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工程流体力学 思考题 1~4章.doc

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工程流体力学 思考题 1~4章.doc
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第 1 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: 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;○ 1流体不能承受拉力,只能承受压力;○ 2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+ =C 或 Z 1+ =Z2+gPgP(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: 重力作用下均质流体内部静压力与深度 h 呈线性关系;○ 1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 ○ 2 gh两部分组成,深度 h 相同的点静压力相等。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) 。○ 3(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)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
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