流体力学基本练习题

流体力学基本练习题（西北农林科技大学闫老师）一、名词解释1.流体质点:宏观尺寸非常小但微观尺寸足够大的包含足够多的分子在内的一个物理实体，流体质点的形状可以任意划分。流体的体膨胀系数:压强不变时，每增加单位温度所产生的流体体积相对变化率。流体的等温压缩率:温度不变时，每增加单位压强所产生的流体体积相对变化率。流体的体积模量:温度不变时，每产生一个单位体积相对变化率所需要的压强变化量。（K值越大，表示流体越不容易压缩。）不可压缩流体:体膨胀系数和等温压缩率完全为零的流体。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。牛顿流体:凡符合牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。理想流体:动力粘度和运动粘度均为0的流体。2.质量力:大小与流体微团质量有关且集中作用在微团质量中心上的力。表面力:大小与表面积有关而且分布作用在流体表面上的力。等压面:流体中压强相等的各点所组成的平面或曲面叫做等压面。等势面:质量力势函数等于常数的面叫做等势面。3.质点导数:运动中的流体质点所具有的物理量N（加速度、压强、密度、动能、动量等）对时间的变化率。定常场:流场中流体的运动参数不随时间而变化，而仅是位置坐标的函数。均匀场:迹线:流体质点运动的轨迹线。流线:某一瞬时在流场中所做的一条曲线，在这条曲线上的各流体质点的瞬时速度方向都与该曲线相切；流线是同一时刻，不同流体质点所组成的曲线。流管:由无数流体围成的一个管状假想表面。流束:流管内部的全部流体。过流断面（有效截面）:在流束或者总流中，与所有流线都垂直的截面(曲或平)流量:在单位时间内流过有效截面积的流体的体积。5.层流:当流速较小时，各流层间流体质点互不掺混，这种流动形态称为层流。湍流:当流速较大时，各流层间的流体质点相互剧烈掺混，这种运动形态称为紊流。层流起始段:从入口到层流速度呈现抛物线稳定的距离。粘性底层:靠近壁面处的层流层称为粘性底层。水力光滑管:粘性底层的厚度＞绝对粗糙度。水力粗糙管:粘性底层的厚度＜绝对粗糙度。沿程阻力:在等径管路中，由于流体与管壁以及流体本身的内部摩擦，使得流体能量沿流动方向逐渐降低。局部阻力:流体流经一些管件受到扰动，产生压强损失，这类在管路局部范围内产生的损失称为局部阻力损失。二、简答题1.流体在力学性能上的特点。答：①流体不能承受拉力，因此流体内部永远不存在抵抗拉伸变形的拉应力；②流体在宏观平衡状态下不能承受剪切力，任何微小的剪切力都会导致流体连续变形、平衡破坏、产生流动。2.流体质点的含义。答：宏观尺寸非常小，微观尺寸足够大，足够多的分子在内的一个物理实体，流体质点的形状可以任意划分3.非牛顿流体的定义、分类和各自特点。答：定义：凡不遵循牛顿内摩擦定律的流体称为非牛顿流体；分类：塑性流体、假塑性流体和胀塑性流体；各自特点：塑性流体克服初始应力后，与速度梯度成正比；假塑性流体当速度梯度较小时，对速度梯度的变化率较大，当速度梯度较大时的变化率逐渐变小；胀塑性流体变化趋势和假塑性流体相反。4.粘度的物理意义及单位。答：流体的粘度包括动力粘度和运动粘度，动力粘度是单位速度梯度下的切应力，可直接判断流体粘性的大小，单位；运动粘度是动力粘度与流体密度的比值，不能直接判断粘性大小，单位。5.液体和气体的粘度变化规律。答：液体的粘度大小取决于分子间距和分子引力，当温度升高或压强降低时，液体膨胀、分子间距增大、分子引力减小，粘度降低。温度升高或压强减小时，气体的动力粘度和运动粘度增大。6.利用欧拉平衡方程式推导出等压面微分方程、重力场中平衡流体的微分方程。答：⑴由欧拉平衡方程式综合形式:⑵由欧拉平衡方程式的综合形式:7.等压面的性质。答：等压面也是等势面；等压面与单位质量力矢量垂直；两种不相混合的平衡液体的交界面一定是等压面。8.不可压缩流体的静压强基本公式、物理意义及其分布规律。答：基本公式：物理意义：平衡流体中各点的总势能是一定的。分布规律：9.描述流体运动的方法及其各自特点。答：⑴拉格朗日法---拉格朗日变数（a，b，c，t）是各自独立的；质点的初始坐标（a，b，c）（常数）与时间t无关，时间t只影响质点的运动坐标、速度和加速度。⑵欧拉法---x，y，z，t不是各自独立的，流体质点在场中的空间位置与t有关10.质点导数的数学表达式及其内容。答：运动中的流体质点所具有的物理量N（加速度、压强、密度、动能、动量等）对时间的变化率，。11.根据流线定义推导流线微分方程式。答：设质点的瞬时速度为v,则流线上微元线段矢量为：由矢量流线微分方程式12.流线和迹线的区别，流线的性质。答：流线是同一时刻，不同流体质点所组成的曲