水力学简答题(1).doc

1. 简述连续介质模型假说。 答：流体的连续介质假说认为流体所占有的空间连续而无空隙地充满着流体质点，质点的尺度在微观上足够大，大到能包含大量的分子，使得在统计平均后能得到其物理量的确定值；而宏观行又足够小，远小于所研究问题的特征尺度，使其平均物理量可看成是连续的。 2. 试叙述气体和液体的粘性随温度的变化规律，并解释原因。 答：温度升高，液体的粘性降低，空气的粘性升高。粘性是分子间的吸引力和分子不规则的热运动产生动量交换的结果。对于液体，分子间距离小，内聚力是液体粘性的决定性因素。当温度升高，分子间距离增大，吸引力减小，因而液体的粘性降低。对于气体，气体分子间距离大，内聚力很小，所以粘度主要是由气体分子运动动量交换的结果所引起的。温度升高，分子运动加快，动量交换频繁，所以μ值增加。 3. 什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？ 答案：理想液体是指没有粘滞性的液体。实际液体都具有粘滞性，在液体流动中引起能量损失，给分析液体运动带来很大困难。为了简化液体运动的讨论，引入了理想液体的概念，分析其运动规律，再考虑粘滞性加以修正，可以得到实际水流运动规律，这是水力学中重要的研究方法。 4. 简述静压强的两个特性。 解：特征一静止流体不能承受切应力，也不能承受拉应力，只能承受压应力，即压强，压强的作用方向为作用面的内法线方向。 特征二静止流体中某一点的压强大小与压强作用的方向无关。 5. “均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？ 答：这种说法是错误的。均匀流不一定是恒定流。因均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变，而恒定流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。两者判别标准不同。 6. 试分析一渐缩管道内流体沿水流方向的测压管水头变化（假设水头损失可以忽略），并简述分析过程。（5分） 解：渐缩管道内流体沿水流方向，过流断面面积减小，根据连续性方程，过流断面的断面平均流速增大；根据恒定实际总流的伯努利方程，忽略水头损失时，过流断面的断面平均流速增大，则z p/g 减小，故测压管水头减小。 7. 实际流体总流的伯诺利方程表达式为是什么，其适用条件？ 实际流体总流的伯诺利方程表达式为： 其适用条件是：稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为渐变流动；研究的两个断面之间没有能量输入和输出，也没有流量输入和输出。 8. 简述描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法的区别？ 解：拉格朗日法和欧拉法描述流体最大的区别是研究对象的不同。拉格朗日法以研究流体各质点的运动过程作为基础，综合所有质点的运动，构成整个液体的运动。欧拉法着眼于流体经过流场（即充满运动流体的空间）中各空间点时的运动情况，并通过综合流场中所有被研究空间点上流体质点的运动要素（表征流体运动状态的物理量，如流速、加速度、压强等）及其变化规律，来获得整个流场的运动特性。 9. 根据均匀流的性质，判断均匀流中各过流断面的形状为曲面还是平面？各过流断面的断面平均流速是否相等？ 解：均匀流动中，沿流线方向流速矢量不变，即流速大小不变，方向不变，故流线是相互平行的直线，均匀流中各过流断面为平面。并且沿流线方向，过流断面上流速分布不变，故各过流断面的断面平均流速相等。 10. “均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？ 这种说法是错误的，均匀流不一定是恒定流。因均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变，而恒定流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。两者判别标准不同。 11. 雷诺数表示了惯性力和粘性力的比值，两个流动的雷诺数相等，表示两个流动的粘性力相似。 12. 弗劳德数表示了惯性力和重力的比值，两个流动的雷诺数相等，表示两个流动的重力力相似。 13. 欧拉数表示了惯性力和粘性力的比值，两个流动的欧拉数相等，表示两个流动的压力相似。 根据尼古拉兹实验，简单叙述沿程水头损失系数λ在不同流态的变化规律。 14. 如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？解：不是固定不变的。 通过对比流动的粘性底层厚度δ与管壁绝对粗糙度值Δ的大小进行判断 15. 分析局部水头损失产生的原因。 解 (a)任何断面形状的改变，都必将引起流速的重新分布，因而附加了流体间的相对运动和流体质点的急剧变形，结果导致质点间附加摩擦和相互撞击，使流体能量受到损失，液流中流速重新分布。 (b) 流速的重新分布，总是伴随有边界层分离和旋涡的形成，在旋涡区由于粘性的存在，便有摩擦的能量损失，在旋涡中粘性力作功。 (c)在旋涡区中，又有质点被主流所带走，即有动量交换，因而消耗运动流体的能量，流体质点的混掺引起的动量变化 16.试从水头损失的角度，分析“均匀流总水头线和测压管水头线是相互平行的直线”的原因。 答：均匀流沿水流长度方向，流体的速度大小和方向保持不变。无局部水头损失，均匀流只有沿程水头损失。均匀流各过流断面的断面平均流速相等，各断面的流速水头相等。因此，总水头线和测压管水头线是相互平行的直线。 16. 为什么谢才公式只适用于阻力平方区？ 答案：谢才公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式，自然界中明渠水流几乎都处于湍流阻力平方区，因此该公式只适用于湍流阻力平方区。