高等流體力學復習題及答案1214

1、《高等流體力學高等流體力學》復習題復習題一、基本概念1什么是流體，什么是流體質(zhì)點？答：在任何微小剪切應(yīng)力作用下，都會發(fā)生連續(xù)不斷變形的物質(zhì)稱為流體。宏觀無限小，微觀無限大，由大量流體分子組成，能夠反映流體運動狀態(tài)的集合稱為流體質(zhì)點。2.什么事連續(xù)介質(zhì)模型？在流體力學中為什么要建立連續(xù)介質(zhì)這一理論模型？答：認為流體內(nèi)的每一點都被確定的流體質(zhì)點所占據(jù)，其中并無間隙，于是流體的任一參數(shù)（密度、壓力、速度等）都可表示為空間坐標和時間的連續(xù)函數(shù)，

2、?()xyzt???而且是連續(xù)可微函數(shù)，這就是流體連續(xù)介質(zhì)假說，即流體連續(xù)介質(zhì)模型。建立“連續(xù)介質(zhì)”模型，是對流體物質(zhì)結(jié)構(gòu)的簡化，使在分析流體問題得到兩大方便：第一、可以不考慮流體復雜的微觀粒子運動，只考慮在外力作用下的微觀運動；第二、能用數(shù)學分析的連續(xù)函數(shù)工具。3給出流體壓縮性系數(shù)和膨脹性系數(shù)的定義及表達式。答：壓縮性系數(shù)：單位體積的相對減小所需的壓強增值。()dd?????膨脹性系數(shù)：在一定壓強下，單位溫度升高所引起的液體體積的相對

3、增加值。()()vadVVdTddT?????4什么是理想流體，正壓流體，不可壓縮流體？答：當流體物質(zhì)的粘度較小，同時其內(nèi)部運動的相對速度也不大，所產(chǎn)生的粘性應(yīng)力比起其它類型的力來說可以忽略不計時，可把流體近似地看為是無粘性的，這樣無粘性的流體稱為理想流體。內(nèi)部任一點的壓力只是密度的函數(shù)的流體，稱為正壓流體。流體的體積或密度的相對變化量很小時，一般可以看成是不可壓縮的，這種流體就被稱為不可壓縮流體。5什么是定常場；均勻場；并用數(shù)學形式表

4、達。答：如果一個場不隨時間的變化而變化，則這個場就被稱為定常場。其數(shù)學表達式為：)(r???如果一個場不隨空間的變化而變化，即場中不顯含空間坐標變量，則這個場就被r稱為均勻場。其數(shù)學表達式為：)(t???6分別用數(shù)學表達式給出拉格朗日法和歐拉法的流體加速度表達式。答：拉格朗日法：（點）xxuat???yyuat???zzuat???[答]：第一粘性系數(shù)μ：反映了剪切變形對應(yīng)力張量的貢獻，因此稱為剪切變形粘性系數(shù)；第二粘性系數(shù)μ’：反映了

5、體變形對應(yīng)力張量的貢獻，因而稱為體變形粘性系數(shù)。對于不可壓縮流體，可不考慮第二粘性系數(shù)。Stokes假設(shè)的基本事實依據(jù)：平均法向正應(yīng)力就是壓力函數(shù)的負值，即體變形粘性系數(shù)。12作用在流體微團上的力分為哪兩種？表面應(yīng)力τij的兩個下標分別表示？τij的正負如何規(guī)定？答：作用在流體微團上的力分為體力和面力。τij兩下標：第一個字母表示應(yīng)力所在面的外法線方向，第二個字母表示應(yīng)力分量的方向。τij正負：應(yīng)力分量在作用面法線方向的分量稱為正應(yīng)力。

6、13從分子運動學觀點看流體與固體比較有什么不同？答：⑴若物質(zhì)分子的平均動能遠小于其結(jié)合能，即：12mv2＜＜ΔE，這時物質(zhì)分子間所形成的對偶結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定，分子間的運動被嚴格地限定在很小的范圍內(nèi)，物質(zhì)的分子只能在自己的平衡位置周圍運動。這時物質(zhì)表現(xiàn)為固態(tài)。⑵若物質(zhì)分子的平均動能遠大于其結(jié)合能，即：12mv2＞＞ΔE，物質(zhì)分子間幾乎不能形成任何對偶結(jié)構(gòu)，這時候，物質(zhì)表現(xiàn)為氣態(tài)。⑶若物質(zhì)分子的平均動能與其結(jié)合能大致相等，即：12mv2≈ΔE，

7、其分子間的對偶結(jié)構(gòu)不斷的遭到破壞，又不斷地形成新的對偶結(jié)構(gòu)。這時，物質(zhì)分子間不能形成固定的穩(wěn)定的對偶結(jié)構(gòu)，而表現(xiàn)出沒有固定明確形狀的也液態(tài)。14試述流體運動的Helmhottz速度分解定律并給出其表達式。答：流體微團一點的速度可分解為平均速度分量與轉(zhuǎn)動運動分量和變形運動分量之和，這稱為流體微團的Helmhottz速度分解定律。表達式：??rr0????δδω?????SVV15流體微團有哪些運動形式？它們的數(shù)學表達式是什么？答：。⑴平均

8、運動：??rr0????δδω?????SVV0VV???⑵轉(zhuǎn)動運動：；⑶變形運動：r??δω?V????0r21ω??r???S16什么是隨體導數(shù)（加速度）、局部導數(shù)（加速度）及位變導數(shù)（加速度）？答：隨機導數(shù)：流體質(zhì)點在其運動過程中的加速度所對應(yīng)的微商。局部導數(shù)：流體位置不變時的加速度所對應(yīng)的微商。位變導數(shù)：質(zhì)點位移所造成的加速度所對應(yīng)的微商。17什么是流體的速度梯度張量？試述其對稱和反對稱張量的物理意義。答：⑴對流體微團M，其中處