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第一章 流体流动
问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件?
答1.假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。
质点是含有大量分子的流体微团,其尺寸远小于设备尺寸,但比起分子自由程却要大得多。
问题2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?
答2.前者描述同一质点在不同时刻的状态;后者描述空间任意定点的状态。
问题3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降?
答3.分子间的引力和分子的热运动。 通常气体的粘度随温度上升而增大,因为气体分子间距离较大,以分子的热运动为主;温度上升,热运动加剧,粘度上升。液体的粘度随温度增加而减小,因为液体分子间距离较小,以分子间的引力为主,温度上升,分子间的引力下降,粘度下降。
问题4. 静压强有什么特性?
答4. 静压强的特性: ①静止流体中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力;②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等;③压强各向传递。
问题5. 图示一玻璃容器内装有水,容器底面积为8×10-3m2,水和容器总重10N。
(1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向);
(2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少?哪一侧的压力大?为什么?
题5附图 题6附图
答5.1)图略,受力箭头垂直于壁面、上小下大。
2)内部压强p=ρgh=1000×9.81×0.5=4.91kPa;
外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa内部压强4.91kPa。
因为容器内壁给了流体向下的力,使内部压强大于外部压强。
问题6. 图示两密闭容器内盛有同种液体,各接一U形压差计,读数分别为R1、R2,两压差计间用一橡皮管相连接,现将容器A连同U形压差计一起向下移动一段距离,试问读数R1与R2有何变化?(说明理由)
答6.容器A的液体势能下降,使它与容器B的液体势能差减小,从而R2减小。R1不变,因为该U形管两边同时降低,势能差不变。
问题7. 为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好?
答7.由静力学方程可以导出Δp=H(ρ冷-ρ热)g,所以H增加,压差增加,拔风量大。
问题8. 什么叫均匀分布? 什么叫均匀流段?
答8.前者指速度分布大小均匀;后者指速度方向平行、无迁移加速度。
问题9. 伯努利方程的应用条件有哪些?
答9.重力场下、不可压缩、理想流体作定态流动,流体微元与其它微元或环境没有能量交换时,同一流线上的流体间能量的关系。
问题10. 如图所示,水从小管流至大管,当流量V、管径D、d及指示剂均相同时,试问水平放置时压差计读数R与垂直放置时读数R’的大小关系如何?为什么?.(可忽略粘性阻力损失)
答10.R=R’,因为U形管指示的是总势能差,与水平放还是垂直放没有关系。
题10附图 题11附图
问题11. 理想液体从高位槽经过等直径管流出。考虑A点压强与B点压强的关系,在下列三个关系中选择出正确的:
(1)pB pA
(2)pB = pA+ρgH
(3)pB pA
答11.选(1)pBpA;因为管道出口通大气,出口压力等于pA,而B处的位置比出口处高,所以,压力较低。
问题12. 层流与湍流的本质区别是什么?
答12.是否存在流体速度u、压强p的脉动性,即是否存在流体质点的脉动性。
问题13. 雷诺数的物理意义是什么?
答13.惯性力与粘性力之比。
问题14. 何谓泊谡叶方程? 其应用条件有哪些?
答14.△P=32μuL/d2 。不可压缩流体在直圆管中作定态层流流动时的阻力损失计算。
问题15. 何谓水力光滑管? 何谓完全湍流粗糙管?
答15.当壁面凸出物低于层流内层厚度,体现不出粗糙度过对阻力损失的影响时,称为水力光滑管。在Re很大,λ与Re无关的区域,称为完全湍流粗糙管。
问题16. 非圆形管的水力当量直径是如何定义的? 能否按uπde2 /4计算流量?
答16.定义为4A/Π。不能按该式计算流量。
问题17. 在满流的条件下,水在垂直直管中向下流动,对同一瞬时沿管长不同位子的速度而言,是否会因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度?
答17.因为质量守恒,直管内不同轴向位子的速度是一样的,不会因为重力而加快,重力只体现在压强的变化上。
问题18. 如附图所示管路,试问:
B阀不动(半开着),A阀由全开逐渐关小,则h1,h2
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