工程流体力学思考题 下载本文

思考题

第一章 流体及其物理性质

1.试述流体的定义,以及它与固体的区别。

2.与气体有哪些共同的特性?它们各有什么不同的特性?试分别举例说明,在空气和水中相同与不同的一些流体力学现象。

3.何谓连续介质?引入连续介质模型的目的意义何在?

4.流体的密度、比容以及相对密度之间有何关系?这三者的单位如何? 5.流体的压缩性与膨胀性可以用哪些参量来描述?

6.完全气体的状态方程是什么?请说明方程中每一个参量的意义。 7.何谓不可压缩流体?在什么情况下可以忽略流体的压缩性? 8.何谓流体的粘性?流体的粘度

与流体的压强和温度的关系如何?

9.流体的粘性力与固体的摩擦力有何本质区别?

10.试述牛顿内摩擦定律,根据此定律说明,当实际流体处于静止或相对静止状态时,是否存在切向应力? 11.何谓理想流体?引入理想流体模型的意义何在? 12.试述表面张力的定义,及其产生表面张力的机理。

13.何谓附着力,何谓内聚力?试分析水和水银在毛细管中上升或下降的现象。 14.作用在流体上的力可以分为哪两种?

第二章 流体静力学

1.试述流体静压强的两个重要特性。

2.静力学的全部内容适用于理想流体还是实际粘性流体?或者两者都可?为什么?

3.何谓流体的平衡状态与相对平衡状态?它们对应的平衡微分方程有何相同之处与不同之处? 4.试写出欧拉平衡微分方程式,叙述该方程的适用范围以及方程中每一项的物理意义。 5.何谓质量力有势?试写出重力的势函数。

6.不可压缩流体处于平衡状态时,对作用在它上面的质量力有什么要求?

7.试写出静止流体的压强差公式,并叙述其物理意义,此公式对于相对静止流体是否适用? 8.试写出静止流体的等压面的微分方程式,此方程式对于相对静止流体是否适用? 9.试述等压面的重要性质。

10.流体静力学的基本方程式的物理意义和几何意义各是什么?

11.何谓绝对压强、计示压强与真空?它们之间有何关系? 12.静压强的计量单位有哪几种?它们的换算关系如何?

13.在一U型管中,盛有两种不相溶的、不同密度的液体,试问,在同一水平面上的液体压强是否相同?为什么?

14.叙述帕斯卡原理,试举例说明它在工程中的应用。

15.相对平衡液体的静压强分布规律,是否满足静力学基本方程?为什么?

16.液体随所在圆柱形容器,绕轴作等角速度旋转后,液面将发生怎样的变化?它与旋转角速度有什么关系?变化后液面各点的静压强是否相同?为什么? 17.相对平衡的液体的等压面形状与什么因素有关?

18.试写出静止液体作用在平面上和曲面上的总压力计算公式。

19.一般情况下,平面图形的压力中心D为什么总在其形心C的下方?在什么情况下,这两者重合。 20.何谓压力体?压力体由哪些面围成的?

21.用压力体表示的铅垂压力的方向如何确定?的作用线通过哪一点?对于复杂曲面,当曲面两

侧有同种液体的压力体如何分析?

22.不同形状的敞开的贮液容器放在桌面上,如果液深相同,容器底部的面积相同,试问作用于容器底部的总压力是否相同?桌面上受到的容器的作用力是否相同?为什么?

23.有一受压面,面积为A,形心C的淹深为 hc,今使该平面绕通过其形心C的水平轴旋转任意角度α,试问该平面所受到的总压力的大小、方向、作用点是否发生变化?

24.叙述阿基米德原理,潜体所受的浮力与潜体在液体的深度有无关系?为什么?

第三章 流体运动学

1. 研究流体流动有哪两种方法?这两种方法中,坐标x、y、z有何不同意义? 2.试说明欧拉方法的基本思路,并举例说明它的实际应用。

3.在欧拉方法中,试写出流体质点的加速度表示式,并且说明其力学意义。对于任意一个物理量N的质点导数又可以写成什么形式呢?

4.在非定常流动中,是否总存在流动加速度?为什么?在定常流动中,情况又将是如何呢?

5.设流体速度为,试说明流场中,的物理意义。

6.何谓定常流动与非定常流动?它们与坐标系的选择有何关系?试举例说明之。 7.试分析以下两种流动的定常性 (1)流体等加速绕流某一静止物体

(2)一无限长的直圆柱体在静止流体中作横向等速直线运动。 8.按照流体的性质,可将流体的流动分为哪几类?

9.按照流动空间的坐标变量数目,可以将流体的流动分为哪几类? 10.何谓流线?流线有什么特性?试写出流线的微分方程式。

11.在定常流动时,流线和迹线有何关系?在非定常流动时,它们的关系又将是如何? 12.何谓流管、流束和有效截面?何谓流量和平均流速? 13.何谓水力半径?引入水力半径的目的意义何在?

14.何谓系统和控制体?它们有何区别与联系?试写出系统—控制体的输运公式并说明其物理意义。 15.试写出积分形式的连续性方程,并说明此方程的适用范围。对于一维定常流动,此方程又可以简化为什么形式。

16.微分形式的连续方程的一般形式是什么?对于不可压缩流体流动,此方程可以简化为什么形式? 17.一般情况下,流体微团的运动可以分解为哪三部分?每一部分的数学表达式如何? 18.何谓无旋流动与有旋流动?它与流体微团本身的运动轨迹有无关系?试举例说明之。