工程流体力学复习

流体力学复习题型：填空题10*2分=20选择题10*2分=20计算题4*10分=40论述题2*10分=20一．流体的概念1、流体：由极其微小、在空间仅占有点的位置的质点所组成的微团构成的、连续的、易于流动的介质。2、特征：易流性；只承受压力，不能承受切应力；没有固定的形状，其形状取决于容器的形状。4.密度单位体积内流体所具有的质量比容密度的倒数而G=mg，所以=二.流体的粘性液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，其内部因相对运动而产生内摩擦力的性质。静止液体不呈现粘性。粘度：粘性大小的量度。动力粘度、运动粘度、相对粘度(恩氏粘度)1.动力粘度单位速度梯度下流体内摩擦应力的大小。单位：N.S/m或是Pa.s2.运动粘度单位：m/s，非法定单位：1m2/s=104St=106cSt3.恩氏粘度与运动粘度的换算关系-----------------（1）注意:>2时，使用公式（1）当没有约束条件时为7.134.液体的粘度将随压力和温度的变化发生相应的变化流体产生粘性的主要原因①液体：分子内聚力。液体：温度升高或是压强降低，粘度降低。温度升高，压强升高，粘度增大。②气体分子作热运动，流层之间分子的热交换频繁。气体：温度升高，粘度增大，压强升高，粘度降低。5、液压油液的选择1）优先考虑粘性ν=11.5~41.3cSt即20、30、40号机械油2）按工作压力p高，选µ大；p低，选µ小3）按环境温度T高，选µ大；T低，选µ小4）按运动速度v高，选µ小；v低，选µ大6.实际流体（粘性流体）具有粘性的流体称实际流体。理想流体假想没有粘性的流体。三．流态与雷诺数1.层流和紊流 层流：液体流动时，质点没有横向脉动，不引起液体质点混杂，而是层次分明，能够维持安定的流束状态，这种流动称为层流。紊流：液体流动时质点具有脉动速度，引起流层间质点互错杂交换，这种流动称为紊流或湍流。2.表压强（相对压强）以大气压为基准算起的压强。绝对压强：以绝对真空为基准算起的压强。绝对压强=大气压强+表压强，表压强=绝对压强—大气压真空度=大气压强—绝对压强3.圆管层流速度分布在轴线流体的速度为流体速度的最大值,=断面上的平均流速：,而，则所以=1/24.水力光滑管和水里粗糙管对于任何一个管道，由于各种因素的影响，管道内表面总是凹凸不平的，管壁内表面凹凸不平的平均尺寸称为绝对粗糙度。①当粘性底层的厚度大于管壁的绝对粗糙度时，管壁的凹凸不平部分被粘性底层所覆盖，湍流核心区与凸起部分不接触，流动不受管壁粗糙度的影响，因而流动的能量损失也不受管壁粗糙度的影响，这时的管道为水力光滑管②当粘性底层的厚度小于管壁的绝对粗糙度时，管壁的凹凸不平部分完全暴露在粘性底层之外，湍流核心区与凸起部分相接触，流体冲击凸起部分，不断产生新的漩涡，加剧紊乱程度，增大能量损失，流动受管壁粗糙度的影响，这时的管道称为水力粗糙管。四.1.定常流动：若流场中流体的运动参数（速度，加速度，压强，密度，温度，动能，动量等）不随时间而变化，而仅是位置坐标的函数。2.非定常流动：若流场中的流体的运动参数不仅是位置坐标函数而且随时间变化。3.均匀流动：若流场中流体的运动参数即不随时间变化，也不随空间位置而变化。描述流体运动的两种方法Lagrange法（拉格朗日法）Euler法（欧拉法）基本思想：考察空间每一点上的物理量及其变化加速度a=a(x,y,z,t)迹线和流线迹线—流体质点的运动轨迹线。属拉格朗日法的研究内容。给定速度场，流体质点经过时间dt移动一段距离，该质点的迹线微分方程为流线——速度场的矢量线.任一时刻t，曲线上每一点处的切线方向都与该点的速度放向重合。流线方程:流线的几个性质：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。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。流线不能彼此相交和折转，只能平滑过渡。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。4.有旋流动与无旋流动流体微团的旋转角速度不等于零的流动称为有旋流动，即；流体微团的旋转角速度等于零的流动称为无旋流动，此时当流场速度同时满足：说明：有旋流动和无旋流动仅由流体微团本身是否发生旋转来决定，而与流体微团本身的运动轨迹无关。五．液压冲击和气穴现象液压冲击定义：在液压系统中，由于某种原因引起液体中产生急剧交替的压力升降的阻力波动过程。危害：出现冲击时，液体中的瞬时峰值压力往往比正常工作压力高好几倍，它不仅会损坏密封装置、管道和液压元件，而且还会引起振动与噪声；有时使某些压力控制的液压元件产生误动作，造成事故。原因：流道的突然堵塞或截断。减小液压冲击的措施：适当加大管径，限制管道流速，一般在液压系统中把速度控制在4.5m/s以内，使∆prmax不超过5MPa就可以认为是安全的；正确设计阀口或设置制动装置，使运动部件制动时速度变化比较均匀；延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间，可采用换向时间可调的换向阀；尽可能缩短管长，以减小压力冲击波传播时间，变直接冲击为间接冲击；缓慢关闭阀门，削减冲击波的强度；在阀门前设置蓄能器，以减小冲击波传播的距离；应将管中流速限制在适当范围内，或采用橡胶软管；在系统中装置安全阀，限制压力升高气穴现象定义：在流动液体中，由于压力降低而有气泡形成的现象。气穴中的气体：空气，油蒸汽。轻微气穴：压力降低到某一值时，以混入油中的微小气泡为核心，其体积胀大并互相聚合而形成相当体积的气泡。严重气穴：当压力降低到空气分离压（4×104pa)以下，除混入油中的气泡胀大聚合外，溶入油中的空气将突然迅速的自油中分离而产生大量的气泡。强烈气穴：当压力降低到饱和蒸汽压（约为2×104pa)以下，除上述两种气泡外，油液还将沸腾汽化，产生大量气泡。六．连续性方程和伯努利方程连续性方程：u1A1=u2A2对于不可压管流,截面小流速大,截面大流速小。在同一微元流束伯努利方程：在密封管道中作恒定流动的理想液体具有三种形式的能量，即压力能、动能和势能。三种能量之间可以相互转化，但其总和为一常数。七．相似判据.（1）牛顿数：：是作用力与惯性力的比值（2）弗劳德数：是惯性力与重力的比值（3）雷诺数：是惯性力与粘性力的比值（4）欧拉数：是总压力与惯性力的比值（5）柯西数：是惯性力与弹性力的比值。八．串联管路与并联管路例题讲解已知某液体的动力粘度，相对密度d=0.85，求该液体的运动粘度，重度。d==0.85，而=1000kg/m3，所以=850kg/m3重