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第一章 绪论
1、什么叫流体?流体与固体的区别?
流体是指可以流动的物质,包括气体和液体。
与固体相比,流体分子间引力较小,分子运动剧烈,分子排列松散,这就决定了流体不能保持一定的形状,具有较大流动性。 2、流体中气体和液体的主要区别有哪些?
(1) 气体有很大的压缩性,而液体的压缩性非常小;
(2) 容器内的气体将充满整个容器,而液体则有可能存在自由液面。 3、什么是连续介质假设?引入的意义是什么?
流体充满着一个空间时是不留任何空隙的,即把流体看作是自由介质。 意义:不必研究大量分子的瞬间运动状态,而只要描述流体宏观状态物理量,如密度、质量等。
4、何谓流体的压缩性和膨胀性?如何度量?
压缩性:温度不变的条件下,流体体积随压力变化而变化的性质。用体积压缩系数βp表示,单位Pa-1。
膨胀性:压力不变的条件下,流体体积随温度变化而变化的性质。用体积膨胀系数βt表示,单位K-1。
5、何谓流体的粘性,如何度量粘性大小,与温度关系? 流体所具有的阻碍流体流动,即阻碍流体质点间相对运动的性质称为粘滞性,简称粘性。用粘度μ来表示,单位N·S/m2或Pa·S。
液体粘度随温度的升高而减小,气体粘度随温度升高而增大。 6、作用在流体上的力怎样分类,如何表示?
(1) 质量力:采用单位流体质量所受到的质量力f表示; (2) 表面力:常用单位面积上的表面力Pn表示,单位Pa。 7、什么情况下粘性应力为零?
(1)静止流体 (2)理想流体
第二章 流体静力学
1、流体静压力有哪些特性?怎样证明?
(1)静压力沿作用面内法线方向,即垂直指向作用面。
证明:○1流体静止时只有法向力没有切向力,静压力只能沿法线方向;
○2流体不能承受拉力,只能承受压力;
所以,静压力唯一可能的方向就是内法线方向。
(2)静止流体中任何一点上各个方向静压力大小相等,与作用方向无关。
证明:
2、静力学基本方程式的意义和使用范围? 静力学基本方程式:Z+
P1P2P=C 或 Z1+=Z2+
?g?g?g(1) 几何意义:静止流体中测压管水头为常数
物理意义:静止流体中总比能为常数 (2) 使用范围:重力作用下静止的均质流体 3、等压面及其特性如何?
在充满平衡流体的空间里,静压力相等的各点组成的平面称为等压面。 性质:静止流体中,等压力与质量力相互垂直。
4、静力学基本公式说明哪些问题?它的适用条件是什么?
(1)表明:○1重力作用下均质流体内部静压力与深度h呈线性关系; ○2静止流体内部任意点的静压力由液面上静压力P0和液柱形成静
压力?gh 两部分组成,深度h相同的点静压力相等。
○3静止流体边界上压力的变化将均匀的传递到流体中每一点(帕斯卡定律)。
(2)适用条件:绝对静止和相对静止。
5、绝对压力、表压和真空度的意义及其相互关系如何?
绝对压力:以物理真空为零点的标准称为绝对标准,按照绝对标准计量的压力称为绝对压力,用Pab表示。
表压:以当地大气压为零点的标准称为相对标准,按照相对标准计量的压力称为相对压力,用PM表示。绝对压力大于当地大气压力时,相对压力大于零,称为表压。
真空度:绝对压力小于当地大气压力时,相对压力小于零,称为真空压力或真空度。
关系:表压是绝对压力比当地大气压力大多少,真空度是绝对压力比当地大气压力小多少。
6、液式测压计水力原理是什么?工作液的选择与量程、精度关系?
(1)原理:采用等压面法,即静止的、相互连通的同种液体,同一高度压力相等。
(2)关系:工作液密度越大,量程越大,精度越低。 7、何谓相对静止流体,与绝对静止流体有什么共性?
流体整体对地球有相对运动,但是流体质点之间没有相对运动,称为相对静止;
流体整体对地球没有相对运动,称为绝对静止。 共性:流体质点间都没有相对运动的状态。 8、何谓压力中心?
总压力的作用点称为压力中心。
9、何谓压力体?确定压力体的方法与步骤?
压力体:是由受力曲面、液体表面(或其延长线)以及两者之间的铅垂面所围成的封闭体积。 步骤:(1)将受力曲面根据具体情况分成若干段 (2)找出各段的等效自由面
(3)画出每一段的压力体并确定虚实
(4)根据虚实相抵原则将各段压力体合成,得到最终压力体。 10、潜体和浮体平衡条件?(略) 潜体的平衡条件
(1)重力和浮力大小相等,G=F
(2)重心和浮心要在一条垂直线上,一定是重心在浮心之上 浮体的平衡条件
(1)重力和浮力大小相等,G=F
(2)重心和浮心要在一条垂直线上,重心不一定在浮心之上
第三章 流体运动学
1、描述流动的拉格朗日法和欧拉法有什么区别?为什么常用欧拉法?
拉格朗日法是从分析单个流体质点的运动着手,来描述整个流体的流动。它着眼流体质点,设法描述单个流体质点的运动过程,研究流体质点的速度、加速度、密度、压力等参数随时间变化规律,以及相邻流体质点之间这些参数的变化规律。
欧拉法是从分析流体所占据的空间中各固定点处质点运动着手,来研究这个流体的流动。它着眼的不是流体质点,而是空间点,即设法描述出空间点处质点的运动参数,如速度和加速度随时间变化的规律,以及相邻空间点之间这些参数的变化规律。
由于欧拉法只需要研究描述流体运动的物理量在空间的分布函数,这样便可以运用数学分析理论和场论的方法来研究流场,在数学上欧拉法要比拉格朗日法方便的多。
2、欧拉法中加速度如何表示?什么是当地加速度和迁移加速度? 欧拉法中加速度:a=(???)?
?u表示在同一空间点上由于流动的不稳定性引起的加速度,称为当地加速?t度,或时变加速度。
du?u?u?udu?u?u=+?x+?y+?z 或 a==+dt?t?x?zdt?t?y
(???)?表示同一时刻由于流动的不均匀性引起的加速度,称为前移加速度,或位变加速度。
3、为什么要对流动进行分类?通常根据什么将流动分为稳定流和不稳定流? 针对不同的流动有不同的研究方法,所以要对流体流动进行分类。 根据流动状态,将流动分为稳定流和不稳定流。