流体力学期末考试简答题

一、雷诺实验 雷诺揭示了重要的流体流动机理,即根据流速的大小,流体有两中不同的形 态.当流体流速较小时,流体质点只沿流动方向作一维的运动,与其周围的流体 间无宏观的混合即分层流动这种流动形态称层流或滞流.流体流速增大大某个值 后,流体质点除流动方向上的流动外,还向其它方向作随机的运动,即存在流体 质点的不规则的脉动,这种流体形态称湍流. 雷诺将一些影响流体流动形态的因素用 Re表示. Vc=Rec*μ/ρd Rec=Vcρd/μ=Vcd/v 二、尼古拉兹实验（内容意义） 什么是尼古拉兹实验: 尼古拉兹通过人工粗糙管流实验，确定出沿程阻力系数与雷诺数、相对粗糙度之间的关系，实验曲线被划分为5个区域，即1．层流区 2．临界过渡区3．紊流光滑区4．紊流过渡区5．紊流粗糙区（阻力平方区）。 意义：尼古拉兹实验比较完整地反映了沿程阻力系数λ的变化规律，揭露了影响λ变化的主要因素，它对λ和断面流速分布的测定，推导湍流的半经验公式提供了可靠的依据。 三、静止流体中应力特性描述说明 应力的方向沿作用面的内法线方向 2.静压强的大小与作用面方位无关 四、元流伯努利方程的物理意义和几何意义，1. 物理意义：式Z+Ρ/ρg+U2/2g=C中的前两项z p的物理意义说明分别是单位重量流体，具有的位能和压能，z+Ρ/ρg，是单位重量流体具有的总势能， u2/2g这是单位重量流体具有的动能。3项之和z+Ρ/ρg+U2/2g，是单位重量流体具有的机械能，式Z+Ρ/ρg+U2/2g=C，则表示无黏性流体的恒定流动，沿同一元，流单位重量流体的机械能守恒，伯努利方程又称为能量方程。 2. 几何意义，式Z+Ρ/ρg+U2/2g=C各项的几何意义是不同的几何高度，z是位置高度又称高度水头或位置水头，Ρ/ρg是测压管高度又称压强水头，两项之和Hp=Z+Ρ/ρg是测压管水头，U2/2g是流速高度又称速度水头，速度水头也能够直接测量，3项之和H=Z+Ρ/ρg+U2/2g，称为总水头，式Z+Ρ/ρg+U2/2g=C则表示无黏性流体的恒定流动，沿同一元流各断面的总水头相等，总水头线是水平线。

五、 总流伯努利方程的物理和几何意义，同元流伯努利方程类似不需详述，需注意的是方程的平均意义。 z—总流过流断面上某点，（所取计算点），单位重量流体的位能，位置高度或高度水头 Ρ/ρg--总流过流断面上某点（所取计算点）单位重量流体的压能，测压管高度或压强水头。 αv2/2g—总流过流断面上单位重量流体的平均动能，平均流速高度或速度水头。 Hw--总流两断面间单位重量流体平均的机械能损失。 因为索取过流断面是渐变流断面，面上各点的势能相等，即Z+Ρ/ρg是过流断面上单位重量流体的平均势能。而αv2/2g是过流断面上单位重量流体的平均动能故3项之和Z+Ρ/ρg+αv2/2g是过流断面上单位重量流体的平均机械能，是4-19是能量守恒原理的总流表达式 六、雷诺数的物理意义：关于雷诺数的物理意义如第五章，5.3所述，是以宏观特征量表征的、质点所受惯性力与黏性力之比。当ReRec时，流动受惯性作用控制流动，转变为紊流，正因为雷诺数表征了流态决定性因素的对比，具有普遍意义，所以牛顿流体圆管流的临界雷诺数

Re=2300。 七、层流：实验时保持水箱内水位恒定，稍许开启阀门B,使玻璃管内保持较低流速。再打开阀门D,颜色水经针管E流出。这时可见玻璃管内的颜色水成一条界限分明的纤流与周围清水不相混合。表明玻璃管中的水一层套着一层呈层状流动，各层质点互不掺混，这种流动状态称为层流。 八、湍流：逐渐开大阀门B，玻璃管内

流速增大到某一临界质v′c时，颜色水纤流出现抖动。再开大阀门B，颜色水纤流破散并与周围清水混合，使玻璃管的整个断面都带颜色。表明此时质点的运动轨迹极不规则，各层质点相互掺混，这种流动状态称为稳流或湍流。

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