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1、名词解释和问答题一、 绪论1. 流动性：在微小剪力作用下，连续变形的特性。2. 连续介质假设：把流体当作是由密集质点构成的、内部无空隙的连续体来研究，这就是连续介质假设。连续介质：由密集质点构成的、内部无空隙的连续体。3. 表面力：通过直接接触，作用在所取流体表面上的力，简称面力。4. 质量力：作用在所取流体体积内每个质点上，大小与流体的质量成比例的力，又称体力。5. 惯性力：当液体由于受作用力作用使运动状态发生改变时，液体由于惯性对外界反抗的力。惯性：是物体保持原有运动状态的性质。6. 黏性：是流体在运动过程中抵抗剪切变形的能力，是产生机械能损失的根源。或，是流体的内摩擦特性。或，是相邻流层
2、在发生相对运动时产生内摩擦力的性质7. 理想流体：指无粘性，动力粘度或运动粘度的流体。8. 不可压缩流体：流体的每个质点在运动全过程中，密度不变化的流体。9. 动力黏度：是流体黏性大小的度量。10. 纯剪切的胡克定律：弹性体纯剪切时，剪应力与剪应变成正比。（1）什么是理想流体？为什么要引入理想流体的概念？简化流动分析。（2）试从力学分析的角度，比较流体与固体对外力抵抗能力的差别。固体大部分的力都能承受，而流体几乎不能承受拉力，静止的流体不能承受剪切力。二、流体静力学1. 真空度：指绝对压强不足当地大气压的差值，即相对压强的负值。2. 相对压强：以当地大气压为基准起算的压强。3. 绝对压强：以没
3、有气体分子存在的完全真空为基准起算的压强。4. 测压管水头：称为测压管水头，是单位重量流体具有的总势能。或位置高度(或 位置水头)与测压管高度(压强水头)之和。5. 帕斯卡原理：在平衡状态下，液体任一点压强的变化将等值地传到其他各点。6. 等压面：流体中压强相等的空间点构成的面(平面或曲面)。7. 阿基米德原理：液体作用于潜体（或浮体）上的总压力，只有铅垂向上的浮力，大小等于所排的液体重量，作用线通过潜体的几何中心。（1）简述静止流体中应力的特性。应力的方向沿作用面的内法线方向。静压强的大小与作用面方位无关。（2）何为压力体？压力体的作用是什么？如何确定压力体？积分 表示的几何体积称为压力体。
4、作用：用来计算作用在曲面上的静水总压力的竖直分力。压力体的界定方法是，设想取铅垂线沿曲面边缘平行移动一周，割出的以自由液面（或延伸面）为上底，曲面本身为下底的柱体就是压力体。（3）试述液体静力学基本方程及其各项的物理和几何意义？z为某点在基准面以上的高度，称为位置高度或位置水头；物理意义是单位重量液体具有的，相对于基准面的重力势能，简称位能。p/g=hp，hp称为测压管高度或压强水头；物理意义是单位重量液体具有的压强势能，简称压能。z+p/g称为测压管水头；物理意义是单位重量液体具有的总势能。流体静力学基本方程表示，静止液体中个点的测压管水头相等，测压管水头线是水平线，物理意义是静止液体中各点
5、单位重量液体具有的总势能相等。三、流体动力学1. 流线：表示某时刻流动方向的曲线，曲线上各质点的速度矢量都与该曲线相切。2. 迹线：流体质点在一段时间内的运动轨迹称为迹线。3. 水力坡度：粘性流体的总水头线沿程单调下降的快慢程度，亦即单位流程内的水头损失。4. 流管：在流场中任取不与流线重合的封闭曲线，在曲线上各点作流线，所构成的管状表面称为流管。流束：充满液体的流管称为流束。5. 过流断面：在流束上作出的与所有流线正交的横断面是过流断面(或称过水断面)。6. 恒定流：以时间为标准，若各空间点上的运动参数都不随时间变化，这样的流动是恒定流。7. 渐变流：即质点的迁移加速度很小的流动（或，流线近
6、似于平行直线的流动）。8. 均匀流：流体中质点的迁移（位变）加速度为零的流动。或均匀流是指流线是平行直线的流动。9. 断面平均流速：设想过流断面上流速v均匀分布，通过的流量等于实际流量，此流速定义为该断面的平均流速，即。10. 三元流动：各空间点上的运动参数是三个空间坐标的函数的流动。11. 二元流动：各空间点上的运动参数是两个空间坐标的函数的流动。或答：在空间上，运动参数只随两个空间坐标变化的流动。12. 动能修正系数：为修正以断面平均速度计算的动能与实际动能的差异而引入的修正系数。动量修正系数：为修正以断面平均速度计算的动量与实际动量的差异而引入的修正系数。13. 重量流量：单位时间内通过
7、某一过流断面的流体重量称为重量流量。14. 当地加速度：速度场随时间变化而引起的加速度，称为当地加速度或时变加速度。15. 迁移加速度：速度场随位置变化而引起的加速度，称为迁移加速度或位变加速度。（1）元流伯努利方程为，请说明该方程各项的物理意义。z为点在基准面以上的高度，称为位置高度或位置水头；物理意义是单位重量液体具有的，相对于基准面的重力势能，简称位能。p/g=hp，hp称为测压管高度或压强水头；物理意义是单位重量液体具有的压强势能，简称压能。z+p/g称为测压管水头；物理意义是单位重量液体具有的总势能。U2/2g是流速高度或速度水头；物理意义是单位重量流体具有的动能。三项之和是总水头；
8、物理意义是单位重量液体具有的机械能。元流伯努利方程表示，沿同一元流（沿同一直线）各断面的总水头相等，总水头线是水平线。（2）总流动量方程的应用条件是什么。恒定流动。不可压缩流体。所取过流断面为渐变流断面。（3）公式在静止液体中与在渐变流中使用的条件有何不同？（4）试简述总流伯努利方程为的适用条件。恒定流动。质量力只有重力。不可压缩流体。所取过流断面为渐变流断面。两断面间无分流和汇流。（5）试简述总流伯努利方程各项及方程的物理和几何意义。Z，总流过流断面上某点单位重量液体的位能，称为位置高度或位置水头。p/g=hp，总流过流断面上某点单位重量液体的压能，称为测压管高度或压强水头。z+p/g是过流
9、断面上单位重量流体的平均势能。V2/2g, 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。三项之和是过流断面上单位重量流体的平均机械能。（6）什么是流线?流线有哪些主要性质？流线与迹线有无重合的情况。流线表示某时刻流动方向的曲线，曲线上各质点的速度矢量都与该曲线相切。性质：一般情况下不相交，不能是折线，只能是光滑曲线或直线。恒定流时重合，非恒定流时，若流场速度方向不随时间变化也重合。（7）何谓渐变流？渐变流有哪些重要性质？引入渐变流的概念，对研究流体运动有何实际意义？渐变流，即质点的迁移加速度很小的流动（或，流线近似于平行直线的流
10、动）。性质：过流断面近于平面面上各点的速度方向近于平行。过流断面上的动压强与静压强分布规律相同。四、流动阻力和水头损失1. 紊流：流体质点的运动轨迹极不规则，各层质点相互掺混，这种流态称为紊流。2. 层流：流体呈层状流动，各层质点互不掺混，这种流态称为层流。3. 当量粗糙高度：工程上把直径相同，紊流粗糙区沿程摩阻系数值相等的人工粗糙管的粗糙突起高度，定义为这种管材的工业管道的当量粗糙高度。4. 水力半径：综合反映断面大小和几何形状对流动影响的特征长度。5. 湿周：过流断面上流体与固体接触的周界。6. 粘性底层：紧靠壁面存在一个粘性剪应力（或粘性力）起控制作用的薄层。7. 沿程水头损失：在边界沿
11、程不变的均匀流段，流体克服摩擦阻力做功而引起的水头损失。（1）流体在管道内流动产生的阻力可分为两类，是哪两类？它们分别由什么原因产生？沿程阻力（摩擦距离）和局部阻力。由于流体与器壁相摩擦而产生的阻力，称摩擦阻力。流体在流动过程中由于方向改变或速度改变以及经过管件而产生的阻力，称局部阻力。但一般来说，流体阻力是摩擦阻力的一种。（2）如何判别圆管和非圆管有压流中的流态？圆管用雷诺数判别 非圆管（3）简述尼古拉兹实验中沿程摩阻系数的变化规律。（4）试比较圆管层流和紊流水力特点（剪应力、流速分布、沿程水头损失、沿程摩阻系数）的差异。五、孔口管嘴出流、有压管流1. 长管：不计流速水头和局部水头损失的管道
12、，其全部作用水头都消耗于沿程水头损失。2. 短管：水头损失中，沿程水头损失和局部水头损失都占相当比重，两者都不可忽略的管道。3. 简单管道：沿程直径不变、流量也不变的管道。4. 水击：在有压管道中，由于某种原因使水流速度突然发生变化，同时引起压强大幅度波动的现象。5. 管嘴出流：在孔口上对接长度为34倍孔径的短管，水通过短管并在出口断面满管流出的水力现象称为管嘴出流。6. 孔口出流：容器壁上开孔，水经孔口流出的水力现象称为孔口出流。（1）孔口、管嘴出流和有压管流的水力特点有什么不同？由于孔口沿流动方向的边界长度很短，水头损失只有局部损失。管嘴出流虽有沿程损失，但与局部损失相比甚小可忽略不计，水
13、头损失仍只计局部损失。由于有压管流沿程具有一定的长度，其水头损失包括沿程损失和局部损失。（2）正常工作条件下，作用水头相同、面积也相同的孔口和圆柱形外管嘴，过流能力是否相同？原因何在？不同。比较孔口自由出流和管嘴出流，前者收缩断面在大气中，而后者的收缩断面为真空区，真空高度达作用水头的0.75倍，相当于把孔口出流的作用水头增大75%，使圆柱形外管嘴的流量比孔口流量大。（3）简述水击产生原因及防止水击危害的措施。有压管道内的流体流速突然发生变化，管内压强骤然上升。措施：控制流速；控制阀门关闭的时间。（4）简述工程中有压管路的水力计算主要有哪几种问题。虹吸管水力计算；水泵吸水管的水力计算；短管直径
14、计算。六、明渠流动1. 临界水深：在渠道形状、尺寸和流量一定的条件下，断面单位能量最小（）的明渠流对应的水深称为临界水深。2. 临界底坡：若正常水深正好等于该流量下的临界水深时相应的渠道底坡。3. 断面单位能量：相对于通过该断面最低点的基准面的机械能，又称断面比能。4. 水跃：是明渠水流从急流状态过渡到缓流状态时，水面骤然跃起的急变流现象。5. 水跌：是明渠水流从缓流状态过渡到急流状态时，水面急剧降落的急变流现象。6. 棱柱性渠道：断面形状、尺寸沿程不变的长直渠道。7. 水力最优断面：当渠道底坡、粗糙系数和面积一定，使流量最大，（或水力半径最大，即湿周最小）的断面形状。8. 明渠均匀流：流线是
15、平行直线的明渠水流。（1）明渠均匀流的形成条件和水力特征是什么。条件：水流必须是恒定的。流量沿程不变。长而直的棱柱形顺坡明渠，粗糙系数沿程不变。没有建筑物的局部干扰。（2）简述正常水深的影响因素？当其它条件不变时，仅增大底坡或粗糙系数时正常水深的变化情况如何。（3）简述临界水深的影响因素？当其它条件不变时，仅增大底坡或粗糙系数时临界水深的变化情况如何。（4）怎样从运动学角度和能量角度区分缓流和急流？有哪些判别方法。费劳德数Fr；临界水深；临界底泼（仅适用于明渠均匀流）七、堰流1. 堰流：明渠缓流因流动边界条件急剧变化（设置溢流堰或束窄通道宽度）而发生的明渠急变流现象，称为堰流。（1）堰流的是水
16、力特点是什么？（2）宽顶堰形成淹没溢流的必要和充分条件是什么？流量系数、淹没系数、收缩系数与哪些因素有关。必要条件hs0，充要条件是hs0.8Ho。流量系数m与行近流速的大小、表面张力有关。侧收缩系数与堰宽与渠宽的比值（Bb/）有关。八、渗流1. 渗透系数：是反映土壤和地下水性质综合影响渗流的系数。2. 完全井：井管贯穿整个含水层，井底直达不透水层的井。3. 自流井：含水层位于两个不透水层之间，顶面的压强大于大气压强，这样的含水层是承 压含水层，吸取承压地下水的井，称为承压井或自流井。4. 渗流模型：渗流区域边界条件保持不变，略去全部土颗粒，认为渗流区连续充满流体，而流量与实际渗流相同，压强、
17、渗流阻力也与实际渗流相同的替代流场。（1）简述达西定律与裘皮依公式的区别。渗流达西定律表示为:v=kJ,而裘皮幼公式可表示为:u=v=kJ,裘皮幼公式表明渐变渗流中平均流速与点流速是相等的，即渗流的过流断面流速分布为矩形。渗流达西定律与裘皮幼公式都适用于渗流层流。（2）何谓渗流模型？渗流模型与实际渗流相比较有何区别？渗流模型是渗流区域（流体和孔隙介质所占据的空间）的边界条件保持不变，略去全部土颗粒，认为渗流区连续充满流体，而流量与实际渗流相同，压强和渗流阻力也与实际渗流相同的替代流场。（3）渗透系数k值与哪些因素有关？如何确定？影响渗透系数大小的因素很多，主要取决于土体颗粒的形状、大小、不均匀
18、系数和水的粘滞性等，要建立计算渗透系数k的精确理论公式比较困难，通常可通过试验方法，包括实验室测定法和现场测定法或经验估算法来确定k值。九、量纲分析和相似原理1. 基本量纲：根据物理量量纲之间的关系，无任何联系的、相互独立的量纲称为基本量纲。2. 量纲：物理量的属性（类别）称为量纲或因次。3. 动力相似：两个流动相应点处质点受同名力作用，力的方向相同，大小成比例。4. 量纲和谐原理：凡正确反映客观规律的物理方程，其各项的量纲一定是一致的。（1） 流动相似的含义是什么？流动相似包括几何相似、运动相似和动力相似。（2） 何谓相似准则？模型实验怎样选择相似准则？要使两个流动动力相似，前面定义的各项比尺须符合一定的约束关系，这种约束关系称为相似准则。
