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1、流体力学简答题（知识要点）为什么圆管进口段靠近管壁的流速逐渐减小？而中心点的流速是逐渐增大的？ 进口附近断面上的流速分布较均匀，流速梯度主要表现在管壁处，故近壁处切应力很大，流动所受的阻力也很大， 至使流速渐减。管中心处流速梯度很小，小，阻力很小，使流速增大。直至形成一定的流速梯度及切应力，使各部 分流体的能耗与能量补充平衡。紊流研究中为什么要引入时均概念？紊流时，恒定流与非恒定流如何定义？ 把紊流运动要素时均化后，紊流运动就简化为没有脉动的时均流动，可对时均流动和脉冲分别加以研究。紊流中只 要时均化的要素不随时间变化而变化的流动，就称恒定流。紊流的切应力有哪两种形式？它们各与哪些因素有关？各
2、主要作用在哪些部位？ 粘性切应力主要与流体粘度和液层间的密度梯度有关。主要在近壁处。附加切应力主要与流体的脉动程度和流体的 密度有关，主要作用在紊流核心出脉动程度较大地方。紊流中为什么存在粘性底层？其厚度与哪些因素有关？其厚度对紊流分析有何意义？ 紊流时断面上流层的分区和流态分区有何区别？粘性底层，紊流核心：粘性、流速分布与梯度; 层流、紊流：雷诺数 紊流为什么存在粘性底层？其厚度与哪些因素有关，其厚度对紊流分析有何意义？ 在近壁处，因液体质点受到壁面的限制，不能产生横向运动，没有混掺现象，流速梯度du/dy很大，粘滞切应力t仍 然起主要作用。粘性底层很薄，但对能量损失很大。圆管紊流的流速如何
3、分布？ 粘性底层：线性分布，紊流核心处：对数或指数 管径突变的管道，当其他条件相同时，若改变流向，在突变处所产生的局部水头损失是否相等？为什么？ 不等，固体边界不同，如突扩与突缩局部阻力系数与哪些因素有关？选用时应该注意什么？ 固体边界的突变情况、流速；局部阻力系数应与所选取的流速相对应。如何减小局部水头损失？让固体边界趋于流线型 边界层内是否一定是层流？影响边界层内流态的主要因素有哪些？ 否，有层流、紊流边界层；粘性、流速、距离边界层分离是如何形成的？如何减小尾流的区域？ 因压强沿流动方向增高，以及阻力的存在，使得边界层内动量减小，形成边界层的分离。使绕流体型尽可能流线化， 则可减小尾流的区
4、域量纲分析有何作用？ 可以用来推导各物理量的量纲，简化物理方程，检验物理方程、经验公式的正确性和完善性，为科学的组织实验过 程、整理实验结果提供理论指导。经验公式是否满足量纲和谐原理？ 一般不满足。通常根据一系列的试验资料统计而得，不考率量纲之间的和谐。 雷诺数与哪些因素有关？其物理意义是什么？管径增大，雷诺数增大还是减小？ 雷诺数与流体的粘度、流速及水流的边界形状有关。为什么下临界数判断层流和紊流？ 因为下临界雷诺数较稳定，只与水流的过水断面形状有关，上临界雷诺数不稳定 当管径的直径由小变大时，其下临界雷诺数如何变化？不变，因为下临界雷诺数只与水流边界形状有关 简述理想流体与粘性流体之间的主
5、要区别？（1）粘性流体具有粘性，流体层之间有剪切力作用，而理想流体没有（2）粘性流体附着于物体表面，即物体表面上流速等于物体流速，而理想流体在物体表面发生相对滑移。 简述连续介质假说。连续介质假设将流体区域看成由流体质点连续组成，占满空间而没有间隙，其物理特性和运动要素在空间是连续分 布的。从而使微观运动的不均匀性、离散性、无规律性与宏观运动均匀性、连续性、规律性达到了和谐的统一。（宏观无限小微观无限大）流体静压力有哪两个重要特征？特征一：在平衡的流体中，通过任意一点的等压面，必与该点所受的质量力互相垂直。特征二：当两种互不相混的液体处于平衡时，它们的分界面必为等压面。简单叙述沿程阻力和局部阻
6、力的定义，试分析产生这两种损失的原因。沿程阻力：再过流断面沿程不变的均匀流道中所受的流动阻力沿程损失原因:由于流体与壁面的摩擦而产生的局部阻力：流体在流动过程中由于方向改变或速度改变以及经过管件而产生的阻力 局部损失的原因：因流体与壁面的冲击和流体的质点之间的碰撞而形成的何谓缓变流和急变流？在缓变流截面上，压强分布有何规律？当流线的曲率半径很大或流体之间的夹角很小时，流线近似为平行直线，这样的流动称为缓变流，否则称为急变流。 在接近于直线的流动中，沿法线方向的压力分布规律与平衡流体中的相同，均服从于流体静力学基本程 简述流线的定义，并写出流线方程。流线就是在流场中某一瞬间作出的一条空间曲线，使
7、这一瞬间在该曲线上各点的流体质点所具有的速度方向与曲线在该点的切线方向重合（同一时刻流场中连续各点的速度方向线）何谓系统和控制体？它们有何区别与联系？众多流体的质点的集合称为系统。控制体是指流场中某一确定的空间。区别：系统的位置和形状是可以变化的，而控制体是指流场中的某一确定的空间。联系：利用控制体可以推导出流体系统所具有的某种物理量随时间的变化率，得出流体 力学中若干重要方程流体运动粘滞系数r表征单位速度梯度作用下的切应力对单位体积质量作用产生的阻力加速度，具有运动学要素。流体动力粘滞系数u表征单位速度梯度作用下的切应力，反映了粘滞的动力性质为什么相似准则都要表征惯性力？作用在流体上的力除了
8、是企图维持流体原来运动状态的力外，其他力都是企图改变运动状态的力。如果把作用在流 体上的各力组成一个多边形，那么惯性力则是多边形的合力。流动的变化就是惯性力与其他上述各种力相互作用的 结果分别举例说明由重力和粘滞力起主要作用的水流？粘滞力：层流状态下的明渠、管道、隧洞的有压流动和潜体绕流问题。重力：堰坝溢流2. 瞬时流速、脉动流速、时均流速和断面平均流速的定义及其相关关系怎样？瞬时流速，为流体通过某空间点的实际流速，在紊流状态下随时间脉动；时均流速肚，为某一空间点的瞬时流速在时_ 1段T内的时间平均值；J0 ；脉动流速口，为瞬时流速和时均流速的差值，盘总总；断面平均流速v,为y= -L J区站
9、过水断面上各点的流速（紊流是时均流速）的断面平均值，出上 。为什么每个相似准则都是和惯性力做比较？作用在流体上的力除惯性力是企图维持流体原来运动状态的力外，其他力都是企图改变运动状态的力。如果把作 用在流体上的各力组成一个力多边形的话，那么惯性力则是这个力多边形的合力，即牛顿定律=ma。流动的变化 就是惯性力与其他上述各种力相互作用的结果。因此各种力之间的比例关系应以惯性力为一方来相互比较。 思考题：为什么要考虑虹吸管的安装高度？虹吸管内存在负压，当安装高度较高时，虹吸管的最高处的压强可能小于水的汽化压强，在那里水将变成蒸汽，破 坏了水流的连续性，导致水流运动中断。因此在进行虹吸管设计时必须考
10、虑它们的安装高度。1雷诺数与哪些因数有关？当管道流量一定时，随管径的加大，雷诺数是增大还是减小？雷诺数与流体的粘度流速及管径有关口2.圆管层流流动时，其断面的切应力和流速是如何分布的？切应力：直线分布，管轴处为0,圆管壁面上达最大值常 流速：旋转抛物面分布，管轴处为最大，圆管壁面处为叽1. 什么是流线？什么是迹线？流线与迹线的区别是什么？迹线和流线最基本的差别是：迹线是同一流体质点在不同时刻的位移曲线，与拉格朗日观点对应，而流线是同一 时刻、不同流体质点速度方向与之相切的曲线，与欧拉观点相对应。在恒定流中，流线的形状不随时间变化，任一流体质点必定沿某一确定的流线运动，此时流线和迹线在几何上是
11、一致的，两者重合。2. 什么是恒定流动？什么是非恒定流动？3. 何谓渐变流，渐变流有哪些重要性质？引入渐变流概念，对研究流体运动有什么实际意义？实际的流动，通常不是严格的均匀流，但接近于均匀流，这种流动称为渐变流动，渐变流的流线近乎平行直线， 过流断面可认为是平面，即渐变流可近似的按均匀流处理，压强分布也服从流体静力学规律。4. 动能修正系数及动量修正系数的物理意义是什么？5. 说明总流伯努利方程各项的物理意义和几何意义。物理意义：总流各过流断面上单位重量流体所具有的势能平均值和动能平均值之和，亦即总机械能的平均值沿流 程减小，部分机械能转化为热能而损失，各项能量之间可以相互转换。几何意义：对
12、于液体来说，总流各过流断面上总水头沿流程下降所下降的高度即为水头损失，各水头之间可以相 互转化。流动方向：水流总是从水头大处流向水头小处；或水流总是从单位机械能大处流向单位机械能小处。6. 结合公式推导，说明总流动量方程适用条件。适用条件：恒定流过水断面为均匀流或渐变流过水断面无支流的汇入与分出静水压强的两特性：1，压强方向与作用面内法线方向重合。2，静止液体中任一点静水压强的大小与作用面的方向无关，即，作用于同一点各方向的静水压强相等。等压面与质量力正交。流体质点与流体微团的区别(1) 流体质点从几何上讲，宏观上看仅是一个点，无尺度、无表面积、无体积从微观上看:流体质点中又包含很多 流体分子
13、。从物理上讲，具有流体诸物理属性。(2) 流体微团流体微团虽很微小，但它有尺度、有表面积、有体积，可作为一阶、二阶、三阶微量处理。流体微团 中包含很多个流体质点，也包含很多很多个流体分子。质量力与表面力之间的区别： 作用点不同质量力是作用在流体的每一个质点上表面力是作用在流体表面上； 质量力与流体的质量成正比(如为均质体与体积成正比)表面力与所取的流体的表面积成正比 质量力是非接触产生的力，是力场的作用表面力是接触产生的力1在连续介质的概念中，何为质点？流体质点是指体积小的可以看作一个几何点，但它又包含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的 流体微团。2什么是理想流体？正压流体？当
14、流体物质的粘度较小，同时期内部运动的相对速度也不大，所产生的粘性应力比起其他类型的力来说可以忽略不 计时，可把流体近似看作是无粘性的，这样无粘性的流体称为理想流体。内部任一点的压力只是密度的函数的流体，称为正压流体。3. 什么是不可压缩流体？ 流体的体积或密度的相对变化量很小时，一般可以看成是不可压缩的，这种流体就被称为不可压缩流体。4. 什么是定常场；均匀场。如果一个场不随空间的变化而变化，即场中不显含空间坐标变量r,则这个场就被称为均匀场。如果一个场不随时 间的变化而变化，则这个场就被称为定常场。5. 简述迹线的定义并用张量下标的形式标的。dx（）迹线时流体质点在空间运动过程中描绘出来的曲
15、线。张量下表形式为十 =u、.，t丿dt i i6. 概述流线的定义及与迹线的不同。 流线是流场中的一条曲线，曲线上每一点的速度矢量方向和曲线在该点的切线方向相同。与迹线的不同，流线在同一时刻和不同流体质点的速度矢量相切。7. 脉线的定义，在定常流动与非定常流动中迹线、流线、脉线分别怎样。脉线是把相继经过流场中同一空间点的流体质点在某瞬时顺序连接起来得到的一条线。在非定常流动中，迹线、流 线、脉线一般来说是不相重合的。但在定常流动中迹线、流线、脉线三线合而为一。8. 叙述有旋流动和无旋流动的定义，依据什么划分的。若在整个流场中处处V x卩=0，则称此流动为无旋流动，否则称有旋流动。划分依据为涡量是否为零。9. 涡线定义及其微分方程。涡线是一条曲线，该曲线上每一点的切线方向与该点的涡线矢量方向相同。涡线是由同一时刻不同流体质点组成的 涡线上各流体质点都围绕涡线的切线方向旋转。dzzdx dy微分方程示=3xy10写出雷诺运输公式两种形式。DDtJdT = JtQ + vQtG)dTDt严=埒山+几T (/)TA ndA1、连续性方程的实质？答：连续性方程是基于物质守恒定律，流场中任取一流体系统，其大小、形状、密度等发生连续变化但物质总质量 保持不变所列出的守
