1、山东科技大学1 / 4流体力学背诵总库第一章名词解释1.流体能够流动的物体叫流体，如果按照力学的术语进行定义，则在任何微小的剪切力的作用下都能够发生连续变形的物质称为流体。所以气体、液体统称为流体。2.自由液面液体和气体的交界称为自由液面。3.流体的压缩性系数在一定温度下，单位压强增量引起的体积变化率，用以衡量流体压缩性的大小。4.分离体在运动的流体中取一体积为 V 的一团流体作为研究对象，在此称为分离体。5.表面力在分离体的表面必然存在分离体以外的其他物体对分离体内的流体的作用力，这个力称为表面力。6.质量力质量力是某种力场作用在全部流体质点上的力，其大小和流体的质量和体积成正比，故称为质量
2、力或体积力。7.流体的密度单位体积内流体所具有的质量，表征流体在空间的密集程度。8.相对密度标准大气压下流体的密度与 4时纯水的密度的比值（ wfd，为流体的密度， w为 4时纯水的密度）9.比体积单位质量流体所占的体积，即密度的倒数（1mv）10.混合气体密度的计算式 nii121 （其中 i为混合气体中各组分气体的密度； i为混合气体中各组分气体所占体积的百分比）11.表面张力表面张力是使液体表面张紧的力，存在液体自由面上，以长度单位边界线上的拉应力来度量，因此也称为线力。12.毛细现象毛细现象（又称毛细管作用）是指液体在细管状物体内侧，由于内聚力与附着力的差异上升或下降的现象。13.内聚
3、力液体分子间相互制约，形成一体的吸引力称为内聚力。14.附着力当液体同固体壁面接触时，液体分子和固体分子之间的吸引力称为附着力。15.流体质点在连续性的假设中，认为构成流体的基本单位是流体质点。包含有足够多流体分子的微团，在宏观上流体微团的尺度和流动所涉及的物体的特征长度相比充分的小，小到在数学上可以作为一个点来处理。而在微观上，微团的尺度和分子的平均自由行程相比又要足够大。16.流体的粘性流体流动时产生内摩擦力的性质称为流体的粘性。17.流体运动粘度将流体动力粘度与密度的比值定义为运动粘度。简答题1.流体力学的基本任务？建立以及求解描述流体运动和平衡的基本方程2.一般流体力学的研究对象？气体
4、和液体3.流体力学的研究内容？静力学和动力学静力学：流体的平衡规律，及在平衡状态下流体和固体的作用力问题。动力学：流体的运动规律，及在运动状态下流体和固体的作用力问题。4.什么是连续介质模型？其适用条件是什么？答：在流体力学研究中将流体作为由无穷多稠密、没有间隙的流体质点构成的连续介质这就是连续介质模型。当研究所涉及的物体的特征长度与分子的平均自由行程相比足够大时才适用。5.简述影响粘性的因素。一、液体分子间的引力，当流体微团发生相对运动时，必须克服相邻分子间的引力；二、流体分子的热运动，当流体层之间作相对运动时，由于分子的热运动，使流体层之间产生质量交换。6.简述固体和流体特征差异（1）静止
5、状态下，固体能同时承受剪切应力和法向应力，而流体仅能承受法向应力。 （2 ）在力的作用下发生变形，固体的变形量和作用力的大小成正比，而流体则是角变形速度和剪切应力有关。 （3）当作用力停止作用时，固体可以恢复原来的形状，而流体只能停止变形，而不能返回原来的位置。7.什么是流体的压缩性和膨胀性？答 流体在一定的温度下压强增大，体积减少；在压强一定时，温度变化体积也要发生相应的变化。所有流体都具有这种特性，流体的这种性质称为流体的压缩性和膨胀性。8.举例说明怎么样确定流体是可压缩的或是不可压缩的。答 流体的可压缩性要是具体情况而定。例如在研究水下爆炸、普通中的水击和柴油机高压油管中柴油的流动过程时
6、，由于压强变化比较大，而且过程变化非常迅速，必须考虑压强对密度的影响，即要把液体作为可压缩流体来处理。又如，用管道输送煤气时，由于流动过程中压强对温度的变化都很小，其密度变化很小，可作为不可压缩流体来处理。9.简述连续介质模型内容将流体作为由无穷多稠密，没有间隙的流体质点构成的连续介质。10.简述流体粘性的含义流体在流动时产生内摩擦力的性质称为流体的粘性11.影响粘性的因素流体分子间的引力，流体分子的热运动12.流体粘性所产生的两种效应流体内部各流体微团之间会产生粘滞力；流体将粘附于它所接触的固体表面。 流体相对运动时，层间内摩擦力的大小与接触面积、速度梯度成正比，与流体种类及温度有关，与接触
7、面上的压力无关。第二章名词解释1.流体静力学基本方程及适用条件z+pg=c 适用于不可压缩重力流体平衡状态。2.总势能dyvAFx山东科技大学2 / 4pg 单位重力作用下流体的压强势能，位势能和压强势能之和称为总势能。3.流体静力学基本方程的物理意义当连续不可压缩的重力流体处于平衡状态时，在流体中的任意点上，单位重力下流体的总势能为常数。4.流体静力学基本方程的几何意义不可压缩的重力流体处于平衡状态时，静水头线或者计示静水头线为平行于基准面的水平线。5.流体静压强的传递现象（帕斯卡原理）均值不可压缩的重力流体处于平衡状态时，自由液面上的压强 p0对内部任意点上的影响是同样的，即施加于自由液面
8、的压强，将以同样的大小传递到液体内部任意点上。6.绝对压强以绝对真空为基准度量的压强称为绝对压强，用 p 表示。7.计示压强以大气压为基准度量的压强称为计示压强或相对压强，用 pa表示。8.真空状态和真空当被测流体的绝对压强低于大气压时，测得的计示压强为负值，此时，称该流体处于真空状态。负的表压强称为真空，用 pv表示。9.静压强当流体处于平衡或相对平衡状态时，作用在流体上的应力只有法向应力而没有切向应力，此时，流体作用面上负的法向应力就是静压强 p，即：10.浮体流体力学中将部分沉浸在液体中的物体称为浮体。11.潜体全部沉浸在液体中的物体称为潜体。12.沉体沉入液体底部固体表面的物体称为沉体
9、。简答题1.欧拉平衡微分方程即流体在平衡条件下，质量力与表面力所满足的关系式。 01ypfy01zpfz2.写出流体静力学基本方程的几种表达式，说明流体静力学基本方程的适用范围以及物理意义、几何意义。z+pg=c z 1+p1/g=z 2+p2/g适用范围：适用于不可压缩重力流体平衡状态。物理意义：当连续不可压缩的重力流体处于平衡状态时，在流体中的任意点上，单位重力下流体的总势能为常数。几何意义：不可压缩的重力流体处于平衡状态时，静水头线或者计示静水头线为平行于基准面的水平线。3.什么是绝对压强、计示压强和真空？他们之间有什么关系？绝对压强：以绝对真空为基准度量的压强称为绝对压强，用 p 表示
10、。计示压强：以大气压为基准度量的压强称为计示压强或相对压强，用 pe表示。真空：负的表压强称为真空，用 pv表示。4.流体静压强有哪两个特性？01xpfx山东科技大学3 / 4流体静压强的作用方向沿作用面的内法线方向。在静止流体中的任一点上，来自任意方向上的静压强都是相等的。5.什么是静压强？它的表达式为？作用在静止流体单位面积上的力为静压强。PndF/dA Pnn第三章名词解释1.定常流动将流场中流动参数均不随时间发生变化的流动称为常定流动2.非常定流动将流场中流动参数均随时间改变的流动称为非常定流动3.三维流动在直角坐标系中，若流动参数是 x、y、z 三个坐标的函数，称这种流动为三维流动4
11、.二维流动在直角坐标系中，若流动参数是 x、y 两个坐标的函数，称这种流动为二维流动5.一维流动在直角坐标系中，若流动参数是 x 一个坐标的函数，称这种流动为一维流动简答题1.能量守恒定律的内容是什么？系统内的流体能量在流动过程中的时间变化率等于质量力功率、表面力功率和系统在单位时间内与外界交换热量之和。2.试描述理想流体微元流束伯努利方程中各项的物理意义和几何意义，并说明方程的适用范围。答：v/2g+z+p/g=H适用于理想不可压缩的重力流体作一维定常流动时的一条流线或者一个微元流管上。几何意义：理想不可压缩的重力流体作一维定常流动时，沿任意流线或者微元流束，单位重量流体的速度水头、位置水头
12、、压强水头之和为常数，即总水头线为平行于基准面的水平线。物理意义：v/2g：单位质量流体的动能gz：位置势能p/：压强势能3.什么是迹线及其微分方程？流体质点在流场中运动时，由一点到另一点所描绘出的轨迹称为迹线，迹线是拉格朗日法的研究内容。4.流线的含义？流线是流场中某一瞬时的光滑曲线，该曲线上的流体质点的运动方向均和该曲线相切。5.什么是流束、微元流束？充满流管的一束流体称为流束，截面积无穷小的流束为微元流束。6.缓变流和急变流的定义流束内流线的夹角很小，流线的曲率半径很大，近乎平行直线的流动，称为缓变流，否则为急变流。流体在直管道内的流动为缓变流，在管道截面积变化剧烈、流动方向发生改变的地
13、方，如突扩管、突缩管、弯管、阀门等处的流动为急变流。7.什么是湿周、水力半径、当量直径？在总流的有效截面上，流体与固体壁面的接触长度称为湿周。总流的有效截面积和湿周之比定义为水力半径。与圆形管道相比，非圆形管道的当量直径用 4 倍的水力半径表示。8.简述流线具有的重要性质：（1）在定常流动中流线不随时间改变其位置和形状，流线和迹线重合。而在非定常流动中，由于各空间点上速度随时间变化，流线的形状和位置是在不停地变化的；（2）流线不能彼此相交和折转，只能平滑过渡，在流场中的同一空间点上，只有一条流线通过；（3）流线密集的地方流体流动的速度大，流线稀疏的地方流动速度小。9.试分析流线和迹线的区别：流
14、线是流场中瞬时曲线，描述的是某一瞬时处在该曲线上的众多流体质点的运动方向；迹线则是和时间过程有关的曲线，描述的是一个流体质点在一段时间内由一点运动到另一点的轨迹。第四章名词解释1.重力相似准则两种流动的重力作用相似，它们的弗劳德数必定相等，即 Fr=Fr，反之亦然。这就是重力相似准则，又称弗劳德准则2.黏性力相似准则两种流动的黏性力作用相似，它们的雷诺数必定相等，即 Re=Re，反之亦然。这就是黏性力相似准则，又称雷诺准则。3.压力相似准则两种流动的压力作用相似，它们的欧拉数必定相等，即 Eu=Eu，反之亦然，这就是压力相似准则，又称欧拉准则。4.弹性力相似准则两种流动的弹性力作用相似，它们的
15、柯西数必定相等，即 Ca=Ca，反之亦然。这就是弹性力相似准则，又称柯西准则。5.表面张力相似准则两种流动的表面张力作用相似，它们的韦伯数必定相等，即 We=We，反之亦然。这就是表面张力作用相似准则，又称韦伯准则。6.非定常性相似准则两种非定常流动相似，它们的斯特劳哈尔数必定相等，即 Sr=Sr，反之亦然。这就是非定常相似准则，又称斯特劳哈尔准则。7.几何相似几何相似是指模型和原型的全部对应线性长度的比值为一定常数。简答题1.常用的相似准则数有哪些？分别阐述每个准则数的物理意义。弗劳德数：其物理意义为惯性力与重力的比值雷诺数：其物理意义为惯性力与黏性力的比值欧拉数：其物理意义为总压力与惯性力
16、的比值柯西数：其物理意义为惯性力与弹性力的比值韦伯数：其物理意义为惯性力与表面张力的比值斯特劳哈尔数：其物理意义为当地惯性力与迁移惯性力的比值2.表征流动过程的物理量按其性质能分几类？哪三类？答：三类 描述几何形状的，如从长度，面积，体积等；描述运动状态的，如速度，加速度，体积流量等；描述动力特征的，如质量力，表面力，动量等。3.几何相似，流动力学相似，动力相似，运动相似之间有何关联？答：流动力学相似的前提条件是几何相似，主导因素是动力相似，运动相似则是几何相似和动力相似的表象。第五章名词解释1.边界层黏性流体流经固体壁面时，在固体壁面法线方向上存在一速度急剧变化的薄层，称为边界层。2.管道进
17、口段边界层相交以前的管段称为管道进口段（或称起始段） ，其长度以 L*表示。3.粘性底层紧贴壁面有一因壁面限制而脉动消失的层流薄层，其粘滞力使流速使流速急剧下降，速度梯度较大，这一薄层称为粘性底层。4.串联管道由不同管径和不同粗糙度的管段串联在一起组成的管道并联管道：由不用管径、不同粗糙度和不同长度管段并联在一起组成的管道5.分支管道工程中将支流或者汇流的管道称为分支管道山东科技大学4 / 46.管网有若干管段环路相连组成的管道7.水击现象当管道中的阀门突然关闭时，以一定压强流动的水由于受阻流速突然降低，压强突然升高。突然升高的压强迅速的向上游传播，并在一定条件下反射回来，产生往复波动而引起管
18、道震动，这就是水击现象。二、简答题1.何谓普朗特混合长理论？根据这一理论紊流中的切应力应如何计算？沿流动方向和垂直于流动方向上的脉动速度都与时均速度的梯度有关。2.什么是水力光滑管与水力粗糙管？与哪些因素有关？当粘性底层厚度大于管壁的粗糙突出部分时，粘性底层完全淹没了管壁的粗糙突出部分。这时紊流完全感受不到管壁粗糙度的影响，流体好像在完全光滑的管子中流动一样。这种情况的管内流动称作“水力光滑” 。当粘性底层厚度小于管壁的粗糙突出部分时，管壁的粗糙突出部分有一部分或大部分暴露在紊流区中，当流体流过突出部分时，将产生漩涡，造成新的能量损失，管壁粗糙度将对紊流产生影响。这种情况的管内紊流称作“水力粗
19、糙” 。对于同样的管子，其流动处于水力光滑或水力粗糙取要看雷诺数的大小。3.黏性流体总体的伯努利方程及适用条件？黏性流体总体的伯努利方程：适用条件：流动为定常流动；流体为黏性不可压缩的重力流体；列方程的两过流断面必须是缓变流截面，而不必顾及两截面间是否有急变流。 4.什么是沿程损失和局部损失？分别怎么计算？沿程损失是发生在缓变流整个流程中的能量损失，是由流体的粘滞力造成的损失。单位重力作用下流体的沿程损失可用达西 魏斯巴赫公式计算，即 hf=lv/d2g局部损失发生在流动状态急剧变化的急变流中，单位重力作用下流体流过某个局部件时，产生的能量损失 hj=v/2g5.简述雷诺数公式Recr=vcr
20、d/v 注:Recr 下临界雷诺数，vcr 临界速度，d 管子直径，v 流体运动黏度对于非原形截面管道，可用下式计算雷诺数:Re=vL/v1 式中，L 为过流断面的特征长度，该数值应采用当量直径 de6.试从流动特征、速度分布、切应分布以及水头损失等方面来比较圆管中的层流和紊流特性。流动特征：层流流动：微通道和速度低、黏性大。紊流流动具体三个特征：流体质点相互掺混，做无定向、无规则的运动，运动要素具有随机性；紊流质点间的相互碰撞，导致流体质点间进行剧烈的质量、动量、热量等物理量的输运、交换、混合等；除黏性消耗一部分能量外，紊流附加切应力会引起更大的耗能。速度分布： 圆管中的层流流动，其流速的分
21、布规律为旋转抛物面。紊流流动由于流动机制不同于层流，其速度分布和层流有根本的ghpdlrvl 420不同。在靠近管轴的大部分区域内，流体质点的横向脉动使层流间进行的动量交换较为剧烈，速度趋为均匀，速度梯度较小，该区域称为紊流充分发展区或紊流核区。由于紧贴壁面有一因壁面限制而脉动消失的层流薄层，其粘滞力使流速急剧下降，速度梯度较大，这一薄层称为黏性底层。切应力分布： 黏性流体在圆管中作层流流动时，同一截面上的切向应力的大小与半径成正比，同样适用于圆管中的紊流流动。l27.尼古拉兹实验曲线分为哪几个区？层流去、过渡区、紊流光滑管区、紊流粗糙管过渡区、紊流粗糙管平方阻力区。8.局部损失产生的原因？答
22、:流体经过阀门、弯管、突扩和突缩登管件时，由于通流截面、流动方向的急剧变化，引起速度场的迅速改变，增大流体间的摩擦、碰撞以及形成漩涡等原因，从而产生局部损失。9.流体在弯管中流动的损失：1 由切向应力产生的沿程损失2 漩涡产生的损失3 有二次流形成的双螺旋流动所产生的流动损失10.管网的水力计算遵循以下原则:1 在每个结点上，流入、流出的流量相等，流入为负、流出为正。2 在任一封闭的环路中，若设逆时针方向流动的损失为正，顺时针方向流动的损失为负，则能量损失的代数和等于零。11.如何预防和减轻水击的危害在管道上安装安全阀、调压塔或者缓慢关闭阀门等。12.什么叫水利光滑管和水利粗糙管？ 与哪些因素有关？水力光滑管:粗糙度对管道阻力几乎无影响，阻力与雷诺数有关; 水力粗糙管:粗糙度对管道阻力影响很大，阻力与雷诺数和粗糙度有关；水力光滑(粗糙) 是描述粗糙度对流动影响的，不仅与雷诺数有关，还与粗糙度大小直接关系。13.水击现象的本质是什么水击现象实质上是由于管道内水体流速的改变，导致水体的动量发生急剧改变而引起作用力变化的结果。
