高等流体力学复习题

高等流体力学复习题高等流体力学复习题、基本概念I .什么是流体，什么是流体质点？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是如何变化的？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？4.给出流体压缩性系数和膨胀性系数的定义及表达式。5.简述系统与控制体的主要区别。6. 流体静压强的特性是什么？绝对压强Ps、计示压强（压力表表压）p、真空Pv及环境压强（一般为大气压）Pa之间有什么关系？7.什么是理想流体，正压流体，不可压缩流体？&什么是定常场，均匀场，并用数学形式表达。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。10流线和迹线有何区别，在什么条件下流场中的流线和迹线相重合？II .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？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？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？）15平面流动中用复变位势描述的流体具有哪些条件（性质）？17 什么是第一粘性系数和第二粘性系数？在什么条件下可以不考虑第二粘性系数？stokes假设的基本事实依据是什么？18 .为推出牛顿流体的本构方程，Skokes提出了3条基本假设，分为是什么？19 .作用在流体微团上的力分为那两种？表面应力j的两个下标分别表示？j的正负如何规定？20 从分子运动学观点看流体与固体比较有什么不同？21 .试述流体运动的Helmhottz速度分解定律并给出其表达式。22流体微团有哪些运动形式？它们的数学表达式是什么？12.试述伯努利方程Z匕V1g2g中各项的物理意义，并说明该方程的适用条件。16.伯努利方程ZV!g2gConst对于全流场均成立需要基于那些基本假设?v00,23.描述流体运动的基本方法有哪两种？分别写出其描述流体运动的速度、加速度的表达式。v0,及vv0的物理意义？什么是流体的速度梯度张量？试述其对称和反对称张量的物理意义。流体应力张量的物理意义是什么？它有什么性质？某平面上的应力与应力张量有什么关系？PmnPnm的物理含义是什么？流体微团上受力形式有哪两种？它们各自用什么形式的物理量来表达？什么是广义的牛顿流体和非牛顿流体？试述广义牛顿内摩擦定律的物理意义及相应的数学表达式？粘性流动和理想流动的壁面边界条件有何不同？vdu/p2v简述N-S方程是如何得到的，以不可压流动的N-S方程f2为例，说明其各项的dt物理意义。在理想有势的流动假设条件下，绕流物体产生的升力主要受那些因素的影响，有何规律？什么是层流运动、湍流运动、雷诺数和临界雷诺数？圆管中定常不可压层流和湍流运动的速度分布规律是什么？流动相似的条件是什么？简述定理的内容。什么是马赫数？其物理意义是什么？什么是雷诺数？其物理意义是什么？给出当量直径（水力直径）的表达式并说明各项的意义。流体的阻力可分为哪几种？管路中因阻力引起的损失通常分为哪几种？影响管路损失系数的主要因素有那些？何谓管道流动的水击现象，如何减轻水击造成的危害？怎样判断流动是否有旋，涡度与速度环量有何关系，流动是否有旋与流体质点的运动轨迹有关吗？试说明粘性流体流动的三个基本特征，它们与理想流体运动相比有何不同？什么是涡管？涡管模型的特点是什么？使流体涡量产生变化的因素有哪些？其中哪些是流体运动的内在因素，哪些是外在因素？螺旋流、偶极子流和绕圆柱体有环流动分别是由那些基本势流叠加而成？何谓空化现象？何谓空蚀现象？试说明层流边界层和湍流边界层的速度分布特征。分别给出不可压流动平板边界层的位移（排挤）厚度和动量损失厚度的表达式。试述雷诺应力UiUj的物理意义及其与分子粘性应力的异同。试述平板湍流边界层的结构及其速度分布特征。边界层理论的基本思想是什么？平板不可压定常层流边界层的厚度主要受那些因素的影响？2425262728293031333435363738394032414243444546474849505152什么是随体导数（加速度）、局部导数（加速度）及位变导数（加速度）？分别说明dvdt4。53边界层分离的概念和原因是什么？分离点处的流动特征是什么（用表达式）？54求解平板边界层动量积分方程时原则上需要补充那几个方程？55.以圆柱绕流为例，简述卡门涡街现象，并对涡街引发圆柱振动作简要说明。56.简述卡门涡街流量计测量流量的基本原理。57大涡模拟的基本思想是什么？58 .简述湍流的特点、湍流模型的概念和主要分类。59 什么是Prantl混合长度？雷诺应力的定义表达式是什么？雷诺应力有何特征？60什么是壁面函数？引入壁面函数的意义何在？DV2uvuvsuvuvu/$t”61粘性流动的动能方程fVTVpVpVT:中右边5项的物理意义依次dt2为？62 完整的CFD数学模型主要包括那些内容？63 利用CFD技术求解流动问题主要包括那三个环节？各环节主要完成那些工作？64为提高CFD计算的效率和精度，计算网格应具备那些特点。65给出速度矢量的随体导数表达式并说明各项的物理意义。66什么是声速，理想气体的声速大小与那些因素有关？67在流场中出现扰动时，亚声速气流和超声速气流的流动状态有何本质上的区别？68什么是压气机的喘振现象，喘振和旋转失速有何关系？69什么是压气机的堵塞现象，产生堵塞的原因是什么？70什么是喷管的壅塞的现象，为什么会出现这种现象？71.什么是激波，激波在什么条件下才会出现，激波通常分为那三种？72激波是压缩波还是膨胀波，激波前后的流动参数速度、压力和密度是如何变化的，激波前后的流动一般看作等熵过程还是绝热过程？、推导及证明1 根据质量守恒定律推导连续性方程。2根据动量定律推导出微分形式的运动方程。3试推导理想流体平面二维运动欧拉微分方程式。2 2-（）其中：（）44从N-S方程出发，试推导出Bernoulli公式V2一、2gC,其中表示流线。5试利用N-S方程证明不可压平面层流的流函数（x,y,z）满足：x4。x管内径d及管壁粗糙度k的函数，而且p与1成正比。试用因次分析方法证明pI12甘u,其dd2中k,Re为无因次系数。7. 从不可压流动的N-S方程出发，推导出平板定常不可压二维层流的Prantl边界层方程。&dX1xxyxdy1以平面二维问题为例，证明动量方程：XfxXXyyfydtxydtyyxy。yx9?如图所示，已知不可压射流初速为,流量为qv，平板向着射流以等速运动，试推导出平板运动所需要的功率N的表达式。10. 流体在弯曲的变截面细管中流动,该细管连续方程可写为A(Au)0ts式中U是沿管轴的速度，s是沿流动方向的微元弧长。11.写出理想不可压缩流体定常平面流动的动量方程(忽略质量力)，如果是密度分层流动，则流体密度可转换为速度u和V、流体密度为0的平面流动的动量方程。)u22(u14.证明对于理想流体，当质量力有势时有下式成立。6?进行圆管中流体摩擦试验时，发现圆管中沿轴向的压降p是流速U、密度、粘性系数管长I、设A为细管的横截面积，在A截面上流动参数均匀分布，试证明对将是x,y的函数。试证明如令U.oU，VjV式中0是一个参考密度，为常数，则上述方程12. 证明方程一ujijfj可化简为ij13. 对于不可压缩流体，证明速度矢量u禾口涡量矢量r之间有下述关系式成(UqV0r(x0,y0,z0,t)再求此加速度的拉格朗日描述；2t3t7已知流体质点的空间位置表示如下：xx,yyx(e1),zzx(e1)。求(1)速度的欧拉表示；(2)加速度的欧拉和拉格朗日表示；过点(1,1,1)的流线及t=0时在(x,y,z)=(1,1,1)处的流体质点的迹线；(4)散度、旋度及涡线；(5)应变率张量和旋转张量。&如图所示，一个圆柱形水箱放置在电梯中，水箱直径为D，水箱底面附近有一出水管，出水直径为d,水箱中自由面与出水管轴线间水深为h。当电梯以等加速度a垂直上升时打开出水管水龙头，试确定瞬15设某定常层流边界层外边界的流体速度分布为kx13，设3kxmf2，其中试证明边界层方程可转换为常微分方程ff二、计算题231. 已知xyyz求在点M(2,-1,1)处沿向量v2iv2jk方向的方向导数。2设流场的速度分布为：Ux4t22y2xyUy22x2。求xy(1)当地加速度的表达式；(2)t=0时在点(1,1)3在柱坐标系下，处流体质点的加速度。sinVrcos2r,Vrr0,求流线族。4?在直角坐标系下，0，求流线族和迹线族。5?在直角坐标系下，求流线族和迹线族。6.速度场用U2y1t昱描述，1t(1)求加速度的欧拉描述；(2)先求矢径表示式(3)求流线。y13。