工程流体力学的名词解释.doc

1、一、名词解释。 1、雷诺数：是反应流体流动状态的数，雷诺数的大小反应了流体流动时，流体质点惯性力和粘性力的对比关系。 2、流线：流场中，在某一时刻，给点的切线方向与通过该点的流体质点的刘速方向重合的空间曲线称为流线。 3、压力体：压力体是指三个面所封闭的流体体积，即底面是受压曲面，顶面是受压曲面边界线封闭的面积在自由面或者其延长面上的投影面，中间是通过受压曲面边界线所作的铅直投影面。 4、牛顿流体：把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 5、欧拉法：研究流体力学的一种方法，是指通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法。 6、拉格朗日法：通过描述每一质点的运动达到了解流体运

2、动的方法称为拉格朗日法。 7、自由紊流射流：当气体自孔口、管嘴或条缝以紊流的形式向自由空间喷射时，形成的流动即为自由紊流射流。 8、流场：充满流体的空间。 9、无旋流动：流动微团的旋转角速度为零的流动。 10、有旋流动：运动流体微团的旋转角速度不全为零的流动。 11、自由射流：气体自孔口或条缝向无限空间喷射所形成的流动。 12、稳定流动：流体流动过程与时间无关的流动。 13、不可压缩流体：流体密度不随温度与流动过程而变化的液体。 14、驻点：流体绕流物体迎流方向速度为零的点。 15、流体动力粘滞系数u：表征单位速度梯度作用下的切应力，反映了粘滞的动力性质。 16、压力管路的定义。-凡是液流充满

3、全管在一定压差下流动的管路都称为压力管路。17、作用水头的定义。-任意断面处单位重量水的能量，等于比能除以重力加速度。含位置水头、压力水头和速度水头。单位为m。 18、层流：当流体运动规则，各部分分层流动互不掺混，流体质点的迹线是光滑的，而且流场稳定时，此种流动形态称为层流。 19、湍流：当流体运动极不规则，各部分流体相互剧烈掺混，流体质点的迹线杂乱无章，流场极不稳定时。此种流动形态称为“湍流”。 20、表面张力：液体表面任意两个相邻部分之间的垂直与它们的分界线的相互作用的拉力。 21、粘性：流体层间发生相对滑移运动时产生切向力的性质。 22、粘性系数：切应力与速度梯度成正比的比例系数。 23

4、、位置水头：流体质点距离某基准面的高度 24、压力水头：单位重量流体的压力势能,可用压力所对应的液柱高度来表示。 25、静水头：位置水头和压力水头之和,又称测压管水头。 26、量纲和谐只有量纲相同的物理量才能相加减，所以正确的物理关系式中各加和项的量纲必须是相同的，等式两边的量纲也必然是相同的27、沿程水头损失：水流沿流程克服摩擦力作功而损失的水头。28、短管：当水流的流速水头和局部水头损失都不能忽略不计的管道称为短管29、紊流：速度、压强等流动要素随时间和空间作随机变化，质点轨迹曲折杂乱、互相混掺的流体运动30、水力半径：过水断面面积与湿周的比值31、均匀流：流速的大小和方向沿流线不变的流动

5、。32、不可压缩流体：虽有压强或温度变化而不改变其密度或体积的流体33、量纲：基本物理单位是基本物理量的度量单位，例如长短、体积、质量、时间等等之单位。这些单位反映物理现象。物理现象或物理量的度量，叫做“量纲”。34、水力坡度：它是单位重量液体沿流程单位长度上的机械能损失35、长管：局部水头和流速水头之和远小于沿程水头，一般局部水头和速度水头之和小于沿程水头的5%，在计算中可以忽略的管道。36、压力体体积的组成：（1）受压曲面本身；（2）通过曲面周围边缘所作的铅垂面；（3）自由液面或自由液面的延伸。压力体的种类：实压力体和虚压力体。 实压力体Pz方向向下；虚压力体Pz方向向上。37、有旋流和无

6、旋流有旋流：亦称“涡流”。流体质点（微团）在运动中不仅发生平动（或形变），而且绕着自身的瞬时轴线作旋转运动。无旋流：亦称“势流”、“有势流”。流体在运动中，它的微小单元只有平动或变形，但不发生旋转运动，即流体质点不绕其自身任意轴转动。38、沿程阻力和沿程水头损失：沿程阻力：当限制流动的固体边界使流体作均匀流动时，流动阻力只有沿程不变的切应力形成的阻力。沿程水头损失：由沿程阻力作功而引起的水头损失。沿程水头损失hf：主要由于“摩擦阻力”所引起的，随流程的增加而增加。局部阻力和局部水头损失局部阻力：液流因固体边界急剧改变而引起速度分布的变化，从而产生的阻力称为局部阻力。局部水头损失：由局部阻力作功

7、而引起的水头损失称为局部水头损失。局部阻力水头损失hj ：主要是因为固体边界形状突然改变，从而引起水流内部结构遭受破坏，产生漩涡，以及在局部阻力之后，水流还要重新调整结构以适应新的均匀流条件所造成的。简答题：1、 稳定流动与不稳定流动。-在流场中流体质点通过空间点时所有的运动要素都不随时间改变，这种流动称为稳定流；反之，通过空间点处得流体质点运动要素的全部或部分要素随时间改变，这种流动叫不稳定流。2、 产生流动阻力的原因。-外因：水力半径的大小；管路长度的大小；管壁粗糙度的大小。内因：流体流动中永远存在质点的摩擦和撞击现象，质点摩擦所表现的粘性，以及质点发生撞击引起运动速度变化表现的惯性，才是

8、流动阻力产生的根本原因。3、 串联管路的水力特性。-串联管路无中途分流和合流时，流量相等，阻力叠加。串联管路总水头损失等于串联各管段的水头损失之和，后一管段的流量等于前一管段流量减去前管段末端泄出的流量。如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？-不是固定不变的。通过层流边层厚度与管壁粗糙度值的大小进行比较。流体在管内作紊流流动时，用符号表示管壁绝对粗糙度，0表示粘性底层的厚度，则当0时，叫此时的管路为水力光滑管。0 时，叫此时的管路为水力粗糙管。1、 连续介质假设的内容。-即认为真实的流体和固体可以近似看作连续的，充满全空间的介质组成，物质的宏观性质依然受牛顿力学的支配。这一假设忽略

9、物质的具体微观结构，而用一组偏微分方程来表达宏观物理量（如质量，数度，压力等）。这些方程包括描述介质性质的方程和基本的物理定律，如质量守恒定律，动量守恒定律等。1、 实际流体总流的伯诺利方程表达式为（），其适用条件是稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为缓变流动。2、 因次分析方法的基本原理。-就是因次和谐的原理，根据物理方程式中各个项的因次必须相同，将描述复杂物理现象的各个物理量组合而成无因次数群，从而使变量减少。1、 分析局部水头损失产生的原因。-(a)任何断面形状的改变，都必将引起流速的重新分布，因而附加了流体间的相对运动和流体质点的急剧变形，结果导致质点间附加摩

10、擦和相互撞击，使流体能量受到损失，液流中流速重新分布。(b) 流速的重新分布，总是伴随有流动分离和旋涡的形成，在旋涡区由于粘性的存在，便有摩擦的能量损失 ，在旋涡中粘性力作功。(c)在旋涡区中，又有质点被主流所带走，即有动量交换，因而消耗运动流体的能量，流体质点的混掺引起的动量变化。2、 雷诺数、富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义。-雷诺数： 惯性力与粘性力之比 它的物理意义是作用在流体上的惯性力与粘性力的比值的度量，是粘性流体运动中重要的特征量。富劳德数： 惯性力与重力之比欧拉数： 压力与惯性力之比1.什么是流线和迹线？它有哪些基本特征？（5 分）答：流线是同一时刻流场中连续各点

11、的速度方向线。（1 分）迹线就是流体质点运动的轨迹。（1 分）流线两个特点：1）非定常流动时，流线的形状随时间改变；定常流动时，不随时间改变此时，流线与迹线重合。（1.5 分）2）流线是一条光滑的曲线，流线之间不能相交，如果相交，交点速度比为零。（1.5 分）2.简述伯努利方程=const 的物理意义和几何意义。（5 分）答：物理意义：在符合限定条件下，单位重量流体的机械能(位能、压力能和动能)可以互相转化，但总和不变。（1 分）几何意义：在符合限定条件下，沿同一流线的总水头是个常数。（1 分）总机械能不变，并不是各部分能量都保持不变。三种形式的能量可以各有消长，相互转换，但总量不会增减。（2

12、 分）水头线：将各项水头沿程变化的情况用几何的方法表示出来。理想流体恒定元流的总水头线是水平的。（1 分）3.有旋流动、无旋流动有旋流动：流体微团的旋转角速度不等于零的流动称为有旋流动。（2 分）无旋流动：流体微团的旋转角速度等于零的流动称为无旋流动。（2 分）4.流动相似条件（6 分）答：1）有相同的微分方程（2 分）2）单值条件相似（2 分）3）由单值条件中的物理量的相似准则数相等1、 什么是连续介质假设？引入的意义是什么？ 流体充满着一个空间时是不留任何空隙的，即把流体看作是自由介质。 意义：不必研究大量分子的瞬间运动状态，而只要描述流体宏观状态物理量，如密度、质量等。2、 何谓流体的压

13、缩性和膨胀性？如何度量？ 压缩性：温度不变的条件下，流体体积随压力变化而变化的性质。用体积压缩系数p表示，单位Pa-1。 膨胀性：压力不变的条件下，流体体积随温度变化而变化的性质。用体积膨胀系数t表示，单位K-1。3、 何谓流体的粘性，如何度量粘性大小，与温度关系？ 流体所具有的阻碍流体流动，即阻碍流体质点间相对运动的性质称为粘滞性，简称粘性。用粘度来表示，单位NS/m2或PaS。 液体粘度随温度的升高而减小，气体粘度随温度升高而增大。4、 作用在流体上的力怎样分类，如何表示？（1） 质量力：采用单位流体质量所受到的质量力f表示；（2） 表面力：常用单位面积上的表面力Pn表示，单位Pa。5.什

14、么情况下粘性应力为零？（1）静止流体 （2）理想流体1、流体静压力有哪些特性？怎样证明？（1）静压力沿作用面内法线方向，即垂直指向作用面。 证明：1流体静止时只有法向力没有切向力，静压力只能沿法线方向； 2流体不能承受拉力，只能承受压力；所以，静压力唯一可能的方向就是内法线方向。（2）静止流体中任何一点上各个方向静压力大小相等，与作用方向无关。证明：2、静力学基本方程式的意义和使用范围？ 静力学基本方程式:Z+=C 或 Z1+=Z2+（1） 几何意义：静止流体中测压管水头为常数 物理意义：静止流体中总比能为常数（2） 使用范围：重力作用下静止的均质流体3、等压面及其特性如何？ 在充满平衡流体的

15、空间里，静压力相等的各点组成的平面称为等压面。 性质：静止流体中，等压力与质量力相互垂直。4、静力学基本公式说明哪些问题？它的适用条件是什么？ （1）表明：1重力作用下均质流体内部静压力与深度h呈线性关系； 2静止流体内部任意点的静压力由液面上静压力P0和液柱形成静压力 两部分组成，深度h相同的点静压力相等。 3静止流体边界上压力的变化将均匀的传递到流体中每一点（帕斯卡定律）。（2）适用条件：绝对静止和相对静止。5、绝对压力、表压和真空度的意义及其相互关系如何？绝对压力：以物理真空为零点的标准称为绝对标准，按照绝对标准计量的压力称为绝对压力，用Pab表示。表压：以当地大气压为零点的标准称为相对

16、标准，按照相对标准计量的压力称为相对压力，用PM表示。绝对压力大于当地大气压力时，相对压力大于零，称为表压。真空度：绝对压力小于当地大气压力时，相对压力小于零，称为真空压力或真空度。关系：表压是绝对压力比当地大气压力大多少，真空度是绝对压力比当地大气压力小多少。6、液式测压计水力原理是什么？工作液的选择与量程、精度关系？ （1）原理：采用等压面法，即静止的、相互连通的同种液体，同一高度压力相等。 （2）关系：工作液密度越大，量程越大，精度越低。7、何谓相对静止流体，与绝对静止流体有什么共性？ 流体整体对地球有相对运动，但是流体质点之间没有相对运动，称为相对静止； 流体整体对地球没有相对运动，称

17、为绝对静止。 共性：流体质点间都没有相对运动的状态。1、 何谓压力中心？ 总压力的作用点称为压力中心。2、 何谓压力体？确定压力体的方法与步骤？ 压力体：是由受力曲面、液体表面（或其延长线）以及两者之间的铅垂面所围成的封闭体积。 步骤：（1）将受力曲面根据具体情况分成若干段 （2）找出各段的等效自由面 （3）画出每一段的压力体并确定虚实 （4）根据虚实相抵原则将各段压力体合成，得到最终压力体。10、潜体和浮体平衡条件？（略）1、描述流动的拉格朗日法和欧拉法有什么区别？为什么常用欧拉法？ 拉格朗日法是从分析单个流体质点的运动着手，来描述整个流体的流动。它着眼流体质点，设法描述单个流体质点的运动过

18、程，研究流体质点的速度、加速度、密度、压力等参数随时间变化规律，以及相邻流体质点之间这些参数的变化规律。 欧拉法是从分析流体所占据的空间中各固定点处质点运动着手，来研究这个流体的流动。它着眼的不是流体质点，而是空间点，即设法描述出空间点处质点的运动参数，如速度和加速度随时间变化的规律，以及相邻空间点之间这些参数的变化规律。 由于欧拉法只需要研究描述流体运动的物理量在空间的分布函数，这样便可以运用数学分析理论和场论的方法来研究流场，在数学上欧拉法要比拉格朗日法方便的多。2、欧拉法中加速度如何表示？什么是当地加速度和迁移加速度？ 欧拉法中加速度：a=+ 或 a=+（ 表示在同一空间点上由于流动的不

19、稳定性引起的加速度，称为当地加速度，或时变加速度。 表示同一时刻由于流动的不均匀性引起的加速度，称为前移加速度，或位变加速度。3、为什么要对流动进行分类？通常根据什么将流动分为稳定流和不稳定流？ 针对不同的流动有不同的研究方法，所以要对流体流动进行分类。 根据流动状态，将流动分为稳定流和不稳定流。4、什么是迹线、流线、流束、有效断面、平均流速和流量？ 迹线：流体质点在不时刻的运动轨迹称为迹线。 流线：用来描述流场中各点流动方向的曲线，即矢量场的矢量线。 流束：充满流管内部的流体的集合称为流束。 有效断面：流束或总流上垂直于流线的断面，称为有效断面。 平均流速：有效断面上速度的平均值。 流量：单

20、位时间内流经有效断面的流利量，称为流量。5、流线有何特点？它与迹线有何区别？ 特点：（1）流线不能相交，但流线可以相切； （2）流线在驻点（=0）或奇点（）处可以相交； （3）稳定流动时流线的形状和位置不随时间变化，迹线与流线重合；（4）不稳定流动，如果不稳定仅仅是由速度的大小随时间变化引起的，则流线形状和位置不随时间变化，迹线与流线重合；如果不稳定是由速度的方向随时间变化引起的， 则流线的形状和位置随时间变化，迹线不会与流线重合。（5）流线疏密程度反映出流速的大小。流线密的地方速度大，流线疏的地方速度小。 区别：（1）稳定流动时流线的形状和位置不随时间变化，迹线与流线重合；（2）不稳定流动，

21、如果不稳定仅仅是由速度的大小随时间变化引起的，则流线形状和位置不随时间变化，迹线与流线重合；如果不稳定是由速度的方向随时间变化引起的， 则流线的形状和位置随时间变化，迹线不会与流线重合。6、质量流量和体积流量之间有何关系？常用单位是什么？ 质量流量：单位时间内流经有效断面的流体质量，用Qm表示，单位Kg/s。 体积流量：单位时间内流经有效断面的流体体积，用Q表示，单位m3/s。 关系：Qm=7、连续性方程的物理意义是什么？ 一元稳定流动的连续性方程：（1） 一个进口和一个出口：沿一元稳定流动的流体质量流量不变；（2） 多个进出口：稳定流动中，流入与流出控制体的流量代数和为零。空间运动的连续性方

22、程： 按照质量守恒定律，净流量与控制体内流体质量的变化值的和为零。3、何谓缓变流？如何引入概念？ 缓变流是指流线之间夹角比较小和流线曲率半径比较大的流动。4、应用实际流体总流伯努利方程应注意哪些问题？ （1）实际流体总流伯努利方程不是对任何流动都适用，必须注意适用条件； （2）方程中位置水头是相对比较而言，只要求基准面是水平面就可以，通常选取较低水平面为基准面，使方程位置水头一个为零，另一个为正值； （3）选取断面时，尽可能使两个断面只包含一个未知数，但两个断面的平均流速可以通过连续性方程求得，只知道一个流速，就能求出另一个流速； （4）两个断面所用压力标准必须一致，一般多用表压； （5）方程

23、中动能修正系数a可以近似取1。5、常用的节流式流量计有哪些，其理论依据是什么？ （1）常用的节流式流量计：孔板、喷嘴、文丘利管 （2）原理：当管路中液体流经节流装置时，液流断面收缩，在收缩断面处流速增加，压力降低，使节流装置前后产生压差。在选择一定节流装置情况下，流量越大，节流装置前后压差越大，因而可以通过测量压差来计算流量大小。6、何谓水头线和水力坡度？ （1）水头线：把各种水头沿流程以曲线的的形式描绘出来。位置水头的连线就是位置水头线，压力水头加在位置水头之上，其顶点的连线是测压管水头线；测压管水头线加上流速水头，其顶点的连线就是总水头线。 （2）水力坡度：沿流程单位管长上的水头损失称为水

24、力坡度，用i表示，i=7、测速管基本原理 弯成直角的玻璃管一端开口面向来流，另一端垂直向上，管内液面上升到高出河面h，水中A端距离水面H。A端形成一驻点，驻点处压力称为驻点压力或总压力，它应等于玻璃管内液柱高度乘以液体密度和重力加速度，即。另一方面，驻点A上游的B点未受测压管影响，且和A位于同一水平线上，应有V=8、何谓泵的扬程、排量？泵的扬程和功率有何关系？ 泵使单位重力液体增加的能量通常称为泵的扬程，用H表示。通过泵的流量称为泵的排量。泵在单位时间内对液流所做的功（或加给液流的能量）叫做泵的输出功率，也称为泵的有效功率，用N泵表示，N泵=。9、 何为动力相似？举出两三个常用的相似准数及其物

25、理意义。答：动力相似是指原型与模型中对应点处所受同名力方向相同，大小成比例。 雷诺数：粘性力起主导作用的流动，如完全封闭的流动，无自由表面的流动。雷诺数表达了模型和原型对应点处惯性力和粘性力之比。弗汝德数：重力起主导作用的流动，如自由表面流，明渠流。弗汝德数表示惯性力和重力之比。 ( 或欧拉数：压力起主导作用的流动，如淹没在流体中的物体表面上的压力或压强分布时，欧拉数表示压力与惯性力之比。 ) 10、写出牛顿内摩擦定律的内容及对应的数学表达式。牛顿内摩擦定律指出，流层间内摩擦力T的大小与流体的性质有关，与流速梯度du/dy和接触面积A成正比，而与接触面上压力无关。即：其中，是与流体的种类、温度

26、有关的系数，称为动力粘性系数，即粘度。该定律适用于牛顿流体做层流运动的情况。11、什么是层流？什么是湍流？怎么判断层流和湍流？层流和湍流的沿程损失和速度什么关系？层流：当流速较小时，流层与流层之间互不干扰，互不掺混。湍流：当流速较大时，流层与流层之间相互掺混，流体质点的流动处于完全无规则的乱流状态。区分层流和湍流的是雷诺数，雷诺数大于2000属于湍流，雷诺数小于等于2000属于层流。层流时沿程损失与速度的一次放成正比，湍流时沿程损失与速度的1.75至2此方成正比。13、势函数有哪些性质？流函数有哪些性质？势函数：1） 无旋必等势。2） 速度在某一方向的分量等于速度势函数在这个方向的偏导数。3）

27、 速度势函数是一个调和函数。4） 任意曲线上的速度环量等于曲线两端点上速度势函数 值之差。而与曲线的形状无关5） 等势面与流线垂直。流函数:1） 不可压缩流体平面流动，流函数永远满足连续性方程。2） 对于不可压缩流体的平面势流，流函数也是调和函数。3） 平面流动中，通过两条流线间任一曲线单位厚度的体积流量等于两条流线的流函数之差。14、管嘴出流比孔口出流的阻力增加了，在相同作用水头和孔径的情况下为何流量却增大了？这是由于所取出口断面不同，孔口取在收缩断面，其除压强为大气压；而管嘴出口在收缩断面之后，由于流体带走一部分气体，形成负压，这就造成1断面和C断面间比孔口增大了一个压头差，当然流速和流量就比孔口增大了。15、串联管路和并联管路各有何特点？串联管路 定义：由不同管径的管道依次连接而成的管路。 特点a、各联结点（节点）处流量出入平衡，即进入节点的总流量等于流出节点的总流量。 其中，进为正，出为负，它反映了连续性原理。 b、全线水头损失为各分段水头损失之和，即： 它反映了能量守恒原理。2、并联管路 定义：两条以上的管路在同一处分离，以后又在同一处汇合，这样的组合管道，叫并联管道（路）。 水力特征：a、进入各并联管的总流量等于流出各并联管的总流量之和，即 b、不同并联管段AB，单位重量液体的能量损失相同，即：