流体力学第1～5章思考题解答

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1、《工程流体力学》思考题解答第1章绪论1.1答：流体与固体相比，流体的抗剪切性能很差，静止的流体几乎不能承受任何微小的剪切力；在一般情况下，流体的抗压缩性能也不如固体的抗压缩性能强。液体与气体相比，液体的压缩性与膨胀性均很小，能够承受较大的外界压力，而气体由于压缩性和膨胀性都很大，所以气体不能承受较大的外界压力。气体受压时，变形通常会非常明显。1.2答：④1.3答：①1.4答：④1.5答：①1.6答：④1.7答：④1.8正确。1.9错误。1.10答：量纲：是物理量的物理属性，它是唯一的，不随人的主观意志而转移。而单位是物理量的度量标准，它是不唯一的，能够受到人们主观意志的影响。本题中，时间、

2、力、面积是量纲，牛顿、秒是单位。1.11基本，导出。1.12答：量纲的一致性原则。1.13答：若某一物理过程包含n+1个物理量（其中一个因变量，n个自变量），即：q=f(q1，q2，q3，…，qn)无量纲π数的具体组织步骤是：（1）找出与物理过程有关的n＋1个物理量，写成上面形式的函数关系式；（2）从中选取m个相互独立的基本物理量。对于不可压缩流体运动，通常取三个基本物理量，m=3。（3）基本物理量依次与其余物理量组成［（n＋1）－m］个无量纲π项：（1）…………式中ai、bi、ci为各π项的待定指数，由基本物理量所组成的无量纲数π1＝π2＝π3＝1。（4）满足π为无量纲项，求出各π项的指

3、数ai、bi、ci，代入上式中求得各π数；（5）将各π数代入描述该物理过程的方程式（1），整理得出函数关系式。第2章流体静力学基础思考题2.1答：C2.2答：D2.3答：不能认为压强是矢量，因为压强本身只是流体内部位置坐标点的函数，与从原点指向该点的方向转角没有关系。2.4答：测管1和测管2液面与容器中液面0-0不平齐。测管1液面比测管2液面要高，因为液体1的密度比液体2的密度要小。2.5答：两个底面上所受的静水总压力相同，而两个秤盘上所称得的重量不相同。这是因为两个容器内所盛液体的质量不相同，而秤盘上得到的重量取决于容器内液体的质量。（或两图的压力体不同。）2.6答：该浮力不会使圆柱绕轴

4、O转动。根据静水压强的垂直性可以知道，圆柱体上每一个点所受到的压强都垂直与该点并指向圆柱体的轴心，所以，不会对圆柱体产生任何转动的力矩作用。2.7答：原图：修改后图：第3章流体动力学基础3.1答：Lagrange方法以个别流体质点的运动作为观察对象，综合每个质点的运动来获得整个流体的运动规律，其函数表达式为个别质点运动的轨迹方程。Euler方法以流体运动所经过的空间点作为观察对象，观察同一时刻各固定空间点上流体质点的运动，综合不同时刻所有空间点的情况，构成整个流体运动。3.2答：流线是表示某一瞬时流动方向的曲线，该曲线上所有各点的流速矢量均与曲线相切。流线的性质：a.恒定流时，流线的形状和

5、位置不随时间而改变；b.恒定流时流体质点运动的迹线与流线重合；c.除特殊点外，流线不能相交；d.除特殊点外，流线是不发生转折的光滑曲线（或直线）。迹线是表示某一流体质点在运动过程中，不同时刻所流经的空间点的连线，即流体质点运动的轨迹线。3.3答：②3.4答：（1）是恒定流，其中I、III是均匀流，II是非均匀流。（2）非恒定流。（3）有关系。如果II段较长，则为渐变流；较短则为急变流。3.5答：与过流断面上流速分布是否均匀没有关系，存在非恒定均匀流和恒定急变流。3.6答：③3.7答：③3.8答：断面平均流速：断面各个点流速的平均值。采用一元流动分析法时必须引入此概念。3.9答：在同一过流断

6、面上，。3.10答：④3.11答：（1），从能量方程分析，，而，，则，且，所以（2），从能量方程分析，，而，，且，所以。（3）不一定。同样由能量方程分析，，式中，，且，，所以不一定小于。3.12答：读数不会改变。因为3.13答：将阀门开大时，A点处的流速加大，压强减小，出现负压，此时玻璃管中的水会提升一个高度，当阀门开大到一定程度时，提升的水柱高度会到达A点，则玻璃管中的水向上流动。3.14答：如果Q相等，则v一定相等。计算压强时，用公式：，由于各点的位置高度和水头损失不同，所以压强不相同。3.15答：③3.16答：3.17答：下降；上升、水平或下降。3.18答：⑴c受力最大，a受力最小。

7、⑵当时叶片受力最大。第4章流动阻力和水头损失4.1答：雷诺数的力学意义是表征流体质点所受的惯性力和粘滞力作用之比。如果流动平稳，没有任何扰动，涡体不易形成，则雷诺数虽然达到一定的数值，也不可能产生紊流，所以自层流转变为紊流时，上临界雷诺数极不稳定。反之，自紊流转变为层流时，只要雷诺数降低到一定数值，惯性力将不足以克服粘滞力，即使涡体存在，也不能掺入临层，所以不管有无扰动，下临界雷诺数都是比较稳定的。这正是雷诺数能够成为判