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1.2016级流体力学开放式考试题库


一类题,共 30 题 1. 牛顿内摩擦定律的内容是什么? 2. 流体粘性产生的原因及主要影响因素是什么? 3. 流体质点的含义? 4. 什么是连续介质模型? 5. 表面张力产生的原因是什么? 6. 等加速度直线水平运动容器中,流体等压面与运动方向的夹角大 小如何表示? 7. 什么是压力体,如何绘制? 8. 静止流体对平面的作用力如何描述? 9. 流线、迹线、脉线各有什么不同,流线方程表达形式是什么? 10. 体系与控制体的概念,二者有何不同? 11. 简述研究流体运动的两种方法及它们的不同。 12. 雷诺输运定理的具体表达式是什么,如何理解? 13. 随流导数的表达式及含义是什么? 14. 静止流体中曲面受力如何计算? 15. 请写出一维、定常、不可压、无粘流动伯努利方程的表示式,及 各项的含义。 16. 如何判断流体流动是否为不可压流动? 17. 流动状态分为哪两类,通过什么来判断(从物理含义上讲述) 。 18. 流动损失分为哪两类,产生的原因是什么? 19. 如何减少弯管、扩张管内的局部损失?

20. 串、并联管路计算时的特征是什么? 21. 壁面紊流流动的结构及流动特征是什么? 22. 水利光滑管和水利粗糙管的定义? 23. 管道的流通能力用什么来表征?非圆管道的流动雷诺数如何计 算? 24. 速度势函数存在的条件及和速度之间的表达式。 25. 流函数存在的条件及和速度之间的表达式。 26. 有旋流动与无旋流动的判定条件是什么?写出具体表达式。 27. 亥姆霍茨速度分解定理的内容是什么? 28. 雷诺应力包括什么,产生的原因是什么? 29. 附面层分离的条件是什么? 30. 附面层三种厚度的定义是什么? 二类题,共 25 题 1. 请推导随小车做加速运动时的等压面方程。 2. 请推导静止流体中的曲面受力。 3.请推导圆管内层流流动速度的计算公式。 5. 请推导随流导数的表达式。 6. 请推导伯努利方程的表达。 7. 请推导文特利流量计的原理。 8. 流体运动可以分解成几种形式?请分别推导线变形率和旋转速度 的表达式。 9. 请推导广义牛顿定律的表达式。

10. 粘性流体可能的无耗散运动是什么?请证明。 11. 推导和讲解雷诺输运定理表达公式。 12. 讲解突扩管道局部损失机理计算方法。 13. 请说明流函数的基本性质,并给予证明。 14. 请推导直角坐标系下微分形式的运动方程,并简化至欧拉方程, 再简化至欧拉静平衡方程。 15. 分析附面层分离现象,从方程和速度分布曲线性质分析、推导附 面层分离条件。 16. 请推导圆柱坐标系下的连续方程和粘性流体运动方程的微分形 式。 17. 请推导直角坐标系下粘性流体能量方程的微分形式,并说明各项 的物理含义。 18. 请查阅相关资料说明湍流模型的作用是什么?目前都有哪些湍 流模型,请至少说出 3 种,并比较其差异和不同? 19. 在进行流体力学实验时,沿程损失实验、伯努利方程实验等都需 要对当地压力进行测量。如果在测量过程中,测量系统(包括软管与 测量管)中如果出现气泡,会发生哪些现象?为什么? 20. 请简述虹吸式滴漏式咖啡机的工作原理,并画出结构示意图。 21. 请解释龙卷风形成的原因。 22. 从气动角度解释两栋高层间风速大的原因。 23. 请描述乒乓球上旋球表面压力分布并解释原因。 24. 从流体方程角度解释强风会导致玻璃破碎的原因。

25. 解释涡扇、涡喷和涡浆发动机推进效率差别?(推进效率定义为 推进功和机械能的比值) 三类题,共 22 题 1. 流体粘度的测量方法有两类,一种是直接测定法,借助于粘性流 体理论中的某一个基本公式,测量该公式中除粘度外的所有参数,从 而直接求出粘度;另一种是间接测定法如:利用仪器测定经过某一标 准孔口流出一定量流体所需时间, 然后利用仪器所特有的经验公式间 接的计算出流体的粘度。请按照上述两类方法,分别设计一种装置, 并给出其基本原理,结构简图,以及误差分析。 2. 设计一种实验装置,可以进行沿程损失系数和局部损失系数的测 量。 3. 根据伯努利方程,设计两种同文特利流量计不同结构形式的流量 计,并讲述其原理。 4. 有一单排叶轮,机匣不可拆解,请设计一种间接测量叶轮通道表 面力的方案。 5. 设计三种形式的微压计,给出结构原理图、加工安装方法、操作 步骤、误差分析以及测量原理; 6. 为超音速飞机设计一套风速管测速系统方案。 7. 推导圆柱表面压强与来流压强速度的关系式,并设计一种用来测 量直匀流速度、压强的试验方案、试验装置与数据处理方法。 8. 附面层流动的特点是什么?设计一种测量附面层速度分布和附面 层厚度的实验方案、原理图,并进行误差分析。

9. 现需要进行一台轴流压气机特性的测量,具体包括流量-压比以及 流量效率曲线,请设计详细具体的实验方案。压比 ? k* 和效率? 分别定 义为:
* 1. ? k ? P2* / P1*

2.

* ? ? (? k

(

k ?1 ) k

? 1) / (T2

*

T1*

? 1)

其中:P1* 、P2* 分别为压气机进口截面和出口截面的平均总压,T1* 、T2* 为压气机进口截面和出口截面的平均总温。 10. 齿轮泵是航空发动机滑油系统重要的功能部件之一。现需要测量 一台齿轮泵的工作特性,具体包括转速-效率曲线,以及高空性曲线。 请设计详细具体的实验方案。 11. 航空发动机停车之后的停放过程中,滑油箱中的滑油有时会由于 虹吸现象通过管路进入发动机。为了避免该现象的发生,发动机滑油 系统一般具有防虹吸功能,请解释虹吸现象产生的原因,并设计一种 防虹吸装置。 12. 试用势流函数法求解圆柱表面压力分布曲线, 同时采用三种 CFD 模型计算,具体为定常二维欧拉方程、定常二维 NS 方程、非定常二 维 NS 方程。分析相同条件下计算导致的流动特征差异的原因,同时 与势流函数法求解的压力表面分布曲线对比, 所有计算中要求保证雷 诺数小于 40,几何模型和边界条件自行设计。 13. 试用等角速度流体相对平衡原理设计一个转速测量装置,并详细 论述设计流程、考虑的误差因素、应用条件以及误差分析。 14. 请推导粘性熵形式的能量方程。

15. 请推导粘性焓形式的能量方程。 16. 请谈谈人类对湍流的认识以及目前研究湍流的主要手段、方法以 及研究现状; 17. 下图中纵坐标表示在相同雷诺数可压缩流动沿程损失系数与不可 压缩沿程损失系数之比,请讨论并分析其中沿程损失变化的内在原 因;

18. 一台发电机需要强迫通风冷却以保证设备安全,请设计一套装置 测量风冷电机的阻力特性; 19. 请简述三孔探针设计的基本原理,并设计一支可测量来流最大风 速 100m/s 的流场总压、静压以及气流方向,并给出设计、校准、测 量使用流程。 20. 简述航空领域附面层主被动控制的主要手段和研究进展; 21. 飞机穿越含有过冷水滴的云层时,飞机的迎风部位,如风挡、机 翼、尾翼、短舱的唇口、发动机的支板、帽罩等都可能发生结冰,当 温度相对较高(如 0℃至-5℃) ,并且液态水含量(一立方米空气中含 有的水的质量)相对较高时,撞击到部件表面(比如机翼)的水不能 立刻冻结,会形成一层薄薄的水膜,水膜的流速非常小。根据不可压 缩 N-S 方程, 推导此薄水膜的动量方程, 解出水膜流动速度的表达式,

并设计一种测量薄水膜流速和厚度的实验方案。 (假设水膜内流动为 定常,且为层流) 22. 阻力是物体在流体中相对运动所产生与相对运动方向相反的力。 在空气-水滴两相流中,水滴阻力系数定义为水滴所受到的阻力与气 流动压和迎风面积之比,即
Cd ? f

? aU 2
2

?(

D 2 ) 2

其中 f——水滴所受到的阻力
?(
D 2 ) 2 ——水滴的迎风面积

? aU 2 2

——气流动压

请设计测量水滴阻力系数的实验装置和实验方法。 给出详细的实验过 程和数据处理说明。


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