流体力学课后思考题

1、.1、 比较拉格朗日法和欧拉法，两种方法及其数学表达式有何不同？ 拉格朗日法 以研究单个液体质点的运动过程作为基础，综合所有质点的运动，构成整个液体的运动。 x=x（a，b，c，t）y=y（a，b，c，t）z=z（a，b，c，d） 欧拉法以考察不同液体质点通过固定的空间点的运动情况作为基础，综合所有空间点上的运动情况，构成整个液体的运动。 Ux=Ux（x，y，z，t）Uy=Uy（x，y，z，t）Uz=Uz（x，y，z，t）2、 恒定流和非恒定流、均匀流和非均匀流、渐变流和急变流，各种流动分类的原则是什么？是举出具体的例子。 按运动要素是否随时间变化分为恒定流和非恒定流； 按流线是否为彼此平行的

2、直线分为均匀流和非均匀流 非均匀流又分为渐变流和急变流。3、 能量损失有几种形式？产生能量损失的物理原因是什么？ 沿程阻力损失和局部阻力损失； 物理原因：产生损失的内因：粘滞性和惯性产生损失的外因：固壁对流动的阻滞和扰动。4、 雷诺数有什么物理意义？他为什么能起到判别流态的作用？ 雷诺数为水流惯性力和粘滞力量级之比 Re =。流体的流动型态与流体的流速、密度和粘度、流体流动的管径有关，由雷诺数的计算公式可以看出，它是上述诸因素的组合，故可以起到判别流态的作用。5、 为何不能直接用临界速度作为判别流态（层流和紊流）的标准？因为流态不仅和断面平均流速v有关，而且还和管径d、流体的粘性和密度有关。6

3、、 在水箱侧壁上，在相同高度处开设孔径相同的孔口和管嘴各一个，试比较两者的流速和流量的大小。流速：孔口v=，一般情况下=1.0，=0，v= 管嘴v1=，一般情况下1=1.0，1=0.5， v1=0.82。故v v1流量:孔口Q=,为流量系数，=0.64*0.97 =0.62. 管嘴Q1=,1为流量系数, 1=0.82. 由于0.820.62，故Q1Q7、 为什么淹没出流孔口计算不必校验是大孔还是小孔？孔口的作用水头是孔口上下游水面的高差，且淹没出流孔口断面上各点作用水头相同，因此淹没出流也就没有大小孔口之分。8、 试归纳短管、长管、孔口、管嘴出流，在流动特点、计算任务、计算原则和方法等方面的异

4、同点。短管长管孔口出流管嘴出流流动特点计算任务根据基本关系式中的相互关系，已知某些量求某个未知量。计算原则连续性方程、能量方程、流动阻力及水头损失规律计算方法9、 为什么明渠均匀流必然是等流速又是等深流？在哪些边界条件下，才能形成明渠均匀流？ 作用于水流的重力在水流方向的分力与水流的摩擦阻力始终平衡，故为水体为等速流动；水深沿程不变，故为等深流。 条件：粗糙系数及渠道底坡沿程不变，在渠道上没有构筑物的棱柱形正坡渠段上，流量不随时间和空间变化，水面下降志始终等于水头损失。10、 为什么在逆坡、平坡渠道上不可能形成均匀流？而在正坡的棱柱形渠道上（Q，n和i不变），水流总是趋于形成均匀流？水流在底坡

5、有变化的正坡渠道上会产生什么结果？ 因为明渠流是重力流，是依靠重力的分力来驱使水流运动，所以要保证产生均匀流，必须要有作用力，而且保持不变。平坡和逆坡渠道中不可能产生均匀流。 因为正坡的棱柱形渠道上Q，n和i不变，正好满足了明渠均匀流水深沿程不变、渠道表面粗糙系数沿程不变、水流应是恒定流的条件。 产生明渠非均匀流11、 何为渗流模型？为什么要引入这一概念？ 渗流模型：是设想流体为连续性介质连续的充满渗流的区的全部空间，包括土壤颗粒骨架所占据的空间；渗流的运动要素可作为渗流区全部空间的连续函数来研究。 因为液体在土壤中的运动时极不规则的迂回曲折运动，一般没有必要考察每一个空隙中的流动状况，主要是

6、看宏观的平均效果，故为了研究方便用简化的渗流模型来代替实际的渗流运动。12、 渗流模型中所指的流速是什么流速？与真实流速有什么联系？ 渗流模型中所指的流速是渗流模型中过流断面面积除以通过该断面面积的渗流量。 真实流速=渗流模型中的流速/孔隙率13、 达西定律的应用条件是什么？达西定律的适用范围：Re=11014、 管路特性曲线与泵或风机特性曲线相交点有何含义？与N-Q及-Q曲线的交点是何含义？其功率，效率如何确定？ 交点：工况点；最大轴功率；最大效率 有效功率Ne=HeQ 轴功率N直接测得 效率15、 应用白金汉法进行因次分析的主要步骤有哪些？ 对于某个物理现象或过程，首先存在有n个变量互为函数关系，并列出f(a1,a2, an)=0 依据依赖的定量，写出函数形式：=（a，b，c） 由于为无因次，即它的因次为零。也可以用以下形式来表示：=M0L0T0 （1） 现在假定=abdce （2） （2）式=（1）式，利用等式两边的因次必须相等求得d、e 写出最终表达式16、 原型和模型中采用同一种流体，能否同时满足重力相似和粘性力相似？(P229)不可以。如果同时满足则：Re=Fr。若重力加速度为常量，则 也就是说模型和原型的几何尺寸一样大，