一、填空题
1.流体力学中三个主要力学模型是(1)连续介质模型(2)不可压缩流体力学模型(3)无粘性流体力学模型。
2.在现实生活中可视为牛顿流体的有水和空气等。
4.和液体相比,固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。
5.流体受压,体积缩小,密度增大的性质,称为流体的压缩性;流体受热,体积膨胀,密度减少的性质,称为流体的热胀性。
6.压缩系数?的倒数称为流体的弹性模量,以E来表示。
7.1工程大气压等于98kPa,等于10m水柱高,等于735mm汞柱高。 8.流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。 9.液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。 10.静止非均质流体的水平面是等压面、等密面和等温面。
11.测压管是一根玻璃直管或U形管,一端连接在需要测定的容器孔口上,另一端开口,直接和大气相通。
12.作用于曲面上的水静压力P的铅直分力Pz等于其压力体内的水重。 13.通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。 14.静压、动压和位压之和以pz表示,称为总压。
15.液体质点的运动是极不规则的,各部分流体相互剧烈掺混,这种流动状态称为紊流。
?,其中vk?称为上16.由紊流转变为层流的临界流速vk小于由层流转变为紊流的临界流速vk临界速度,vk称为下临界速度。
17.对圆管来说,临界雷诺数值Rek?2300。
18.圆管层流的沿程阻力系数仅与雷诺数有关,且成反比,而和管壁粗糙无关。
19.根据?繁荣变化特征,尼古拉兹实验曲线可分为五个阻力区,分别是层流区;临界区;紊流光滑区;紊流过渡区和紊流粗糙区。
20.速度的大小、方向或分布发生变化而引起的能量损失,称为局部损失。 21.正方形形断面管道(边长为a),其水力半径R等于R?22.湿周是指过流断面上流体和固体壁面接触的周界。 23.不可压缩流体的空间三维的连续性微分方程是
ad?a。
,当量直径de等于e4?ux?uy?uz???0。 ?x?y?z 1
24.淹没出流是指液体通过孔口出流到另一个充满液体的空间时的流动。
25.几何相似是指流动空间几何相似。即形成此空间任意相应两线段夹角相同,任意相应线段长度保持一定的比例。
26.因次是指物理量的性质和类别。因次分析法就是通过对现象中物理量的因次以及因次之间相互联系的各种性质的分析来研究现象相似性的方法。他是一方程式的因次和谐性为基础的。
二、名词解释
1.粘滞性、牛顿内摩擦定律
答:粘滞性是当流体流动时,在流体内部显示出的内摩擦力性质。
牛顿内摩擦定律是: T??Adu ;不满足牛顿内摩擦定律的流体是非牛顿流体。 dy2.在流体力学当中,三个主要的力学模型是指哪三个? 答:(1)连续介质;(2)无粘性流体;(3)不可压缩流体。 3.理想流体
答:理想流体即指无粘性流体,是不考虑流体的粘性的理想化的流体。 4.实际流体
答:考虑流体的粘性的流体。 5.不可压缩流体
答:不计流体的压缩性和热胀性的而对流体物理性质的简化。 6.等压面
答:在同一种液体中,如果各处的压强均相等由各压强相等的点组成的面称为等压面。满足等压面的三个条件是同种液体连续液体静止液体。 7.绝对压强、相对压强
答: 绝对压强:以毫无一点气体存在的绝对真空为零点起算的压强。 相对压强:当地同高程的大气压强pa为零点起算的压强。 8.自由表面
答:和大气相通的表面叫自由表面。 9.流线、迹线
答:流线是某一瞬时在流场中画出的一条空间曲线,此瞬时在曲线上任一点的切线方向与该点的速度方向重合,这条曲线叫流线。
迹线是流场中流体质点在一段时间过程中所走过的轨迹线。 10.流场
答:我们把流体流动占据的空间称为流场,流体力学的主要任务就是研究流场中的流动。
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11.欧拉法
答:通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。 12.拉格朗日法
答:通过描述每一质点的运动达到了解流体运动的方法。 13.恒定流动、非恒定流动
答:动平衡的流动,各点流速不随时间变化,由流速决定的压强、粘性力也不随时间变化,这种流动称之为恒定流动反之为非恒定流动。 14.沿程损失
答:在沿程不变的管段上,流动阻力沿程也基本不变,称这类阻力为沿程阻力,克服沿程阻力引起的能量损失为沿程损失。 15.局部损失
答:在边壁急剧变化的区域,阻力主要地集中在该区域中及其附近,这种集中分布的阻力称为局部阻力。克服局部阻力的能量损失为局部损失。 16.什么叫孔口自由出流和淹没出流?
答: 在容器侧壁或底壁上开一孔口,容器中的液体自孔口出流到大气中,称为孔口自由出流。如出流到充满液体的空间,则称为淹没出流。 17.流管、流束、过流断面、元流
答:在流场内,取任意非流线的封闭曲线L,经此曲线上全部点做流线,这些流线组成的管状流面,称为流管。流管以内的流体,称为流束。垂直于流束的断面称为流束的过流断面,当流束的过流断面无限小时,这根流束就称为元流。 18.几何相似、运动相似、动力相似
答:几何相似是指流动空间几何相似,即形成此空间任意相应两线段交角相同,任意相应线段长度保持一定的比例。
运动相似是指两流动的相应流线几何相似,即相应点的流速大小成比例,方向相同。 动力相似是指要求同名力作用,相应的同名力成比例。 19.因次分析法
答:因次分析法就是通过对现象中物理量的因次以及因次之间相互联系的各种性质的分析来研究现象相似性的方法。 20.水力半径、当量直径
答:水力半径R的定义为过流断面面积A和湿周?之比,即R?三、计算题
1.有一矩形底孔闸门,高h?3m,宽b?2m,上游水深h1?6m下游水深h2?5m。试用
A?;当量直径de?4R。
3
图解法及解析法求作用于闸门上的水静压力?
解:P?P上?P下???hc?A???hc?A =9.8?6?(4.5?3.5)
??59kN
图解P???(h1?h2)?A???b?h
?9.807?6?59kN
2.宽为1m,长为AB的矩形闸门,倾角为45?,左侧水深 h1?3m,右侧水深 h2?2m。试用图解法求作用于闸门上的水静压力及其作用点?
解:压强分布图略,根据图计算如下: P?P1?P2? ?11??h12sin45????h22sin45? 221?9.807?32211??9.807?22223kN 4.
1 2?27.6?5 ?62.3 P?yD?P1?y1?P2?y2
yD?P1?y1?P2?y2
Ph1h22262.3???27.65?(2??)32?45?32?45? ?
34.65762.3?22?27.65?23 ?
34.65176?91?2.46m ?34.653.一隔板将水箱分为A、B两格,隔板上有直径d1?40mm的薄壁孔口,如题下图,B箱底部有一直径的圆柱形管嘴,管嘴长l?0.1m,A箱水深H1?3m恒定不变。(1)分析出流恒定条件(H2不变的条件)。(2)在恒定出流时,B箱中水深H2等于多少?(3)水箱流量Q1为何值?
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