2012流体力学复习题答案

第一章 绪论

1.流体与固体的物理性质都有哪些区别，什么是流体的易流动性？

答：固体：形状、体积固定，能够承受拉、压、弯、剪、扭等外力，在外力作用下产生相应形变；

液体：体积固定，形状不定，不能承受拉力，具有表面张力；具有易流动性

气体：体积、形状都不固定，压缩性、膨胀性较大，不具有表面；具有易流动性。

流体的易流动性：静止的流体在微小切向力作用下将发生连续不断的变形（相对运动），直到切向力

消失为止的特性。

2、液体与气体的物理性质都有哪些区别？

答：宏观上： 气体密度小，流动性好，易压缩；

液体密度较气体大，流动性不如气体好，不易压缩。

微观上： 气体分子能够非常自由地振动和平动，

液体分子间距小、作用力较大，液体分子有振动和平动，但不如气体分子自由度大。

3、什么是流体微团，连续介质模型，该模型的引入对流体的研究有何意义？

答：流体微团(流体质点)：在研究流体的机械运动中所取的最小流体单元，它的体积无穷小却又包含无数

多个流体分子。

连续介质模型：认为流体是由无数质点（流体微团）组成、质点之间没有空隙、连续地充满其所占据

空间的连续体。

物理意义：将流体看成是连续介质，描述流体运动的各物理要素可用连续函数来表征，从而利用微积

分的方法研究流体的受力和运动规律。

4、作用在流体上的力分为哪些、表达式，各有何特点？

答：根据力的作用方式不同，作用在流体上的力分为质量力(体积力)和表面力（面积力）。

质量力：是作用在流体每一个质点（或微团）上与受作用流体的质量成正比的力，常采用单位质量力的坐标分量来表示，f Xi Yj Zk

表面力：是作用在所考察的流体（或称分离体）表面上与受作用流体的表面积成正比的力，常用单位

面积上表面力，分为切向力τ（内摩擦力）和法向力p（压强）来表示。

5、什么是流体的粘性,粘性有何特征？

答：流体的粘性：流体内部相邻质点间或流层间存在相对运动时，在其接触面上会产生内摩擦力（内力）

以反抗（阻碍）其相对运动的性质。

粘性的特征：粘性是流体的固有属性，粘性阻碍或延缓液体相对运动的过程而不能消除，静止流体的

粘性无法表现表现。

6、流体粘性的产生原因和主要影响因素是什么，液体和气体的粘性变化有何不同？

答：产生的原因：流体分子间的内聚力和碰撞（布朗运动）。

影响因素：温度（主要）、压强、流速、杂质含量等。

液体和气体的粘性变化的不同：气体粘性随温度升高而增大；气体粘性的决定因素是分子不规则运动

的动量交换产生的阻力，温度升高动量交换加剧、内聚力下降，由于前者增加的幅度大于后者减少的幅度因此粘性随温度升高而增大。

液体粘性随温度升高而减小：液体粘性的决定因素是分子的内聚力，温度升高液体分子间距增大，动

量交换加剧、内聚力下降，由于前者增加的幅度小于后者减少的幅度，因此液体粘性随温度升高而增大。

7、牛顿内摩擦定律及其各项含义是什么？描述流体粘性的物理参数及其关系是什么？

答：牛顿内摩擦定律： du/dy

：单位面积上的内摩擦力； dudy：速度梯度，表示速度大小沿垂直于速度方向y的变化率，单位为s-1；

：动力粘度（动力粘滞系数）。单位N /（m·s）或Pa·s，表征单位速度梯度时的切应力；

：运动粘度（运动粘滞系数），单位ms， = /ρ。

8、流体力学中所定义的流体力学模型有哪些，各模型的概念、物理意义是什么？

（连续介质模型、不可压缩流体模型、理想流体模型、一元流动模型、）

答：流体力学模型：（1）连续介质模型：将流体认为是充满其所占据空间无任何间隙的质点所组成的连续

体。连续介质模型是对物质结构的简化，使我们不再考虑复杂的微观分子运动，只考虑在外力

作用下的宏观机械运动，并且在流体的研究中可以运用连续函数的数学分析工具。

（2）无粘性流体（理想流体）模型：不考虑流体的粘性。无粘性流体（理想流体）模型是

对流体物理性质的简化。

（3）不可压缩流体模型：不考虑流体的压缩性和热涨性，认为其密度为常熟的流体。不可

压缩流体模型是对流体物理性质的简化。

（4）一元流动模型：流场中流体的运动参数仅是空间坐标一个坐标分量的函数，如元流。

9、什么是液体的汽化压强，它与温度的关系如何？

答：在液体自由表面上，汽化和凝结同时存在，当这两个过程达到动态平衡时，宏观的气化现象停止，此时液体表面上的气体压强称为饱和蒸汽压强，或汽化压强。

液体的汽化压强随温度的升高而增大。

10、什么是流体的压缩性和热胀性，液体和气体的压缩性和热胀性有何不同？

答：流体的压缩性：流体受压，体积缩小，密度增大的性质。

流体的热涨性：流体受热，体积膨胀，密度减小的性质。

液体的压缩性和热涨性很小，通常忽略不计，当水击、热水采暖时要考虑；

气体的压缩性和热涨性显著，当气体流速小于68m/s时，流动过程中压强和温度变化较小，可认为其 密度为常熟。

11、液体的表面张力及其表现，哪些物理过程需要考虑该因素？

答：表面张力：由于分子间的吸引力，在自由表面上的液体分子受到指向液体内部的合力，该微小拉力称

为表面张力。

需考虑该因素的物理过程：（1）液体的毛细管现象；

（2）水滴和气泡的形成的研究；

（3）液体的雾化研究；

（4）气液两相流的传热与传质的研究。 22

第二章 流体静力学

1、静水压强的定义及其特性，静水压强函数的特点是什么？

答：静水压强定义：作用在静止液体微元面积ΔA上的静压力ΔP，与作用面积ΔA的比值

均静水压强；当面积ΔA无限缩小到a点时，其比值的极限值为a点的静压强。

特性：（1）静水压强的方向为垂直并指向受作用面（与受作用面的内法线方向一致）；

（2）某点静水压强的大小和受压面方位无关（作用于某点上的静水压强沿各方向大小都相等）。

静水压强函数的特点：连续介质的平衡液体内，任一点静止液体压强仅是空间坐标的连续函数而与受

压面的方位无关。即p=p(x,y,z)。

2、欧拉液体平衡微分方程的综合表达式，说明什么物理意义？

答：欧拉平衡微分方程综合表达式：dp p

x p y p z P A，为平 dx dy dz (Xdx Ydy Zdz)

dw Xdx Ydy Zdz（当流体是不可压缩的）势函数

物理意义：该方程说明质量力是表面力产生的原因；它指出流体处于平衡状态时作用于流体上的质量

力与压强递增率之间的关系。

3、什么是等压面、等压面的特性是什么？如何选取等压面、通常选取的等压面是哪些面？等压面与等密面、等温面有何联系？(气体没有等压面，只有等压体)

答：等压面是平衡液体中由压强相等的点所构成的平面或曲面。

等压面的特性：（1）等压面即是等势面；

（2）等压面与质量力正交；

（3）等压面的压强大小与容器的形状无关。

选取等压面条件：通常选取静止的、同种、连续液体的同一水平面为等压面。

通常选取的等压面：自由液面和平衡液体中互不混合的两种液体的分界面。

静止非均质流体的水平面是等 …… 此处隐藏：2552字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……