《高等流体力学》复习题答案.doc

《高等流体力学》复习题 一、基本概念 什么是流体，什么是流体质点？ 答：在任何微小剪切应力作用下，都会发生连续不断变形的物质称为流体。 宏观无限小，微观无限大，由大量流体分子组成，能够反映流体运动状态的集合称为流体质点。 2 什么是流体粘性，静止的流体是否具有粘性，在一定压强条件下，水和空气的粘性随着温度的升高时如何变化的？ 答：流体的这种对于相邻两层流体间相对滑动速度抵抗的性质称为粘性。静止的流体具有粘性。在一定压强下，水的粘性随着温度的升高而减小，空气的粘性随着温度的升高而增大。 3.什么是连续介质模型？在流体力学中为什么要建立连续介质这一理论模型？ 答：认为流体内的每一点都被确定的流体质点所占据，其中并无间隙，于是流体的任一参数（密度、压力、速度等）都可表示为空间坐标和时间的连续函数，而且是连续可微函数，这就是流体连续介质假说，即流体连续介质模型。 建立“连续介质”模型，是对流体物质结构的简化，使在分析流体问题得到两大方便： 可以不考虑流体复杂的微观粒子运动，只考虑在外力作用下的微观运动； 能用数学分析的连续函数工具。 4．给出流体压缩性系数和膨胀性系数的定义及表达式。 答：压缩性系数：单位体积的相对减小所需的压强增值。 膨胀性系数：在一定压强下，单位温度升高所引起的液体体积的相对增加值。 5 简述系统与控制体的主要区别。 答：系统是一团流体质点的集合,它始终包含着相同的流体质点,而且具有确定的质量； 控制体是指流场中某一确定的空间区域,这个区域的周界称为控制面.控制体的形状和位置相对于所选定的坐标系统是固定不变的,它所包含的流体的量可能时刻改变. 6 流体静压强的特性是什么？绝对压强、计示压强（压力表表压）、真空及环境压强（一般为大气压）之间有什么关系？ 答：两个特性：1静压强方向永远沿着作用面内法线方向；2静止流体中任何一点上各个方向的静压强大小相等,与作用面方位无关。 7．什么是理想流体，正压流体，不可压缩流体？ 答：当流体物质的粘度较小，同时其内部运动的相对速度也不大，所产生的粘性应力比起其它类型的力来说可以忽略不计时，可把流体近似地看为是无粘性的，这样无粘性的流体称为理想流体。 内部任一点的压力只是密度的函数的流体，称为正压流体。 流体的体积或密度的相对变化量很小时，一般可以看成是不可压缩的，这种流体就被称为不可压缩流体。 8．什么是定常场；均匀场；并用数学形式表达。 答：如果一个场不随时间的变化而变化，则这个场就被称为定常场。 其数学表达式为： 如果一个场不随空间的变化而变化，即场中不显含空间坐标变量，则这个场就被称为均匀场。其数学表达式为： 9．分别用数学表达式给出拉格朗日法和欧拉法的流体加速度表达式。 答：拉格朗日法： （点） 欧拉法： （场） 10 流线和迹线有何区别，在什么条件下流流场中的流线和迹线重合？ 答：.流线是指某一特定时刻处与流速方向相切的曲线； 迹线是指某指定流体质点的运动轨迹； 在定常流中，两者重合。 11理想流体运动时有无切应力？粘性流体静止时有无切应力？静止时无切应力是否无粘性？为什么？ 答：理想流体运动时无切应力;粘性流体静止时无切应力。但是，静止时无切应力，而有粘性，因为粘性是流体的固有特性。 12 试述伯努利方程中各项的物理意义，并说明该方程的适用条件 答：Z为流场中该点的铅锤高度。 QUOTE 表示压力对单位体积重量流体所做的功， QUOTE 表示单位重量流体所具有的动能。 QUOTE 表示与流线相关的常数，即是说对于同一条流线来说， QUOTE 相同，而对于不同的流线， QUOTE 不同，而 QUOTE 表示流线族的参数。 此伯努利方程的适用条件为：（1）理想流体（2）外部质量力有势（3）流体正压（4）定常流动（5）沿流线积分 13流体有势运动指的是什么？什么是速度势函数？无旋运动与有势运动有何关系？ [答]： 如果流体运动是无旋的，则称此流体运动为有势运动。 对于无旋流动来说，其速度场 总可以由某个速度标量函数（场） 的速度梯度来表示，即 ，则这个标量函数（场） 称为速度场 的速度势函数。 无旋运动与有势运动的关系： 势流运动与无旋运动是等价的，即有势运动是无旋的，无旋运动的速度场等同于某个势函数的梯度场。 14 什么是流函数？存在流函数的流体具有什么特性？（什么样的流体具有流函数）？ 答： 1:由平面不可压缩流体的连续性知： 即 =0，即 + =0,我们设法找出这样一个可微的标量函数 （x，y，t），使得 = ，Uy=- .这时我们称标量函数 （x，y，t）