液体运动时，若任何空间点上所有的运动要素都不随时间而改变，这种水流称为恒定流。若任何空间点上所有的运动要素随时间发生了变化，这种水流称为非恒定流。(2)在恒定流中，液流同一流线上液体质点流速的大小和方向均沿程不变地流动，称为均匀流。当流线上各质点的运动要素沿程发生变化，流线不是彼此平行的直线时，称为非均匀流。(3)流线接近于平行直线的流动称为渐变流，流线的曲率较大，流线之间的夹角也较大的流动，称为急变流。5.试用能量方程解释飞机的升力是如何产生的。答：飞机机翼呈上凸下凹状，当空气流经机翼时，其上侧流速较大，压力较小；下侧流速较小压力较大，从而在机翼上下产生了一个压力差，此即为飞机的升力。6.用伯努利能量方程解释为什么在炎热的夏天，当火车开动后，车厢里顿时会有风从车厢两侧吹进？答：当火车开动后，车厢内的空气获得一定的流速，该流速远大于火车周围的空气流速。由伯努利方程Z+P\Y+V2\2g=C可知，越靠近车厢处，空气的压强就越小。从而产生了一个指向车厢的压力差。在此压力差的作用下，空气就经由车窗被吹进了车厢内。7.总流能量方程的物理意义是什么？试说明方程中各项的物理意义？答：总流的能量方程表述为：Z1+P1\Y+a1V12\2g=Z2.....它的物理意义是：水流只能从总机械能大的地方流向总机械能小的地方。各项物理意义如下：z─总流过水断面上单位重量液体所具有的位能，简称为单位位能；P\Y─总流过水断面上单位重量液体所具有的压能，简称为单位压能；Z+P\Y─总流过水断面上单位重量液体所具有的平均势能，简称为单位势能；av2\2g─总流过水断面上单位重量液体所具有的平均动能；H=Z+P\Y+av2\2g─总流过水断面上单位重量液体所具有的总能量，即总机械能；8.用流体力学原理说明为什么当火车进站时，人们需稍微远离站台边缘。答案提示：（1）所用知识点：伯努利方程（2）火车进站时具有相当快的速度，越靠近车体的空气的流速越大，压强就越小；（3）人身体前后产生较大的指向列车的压力差9.试用能量方程解释在闷热无风的夏天，当火车运行时，风会从两侧的车窗徐徐吹进。答：但火车运行时，车厢附近的空气由于粘性的作用，会跟随车厢一道运动，且越靠近车厢，空气的速度越大。这样，由能量方程可知，越靠近车厢处，空气的压强就越小。从而产生了一个指向车厢的压力差。在此压差的作用下，空气就经由车窗被吹进了车厢内。10.什么是边界层？边界层有什么特征？答：边界层是紧靠物体表面流速从零迅速增加到与来流速度相同数量级的薄层。特征：1）与物体的长度相比，边界层的厚度很小；2）边界层内的速度梯度很大；3）边界层沿流动方向逐渐增厚；4）由于边界层很薄，可近似地认为，边界层中各截面上的压强等于同一截面上边界层外边界上的压强；5）在边界层内，粘滞力相对惯性力不能忽略，两者处于同一两级；6）边界层内流体的流动和管内流动一样。11.简述粘性流体绕流物体时产生阻力的原因。如何减少阻力？答：（1）阻力有两部分，一部分是由于粘性产生切向应力形成的摩擦阻力；另一部分是由于边界层分离产生压强差形成的压差阻力（形状阻力）。（2）要减小摩擦阻力，应使层流边界层转变为紊流边界层的转捩点尽可能后移；把物体作成流线型，使分离点后移，甚至不发生分离，可减少物体后面的尾涡区，从而减小压差阻力12.描述液体运动有哪两种方法，它们的区别是什么？拉格朗日法和欧拉法区别：拉格朗日法：以运动着的流体质点为研究对象，跟踪观察个别流体质点在不同时间其位置，流速和压力的变化规律，然后把足够多的流体质点综合起来获得整个流体的运动规律。欧拉法：以流体内的空间点为研究对象，研究质点经过空间点时运动参数随时间的变化规律，把足够多的空间点综合起来得出整个流场的运动规律。题目为什么水通常被视为不可压缩流体？参考答案因为水的Eu=2×109Pa，在压强变化不大时，水的体积变化很小，可忽略不计，所以通常可把水视为不可压缩流体。题目自来水水龙头突然开启或关闭时，水是否为不可压缩流体？为什么？参考答案为可压缩流体。因为此时引起水龙头附近处的压强变化，且变幅较大。题目理想流体有无能量损失？为什么？参考答案无。因为理想流体m=0，没有切应力。题目流体的切应力与有关，而固体的切应力与有关。参考答案剪切变形速率；剪切变形大小题目流体的粘度与哪些因素有关？它们随温度如何变化？参考答案流体的种类、温度、压强。液体粘度随温度升高而减小，气体粘度随温度升高而增大。题目牛顿流体的t与du/dy成正比，那么t与du/dy成正比的流体一定是牛顿流体吗？参考答案不一定，因为宾汉塑性流体的t与du/dy成正比，但曲线不通过原点。题目为什么荷叶上的露珠总是呈球形？参考答案表面张力的作用。题目一块毛巾，一头搭在脸盆内的水中，一头在脸盆外，过了一段时间后，脸盆外的台子上湿了一大块，为什么？参考答案毛细现象。题目为什么测压管的管径通常不能小于1厘米？参考答案如管的内经过小，就会引起毛细现象，毛细管内液面上升或下降的高度较大，从而引起过大的误差。题目若测压管的读数为h1，毛细高度为h2，则该点的测压管实际高度为多少？（测压管的工作流体分别为水和水银）参考答案h1-h2--水，h1+h2--水银题目在高原上煮鸡蛋为什么须给锅加盖？参考答案高原上，压强低，水不到100℃就会沸腾，鸡蛋煮不熟，所以须加盖。题目试简述水轮机叶片空蚀的原因？参考答案低压处产生气泡，气泡随水流到高压处破灭，产生冲击力，剥蚀叶片，形成空蚀。题目流体能否达到完全真空状态？若不能，则最大真空度为多少？参考答案不能，最大真空度等于大气压强与汽化压强的差值。题目静止的流体受到哪几种力的作用？参考答案重力与压应力，无法承受剪切力。题目运动中的流体受到哪几种力的作用？参考答案重力、惯性力、压应力、剪切力。题目运动中的理想流体受到哪几种力的作用？参考答案重力、惯性力、压应力，因为无粘性，故无剪切力。题目仅有重力作用的静止流体的单位质量力为多少？（坐标轴z与铅垂方向一致，并竖直向上）。参考答案X=Y=0，Z=-g题目什么是等压面？等压面的条件是什么？参考答案等压面是指流体中压强相等的各点所组成的面。只有重力作用下的等压面应满足的条件是：静止、连通、连续均质流体、同一水平面。题目相对平衡的流体的等压面是否为水平面？为什么？什么条件下的等压面是水平面？参考答案不一定，因为相对平衡的流体存在惯性力，质量力只有重力作用下平衡流体的等压面是水平面。题目压力表和测压计上测得的压强是绝对压强还是相对压强？参考答案相对压强题目盛有液体的敞口容器作自由落体时，容器壁面上的压强分布如何？参考答案答：∴p=const自由液面上p=0。∴p=0题目若人所能承受的最大压力为1.274MPa（相对压强），则潜水员的极限潜水深度为多少？参考答案潜水员的极限潜水深度为：题目若测压管水头为1m，压强水头为1.5m，则测压管最小长度应该为多少？参考答案测压管最小长度为1.5m。题目为什么虹吸管能将水输送到一定的高度？参考答案因为虹吸管内出现了真空。题目题目在传统实验中，为什么常用水银作U型测压管的工作流体？参考答案1、压缩性小；2、汽化压强低；3、密度大。题目图示两种液体盛在同一容器中，且g1g2，在容器侧壁装了两根测压管，试问图中所标明的测压管中水位对否？参考答案对。题目浸没在水中的三种形状的平面物体，面积相同，形心处的水深相等。问：哪个受到的静水总压力最大？压心的水深位置是否相同？参考答案相同；不相同挡水面积为A的平面闸门，一侧挡水，若绕通过其形心C的水平轴任转a角，其静水总压力的大小、方向和作用点是否变化？参考答案大小不变；方向变，但始终与闸门垂直；作用点不变题目使用图解法和解析法求静水总压力时，对受压面的形状各有无限制？为什么？参考答案图解法有，规则形状，为了便于作压强分布图；解析法无。题目垂直放置的矩形平板挡水，水深3m，静水总压力P的作用点到水面的距离yD为：参考答案2/3h=2m。题目浮体的平衡稳定条件是什么？当re和r=e时，浮体各处于什么状态？参考答案重心在定倾中心之下；不稳定平衡、随遇平衡。题目什么是流线、迹线、色线？它们有何区别？参考答案流线（StreamLine）是表示某一瞬时流体各点流动趋势的曲线，曲线上任一点的切线方向与该点的流速方向重合。迹线（PathLine）是指某一质点在某一时段内的运动轨迹线。色线又称脉线，是源于一点的很多流体质点在同一瞬时的连线。题目流线、迹线各有何性质？流线、迹线各有何性质？参考答案流线的性质：同一时刻的不同流线，不能相交。流线不能是折线，而是一条光滑的曲线。流线簇的疏密反映了速度的大小（流线密集的地方流速大，稀疏的地方流速小）。题目实际水流中存在流线吗？引入流线概念的意义何在？参考答案不存在。引入流线概念是为了便于分析流体的流动，确定流体流动趋势。题目“只有当过水断面上各点的实际流速均相等时，水流才是均匀流”，该说法是否正确？为什么？参考答案不对。均匀流是指流速的大小与方向沿程不发生改变，并非对同一过水断面上的各点流速而言。题目恒定流、均匀流等各有什么特点？参考答案恒定流是指各运动要素不随时间变化而变化，恒定流时流线迹线重合，且时变加速度等于0。均匀流是指流速不随空间变化而变化，，均匀流时位变加速度等于0。题目欧拉法、拉格朗日方法各以什么作为其研究对象？对于工程来说，哪种方法是可行的？参考答案欧拉法以流场为研究对象，拉格朗日方法以流体质点为研究对象；在工程中，欧拉法是可行的。题目实际流体区别于理想流体有何特点？理想流体的运动微分方程与实际流体的运动微分方程有何联系？参考答案实际流体具有粘性，存在切应力；实际流体的运动微分方程中等式的左边比理想流体运动微分方程增加了由于粘性而产生的切应力这一项。题目连续性微分方程有哪几种形式？不可压缩流体的连续性微分方程说明了什么问题？参考答案一般形式，恒定流，不可压缩流；质量守恒题目欧拉运动微分方程组在势流条件下的积分形式的应用与沿流线的积分有何不同？参考答案形式完全相同，但含义不一样。势流条件下积分形式是针对理想流体的恒定有势流动中的任何质点，而不局限于同一流线。它不适用于有旋流。沿流线积分形式是针对理想流体恒定流流动中同一条流线的质点。它适用于有旋流。题目欧拉运动微分方程组在势流条件下的积分形式的应用与沿流线的积分有何不同？参考答案形式完全相同，但含义不一样。势流条件下积分形式是针对理想流体的恒定有势流动中的任何质点，而不局限于同一流线。它不适用于有旋流。沿流线积分形式是针对理想流体恒定流流动中同一条流线的质点。它适用于有旋流。题目流函数、势函数的存在条件各是什么？它们是否都满足拉普拉斯方程形式？参考答案流函数存在条件是不可压缩平面流；势函数存在条件是有势流；若是不可压缩平面势流则均满足拉普拉斯方程形式题目流函数有哪些物理意义？参考答案（1）流函数等值线