2012流体力学复习题答案(4)

（6）温差或浓差射流：射流气体本身的温度、浓度与周围气体的温度、浓度存在差异，射流发生弯曲。 按射流的断面形状可分为平面射流、圆断面射流和矩形断面射流。

2、气体自由射流的结构、及其各段特点。

答：射流起始段：核心区流速为出口流速v0，范围沿流程逐渐缩小、边界层扩大，在过渡断面处核心区

缩至轴心点，流量沿程增大；

射流主体段：在过渡段面后，边界层占据整个射流断面，断面轴心流速最大且沿程降低，流量增大； 射流的运动特征：射流各截面上的流速分布具有相似性；

射流的动力特征：射流各横断面上轴向动量守恒。

3、质量平均流速和断面平均流速的含义及其意义。

答：质量平均流速：射流断面真实轴向动量与质量的比值，一般用v2表示。

意义：v2=0.47vm可近似代表轴心附近使用区的气体流速，有实际意义。

断面平均流速：射流断面各点速度的算术平均值，一般用 1表示。

意义： 1=0.47vm不能恰当的反应被使用区的速度，无实际意义。

4、平面射流与圆断面射流的区别是什么？

答：平面射流与圆断面射流的射流断面形状不同，且平面射流与圆断面射流相比，流量的增加和流速的减小都相对较慢（这是因为运动的扩散被限制在垂直于条缝长度的平面上的缘故）。

5、温差、浓差射流中各断面的热量扩散与其动量扩散是否同步，为什么？

答：温差、浓差射流中各断面的热量扩散与其动量扩散不同步。由于动量扩散主要通过碰撞和漩涡，而温度、浓度扩散除伴随动量扩散外，还可通过热辐射、热传到、局部对流、浓度差渗透等，因此温度、浓度边界层比速度边界层发展要快些厚些。

6、温差射流或浓差射流产生射流弯曲现象的原因？

答：温差射流与浓差射流由于射流气体密度与周围气体密度不同，所受的重力与浮力不相平衡，使整个射流发生向上或向下弯曲；整个射流仍可看作对称于轴心线。

7、什么是旋转射流，他与一般射流有何不同，旋转射流的流速分量？

答：旋转射流是气流通过具有旋转作用的喷嘴向外射流，气流一面旋转前进，同时向周围介质中扩散。

旋转作用方式：采用切向导入管，或在喷嘴内安装导向叶片。

旋转射流与一般射流相比：射流紊动性强，扩散角大很多（可达90°以上），射程较短；旋转作用产生的离心力，使射流中心呈现低压，将射流前方介质反向吸入，形成射流中心回流区。

旋转射流的流速分量：轴向流速Vx ,

横断面径向流速Vr

横断面切向流速Vθ

8、有限空间射流及其边界性状，动力特征？

答：由于房间边壁限制了射流边界层的发展扩散，射流半径及流量不是一直增加，增大到一定程度后反而逐渐缩小，使其边界线呈橄榄形。重要的特征是橄榄形的外边界外部与固体边壁形成与射流方向相反的回流区，于是流线成闭合状。

其结构为：自由扩张段 、有限扩张段、收缩段。

动力特征：射流内部压强是变化的，随射程的增大，压强增大，直至端头压强最大，达稳定后数值比周围大气压强要高一些。这样射流中各截面上动量是不相等的，沿程减少。

第九章 气体动力学基础

1、可压缩气体流动过程中发生变化的物理参数有哪些？气体运动中的能量组成包括那些方面？

答：可压缩气体流动过程中发生变化的物理参数：压力p、密度ρ、温度T。

气体运动中的能量组成包括：气体内能u、气体动能v2/2和气体压能p/ρ。

2、可压缩气体流动的运动模型有哪些，各自特点是什么？具体的气体流动如何简化？

答：（1）一元定容流动：气体在容积不变、或比容不变的条件下的热力过程，气体密度ρ不变；

（2）一元等温流动：气体在温度T不变条件下的热力过程：

（3）一元绝热流动：气体在既无能量损失、又与外界无热量交换的等熵流动；

3、声速的三种表达式及其含义、声速的特点？

答：（1）c E/ 声音与流体的弹性模量与密度之比的平方根成正比，反映流体压缩性大小；

（2）c

（3）c dp/d 反映微小平面波、球面波的传播特性； kRT 各种不同气体声速不同，同种气体温度不同声速不同。

4、不同马赫数运动的气体其流速与过流断面间的相互关系。如何获得超音速气流？

答：可压缩流体连续性微分方程： dA

A (Ma2 1)dvv

（1）Ma>1，v>c，超音速流动，气流中参数的变化不能向上传播，说明速度随断面的增大而加快，随 断面的减小而减慢；

（2）Ma<1，v<c，亚音速流动，气流中参数的变化能够朝各向传播，说明速度随断面的增大而减慢，随

断面的减小而加快；

（3）Ma=1，v=c，气体处于临界状态，为临界断面，临界断面为极小断面。

（4）超音速气流：使亚音速气流流经收缩管，在最小断面上达到声速；然后再进入扩张管，使气流断 面膨胀增速，便可获得超音速气流，该喷管又称拉伐尔喷管。

涡轮喷气发动机。特点：高射速，低流量。

主要概念

1、人工粗糙管 ：用不同粒径的均匀砂粒粘附在不同直径的玻璃管道内壁上，来模拟工业管道内壁的粗糙而制成的管道。

2、绝对粗糙度 ：管道固体边壁由于加工条件及造价的影响，总是或多或少的粗糙不平，粗糙突出的平均高度称为绝对粗糙度。

3、相对粗糙度 ：专指管壁粗糙突起高度（绝对粗糙度）e与管子内径d的比值，是无因次量。

4、经验公式：在科学实验和生产实践中，经常要从一组实验数据出发，寻求y f(x)的一个近似表达式y (x)，这个近似表达式就称为经验公式。

5、半经验公式 ：由于实验的复杂性，不可能考虑所有影响因素，大多数半经验公式是由一半经验理论与观测研究结合起来而归纳出来的。

6、当量粗糙度 ：把直径相同，紊流粗糙区 值相等的人工粗糙管的粗糙度 ，定义为该管材工业管道的当量粗糙，就是将工业管道紊流粗糙区实测的 值，带入尼古拉斯粗糙管公式反算得出的。

7、孔口出流的收缩断面 ：容器中液体从四面八方流向孔口，由于水流惯性，当绕过孔口边缘时，流线不能成直角突然改变方向，只能以圆滑曲线逐渐弯曲，在孔口断面上仍然继续弯曲且向中心压缩，造成孔口断面上急变流，直至断面收缩达到最小，流线趋于平行，称为渐变流，该断面称为收缩断面；孔口断面的面积为A，收缩断面的面积为Ac，ε=Ac/A称为孔口收缩系数

8、薄壁孔口：在容器侧壁上开一孔口，出流流股与孔口壁接触仅是一条周线，壁的厚度对水流现象没有 影响，这种孔口叫做薄壁孔口。

9、小孔口 ：根据dh的比值不同将孔口分类。d h称为小孔口。

10、自由出流 ：容器中液体子孔口出流到大气中，称为孔口自由出流。

11、淹没出流：若孔口流出的水股不是进入大气而是进入水中，即孔流淹没在下游水面之下，这种情况称 为淹没出流。

12、作用水头：液体产生的压强值用等值的水柱高度来表示。

13、圆柱形外管嘴：在孔口处外接一段长l=（3——4）d圆管，该圆管称为圆柱形外管嘴。

14、有压管路的水击（水锤）：在有压管道系统中，由于系统中某一管路中的部件工作状态的突然改变， 就会引起管内液体流速的急剧变化，同时引起液体压强的大幅度波动，这种现象称为水击现象。

15、气体射流（紊流射流、自由射流、受限射流）：

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