2021年工程流体力学试题.docx
《2021年工程流体力学试题.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2021年工程流体力学试题.docx(12页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -工程流体力学试题90 下:1. 写出流线与迹线的定义,说明它们在什么条件下可以重合;94 上流线 p58 :在某一瞬时,该曲线上每一点的速度矢量总为在该点与曲线相切;流体质点运动的轨迹称为迹线;假如为定常流淌,积分后得到的流线与时间无关,流线的外形不变;任意流体质点必定沿某一确定的流线运动,其流线与迹线重合;2. 简述流体的连续介质假设(连续性假设)p4 ;在争论流体的运动时,只要所取的流体微团包含足够的分子,使各物理量的统计平均值有意义,就可以不考虑很多分子的瞬时状态,而只争论描述流体运动的宏观属性;就为说,可以不考
2、虑分子间存在的间隙,而把流体视为由很多连续分布的流体微团所组成的连续介质,这就为 * ;不考虑流体分子间存在的间隙,而把流体视为由很多连续分布的流体微团所组成的连续介质;所谓流体微团,指的为在微观上充分大(和分子运动的尺度相比),在宏观上充分小的和所争论的问题有关的特点尺寸相比,的分子团;3. 简述普朗特混合长度概念的引出及其物理意义;p110 在粘性流体的层流流淌中,除去流层之间相对滑移引起的摩擦切向应力v 之外,仍由于流体质点作复杂的无规律运动,在流层之间必定引起动量交换,增加能量缺失,从而显现紊流附加切向应力或脉动切向应力l;普朗特认为,与气体分子的运动要经过 一段自由行程相类似,某流体
3、微团在和其他流体微团碰撞前也要经过一段路程l ;此长度即为普朗特混合长度;l 与混合长度和时均速度梯度乘积的平方成正比;它的作用方向始终为在使速度分布更趋匀称的方向上;l 不为流体的属性,只打算于流体的密度.时均速度梯度和混合长度;4. 什么叫流函数,在什么条件下存在着流函数?流函数对于不行压缩粘性流体为否存在? 94 下p223 :不行压缩流体平面流淌的连续方程:vxv yxy平面流淌的流线微分方程:v x dyvy dx0由这两个方程可以引出一个描画流场的函数,它的微分形式为:ddxdy xyvy dxvx dy在流线上d=0 ,即 =常数,在每条流线上函数都有它的常数值,所以称为流函数;
4、存在条件:不行压缩流体的平面流淌(不治抱负或粘性,有旋或无旋);由于在引出这个概念时,没有涉及流体为粘性的仍为非粘性的,也没有涉及流体为有旋的仍为无旋的;物理意义: 平面流淌中流体间单位厚度通过的体积流量等于在两条流线上的流函数之差;第 1 页,共 12 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -(二维)平面流淌:流体质点在平行的平面上运动,而且全部这些平面的流淌状态都相同,可以只取一个平面;在某一时间内流体内微团为否旋转将流淌类型分为:有旋流淌:流体微团的旋转角速度不等于 0;无旋流淌:流体微团的旋转角速度为0;在无
5、旋流淌每一流体微团都满意以下条件:*涡流比:5. 什么叫流函数?流函数的存在为基于什么假设的结果?流函数对于不行压缩粘性流体为否存在?为什么?写出用流函数的速度表达式(直角坐标系中);94 上6. 在柴油机气缸内存在涡流比N 不等于 0 的涡流,那么它属于有旋流仍为无旋流,为什么?涡流比 =n D/n,用于表示气道形成进气涡流的才能;为评判气道旋流强度的无因次参数;nD 为风速仪测出的转速;n 为假想的发动机转速;本身并不代表气道形成旋流的才能, 它只为反映了结构尺寸肯定的风速仪置于规定的位置时,气缸内一部分气体的运动情形;其次用风速仪测量nD 时,受到很多因素的影响,因此它只具有相对比较的价
6、值;稳流实验台上测得的越高,就压缩终点燃烧室内的涡流也越强;7. 写出紊流运动中的时均速度表达式,说明脉动速度和瞬时速度之间的关系;在内燃机缸内流淌争论中如何应用它?在缸内.冷却水道.进排气道内流淌的争论中如何求时均速度? 94 下p109设作紊流运动的流体所在的管道中某点的瞬时轴向速度为vxi ,就在时间间隔t内 vxi 的平均值称为时均速度v x,即xtxiv1vdt t 0对于等截面流量不变的流淌来说,只要所取的时间间隔不过短,就时均速度为常数;显然瞬时速度vxi =v x +v x ; vx 为脉动速度, 即瞬时速度与时均速度之差,它的时均值为零;在发动机中,时间应与曲轴转角对应起来,
7、t, dt d,并且由于内燃机中的流淌都为瞬态的变化过程,不行取得过大;90:8. 说明温度对液体和气体粘性的影响及缘由,指出在压缩终了的发动机气缸内的空气粘度, 包括动力粘度和运动粘度提高了仍为降低了(与压缩前相比) ?94 下p11液体粘度随温度上升而减小,而气体粘度随温度上升而增大;液体分子间隙比气体小得多,分子间引力大得多,为液体粘性的主要因素;当温度上升时,分子间隙增大,吸引力减小,粘度降低;气体分子间引力微不足道,粘性的主要因素为气体分子作纷乱运动时不同流层间的能量交换;温度上升,就分子运动猛烈,动量交换越频繁,粘度也越大;第 2 页,共 12 页 - - - - - - - -
8、- -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -一般压强对流体粘度几乎没有影响,此时可认为粘度只与温度有关;但为在高压作用下,气体和液体的粘度均随压强的增高而增大;压缩终了气缸中空气的动力粘度增加,而运动粘度却下降,由于压缩过程中气体密度增加更快;*9. 说明伯努利方程 *的应用条件及物理意义;应用条件:不行压缩抱负流体在重力场中的定常流淌,同一条流线上不同的点;物理意义:沿流线单位质量流体的“压强势能+位势能 +动能 =常数”或“压强水头+位置水头 +速度水头 =常数,总水头线为平行于基准线的水平线;”( p215 另一种说法:对于有旋流 动,沿同一条流线单
9、位质量流体的位势能.压强势能和动能的总和保持不变;对于无旋流淌,在整个流场中总机械能保持不变)10. 在一元等熵定常的空气流淌中,试证明*(空气 k=1.4);可压缩流体一元定常等熵流淌物理意义:*11. 在发动机气缸中, 涡流比为 N(N0)的运动为有旋流仍为无旋流, 为什么?12. 说明流体运动为 2 =0 的物理条件;为势函数, 速度势函数对三个坐标的偏导数等于速度在三个坐标轴的重量;* 不行压缩流体 2 =0 拉普拉斯方程 不行压缩流体的平面流存在流函数不行压缩流体的有势流淌 平面无旋流 ,速度势满意拉普拉斯方程平面上可将等势线和流线簇构成正交网络,称为流网;13. 雷诺数代表什么意义
10、? 94 上p88Re= vl/ =vl/ ;惯性力与粘滞力之比;二流淌的粘滞力作用相像,它们的雷诺数必定相等,这就为粘滞力相像准就,或雷诺准就;雷诺数为流体的密度.速度.粘度 和流道线性尺寸的无量纲综合量,为判别流体流淌状态的准就数;代入上下临界速度,可得上下临界雷诺数;上临界雷诺数在工程上没有实际意义,通常把下临界雷诺数作为判别层流和紊流的准就,而且一般取圆管的临界雷诺数为2000;14. 简述可压缩流体和不行压缩流体的性质,说明在内燃机的各部分(包括进排气管道内及气缸内)气体流淌的争论中,哪些可处理为不行压缩流体,哪些必需处理为可压缩流体,为什么?94 上00000p10流体的压缩性为流
11、体的基本属性,任何流体都为可压缩的,只为可压缩程度不 同而已;随着压强增高,体积缩小;随着温度上升,体积膨胀;这就为流体的压缩性和膨胀性;工程实际问题中为否考虑流体的可压缩性,要视详细情形而定;通常把液体视为不行压缩流体,就为忽视在一般工程中没有多大影响的微小的体积变化,而把液体的密度视为常量;但为水击现象.水下爆炸等例外;通常把气体视为可压缩流体,特殊在流速较高.压强变化较大的场合;反之可视为不行压缩流体;工程实际问题凡为可把其密度视为常数的或者流速不大,压强低的流体,都当作不行压缩流体来处理,否就作为可压缩流体,例如内燃机进排气管道中的压力波传播问题;但在研第 3 页,共 12 页 - -
12、 - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -究它们的流通才能时,又当作不行压缩流体;在争论气缸内运动时,也可把密度视为到处匀称,来争论缸内的涡流和挤流等问题,从而把空气当作不行压缩流体来处理;15. 如内燃机气缸内空气作涡流运动时具有切线速度V ,沿气缸半径 R 分布的特点为外低内高,且遵守V*R= 常数, 如下列图,说明这种涡流为什么类型的涡流?为什么? 94 上16. 简述卡门涡阶的产生过程及卡门涡阶流量计的工作原理(指流体力学方面) ;粘性流体以较大速度绕过圆柱体流淌时,在圆柱体的后半部分压强梯度较大,以至边界 层分别;当雷
13、诺数Re=60 时,形成几乎稳固的,非对称的,多少有些规章的,旋转方向相反的交替旋涡,称为卡门涡街;这两列旋转方向相反的旋涡周期性地匀称交替脱落,有肯定的脱落频率f=Sr*v/d ;Sr 为斯特劳哈尔数,在大雷诺数下,它近似等于常数0.21; 依据卡门涡街的性质可制成卡门涡街流量计;在管道内与流体流淌方向垂直的方向插入一根圆柱体验测杆,在验测杆下游产生卡门涡街;在Re=1000 到 1.5X10 5 范畴内, Sr 基本上等于常数,测得了旋涡的脱落频率,便可由上式求得流速,从而可确定管道内流体的流量;测定流量的问题归结为求卡门涡街脱落频率的问题;而频率的测量方法有热敏电阻丝法.超声波束法等;1
14、7. 在什么条件下,可把流体运动视为有势运动,用有势运动的观点分析流体的运动在教学上有何便利之处?18. 说明有旋流淌与无旋流淌的定义,说明在直喷式柴油机气缸内组织的涡流运动为有旋流仍为无旋流?94 下19.判定94 下1)只有定常运动流线才会与迹线重合2)不论抱负流体仍为粘性流体,涡管强度沿涡管保持不变3)不行压缩流体无旋流的流函数也满意拉普拉斯方程4)激波内的气体流淌不能再假设为连续介质流淌19. 试述两流淌现象在力学上的动力相像9291 下:1.同 22.同 8液体和气体的粘度随温度的变化趋势如何?为什么?内燃机气缸中气第 4 页,共 12 页 - - - - - - - - - -精品
15、word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -体的粘度在压缩过程中为如何变化的(包括动力粘度和运动粘度)?3.同74.同165.同17902. 如下列图, 为水平面内流场中的两条流线; 试证明 v 方向的总能量变化率表达式为: *3.粘性流体(粘性系数为) 在压力差作用下, 在两平板中流淌;雷诺数 Re2000, 几何尺寸如下列图, bh,假如可略去在侧面的粘性作用,试导出流速分布v=v( y).流量.壁面剪切力的表达式;4.气流在截面缓慢变化的管道内流淌,可近似认为气流沿管轴方向为一维定常等熵流淌;它听从关系式*;全面争论流速与截面积变化的关系;6.图中水箱的水位H
16、 0 保持不变;当连接水箱的管道出口端的闸门突然开放后,水即由静止转为流淌,并逐步达到恒定流淌;如不计流淌缺失和动能修正,确 定管中流速与时间的关系;已知非恒定流的能量方程为*1. 伯努利方程 :不行压缩抱负流体在重力场中的一维定常流淌的能量方程v 2/2+g*z+p/ =常数(沿同一流线积分而得);物理意义:不行压缩流体在重力场中作一维定常流淌时,沿流线单位质量流体的动能.位势能.和压强势能之和为常数;对于单位重力的流体:v2/(2*g)+z+p/( *g)=H物理意义:不行压缩流体在重力场中作一维定常流淌时,沿流线单位重力流体的速度水头.位置水头.压强水头之和为常数,即总水头线为一平行于基
17、准线的水平线;2. 抱负流体运动微分方程:对于无旋流淌,得到欧拉积分:+PF+v 2/2=常数对于非粘性不行压缩流体或可压缩的正压流体,在有势的质量力作用下作定常无旋流淌时,第 5 页,共 12 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -流场中每一点的单位质量流体质量力的位势能.压强势能PF 和动能 v2/2 的总和保持不变,而这三种机械能可以相互转换;对于有旋流淌,沿某条流线积分,得伯努利积分;伯努利方程表示:对有旋流淌, 沿同一条流线单位质量流体的动能.位势能和压强势能之和为常数;对于无旋流淌,在整个流场中保持不变
18、;3. 正压流体 :流体可压缩,密度仅与压强有关;存在一个压强函数PF;常见正压流体:等温流淌的可压缩流体:PF+=R*T 1 *lnp等熵流淌的可压缩流体: PF=( /( -1)*(p/ )不行压缩流体 =常数 :PF=p/ ;4. 气体的一维流淌 略5. 流体运动的基本概念及基本方程流线 p58 :在某一瞬时,该曲线上的每一点的速度矢量总为在该点与曲线相切;流线的微分方程:p59( 3-11)流管.流束 p59 :在流场内作一本身不为流线又不相交的封闭曲线,通过这样的封闭曲线上的各点的流线所构成的管状表面成为流管;流管内部的流体成为流束;系统内流体所具有的某种物理量的总量对时间的随体导数
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2021 工程 流体力学 试题
限制150内