质谱仪公式流体力学课后思考题

2020年10月6日发(作者：庾光先)

1、 比较拉格朗日法和欧拉法，两种方法及其数学表达
式有何不同
① 拉格朗日法 ——以研究单个液体质点的运动过程
作为基础，综合所有质点的运动，构成整个液体的运动。
x=x（a，b，c，t）
y=y（a，b，c，t）
z=z（a，b，c，d）
② 欧拉法——以考察不同液体质点通过固定的空间点
的运动情况作为基础，综合所有空间点上 的运动情况，构成
整个液体的运动。
Ux=Ux（x，y，z，t）
Uy=Uy（x，y，z，t）
Uz=Uz（x，y，z，t）
2、 恒定流和非 恒定流、均匀流和非均匀流、渐变流和
急变流，各种流动分类的原则是什么是举出具体的例子。
① 按运动要素是否随时间变化分为恒定流和非恒定流；
② 按流线是否为彼此平行的直线分为均匀流和非均匀流
③ 非均匀流又分为渐变流和急变流。
3、 能量损失有几种形式产生能量损失的物理原因是什么
① 沿程阻力损失和局部阻力损失；
② 物理原因：
产生损失的内因：粘滞性和惯性


产生损失的外因：固壁对流动的阻滞和扰动。
4、
作用
① 雷诺数为水流惯性力和粘滞力量级之比
② Re =。流体的流动型态与流体的流速、密度和粘
雷诺数有什么物理意义他为什么能起到判别流态的
度、流体流动的管径有关，由雷诺数的计算公式可以 看出，
它是上述诸因素的组合，故可以起到判别流态的作用。
5、 为何不能直接用临界速度作为判别流态（层流和紊
流）的标准
因为流态不仅和断面平均流速v有关，而且还和管径d、
流体的粘性和密度有关。
6、 在水箱侧壁上，在相同高度处开设孔径相同的孔口
和管嘴各一个，试比较两者的流速和流量的大小。
流速：孔口v=
v=
管嘴v
1
=
v
1
=
流量:孔口Q=
=.
管嘴Q
1
=
由于>，故Q
1
>Q
7、

，一般情况下α=，ξ=0，
，一般情况下α
1
=，ξ
1
=，
。故v> v
1
,μ为流量系数，μ==*
,μ
1
为流量系数, μ
1
==.
为什么淹没出流孔口计算不必校验是大孔还是小孔

孔口的作用水头是孔口上下游水 面的高差，且淹没出流孔
口断面上各点作用水头相同，因此淹没出流也就没有大小孔口
之分。
8、 试归纳短管、长管、孔口、管嘴出流，在流动特点、
计算任务、计算原则和方法等方面的异同点。
短管 长管 孔口
出流
流动
特点
计算
任务
计算
原则


根据基本关系式中的相互关系，已知某些量求
某个未知量。
连续性方程、能量方程、流动阻力及水头损失
规律



管嘴
出流

计算
方法

9、 为什么明渠均匀流必然是等流速又是等深流在哪些
边界条件下，才能形成明渠均匀流
① 作用 于水流的重力在水流方向的分力与水流的摩擦
阻力始终平衡，故为水体为等速流动；水深沿程不变，故为
等深流。
② 条件：粗糙系数及渠道底坡沿程不变，在渠道上没


有构筑物的棱柱形正坡渠段上，流量不随时间和空间变化，
水面下降志始终等于水头损失。
10、 为什么在逆坡、平坡渠道上不可能形成均匀流而在
正坡的棱柱形渠道上（Q，n和i不 变），水流总是趋于形成均
匀流水流在底坡有变化的正坡渠道上会产生什么结果
① 因为明渠 流是重力流，是依靠重力的分力来驱使水
流运动，所以要保证产生均匀流，必须要有作用力，而且保持不变。平坡和逆坡渠道中不可能产生均匀流。
② 因为正坡的棱柱形渠道上Q，n和i不变，正 好满足
了明渠均匀流水深沿程不变、渠道表面粗糙系数沿程不变、
水流应是恒定流的条件。
③ 产生明渠非均匀流
11、 何为渗流模型为什么要引入这一概念
① 渗流模型 ：是设想流体为连续性介质连续的充满渗
流的区的全部空间，包括土壤颗粒骨架所占据的空间；渗流的运动要素可作为渗流区全部空间的连续函数来研究。
② 因为液体在土壤中的运动时极不规则的 迂回曲折运
动，一般没有必要考察每一个空隙中的流动状况，主要是看
宏观的平均效果，故为了 研究方便用简化的渗流模型来代替
实际的渗流运动。
12、 渗流模型中所指的流速是什么流速与真实流速有什
么联系


① 渗流模型中所指的流速是渗流模型中过流断面面积
除以通过该断面面积的渗流量。
② 真实流速=渗流模型中的流速孔隙率
13、 达西定律的应用条件是什么
达西定律的适用范围：Re=<=1~10
14、 管路特性曲线与泵或风机特性曲线相交点有何含义
与N-Q及η- Q曲线的交点是何含义其功率，效率如何确定
① 交点：工况点；最大轴功率；最大效率
② 有效功率Ne=HeQ
③ 效率
轴功率N直接测得
15、 应用白金汉法进行因次分析的主要步骤有哪些
① 对于某个物理现象或过程，首先存在有n个变量互< br>为函数关系，并列出f(a
1
,a
2
, …a
n
)=0
② 依据依赖的定量，写出函数形式：п=（a，b，c…）
③ 由于为无因次，即它的因次为零。也可以用以下形
式来表示：
п=M
0
L
0
T
0
（1）
④ 现在假定п=ab
d
c
e
（2）
⑤ （2）式=（1）式，利用等式两边的因次必须相等求
得d、e
⑥ 写出最终表达式
16、 原型和模型中采用同一种流体，能否同时满足重力


相似和粘性力相似(P229)
不可以。如果同时满足则：λ
Re
=λFr
。若重力加速度为常量，
则

也就是说模型和原型的几何尺寸一样大，这般情况下失去
了模型的意义。
17、 几何相似、运动相似和动力相似三者之间的关系如
何
几何相似只有一个长度比尺，几何相似是力学相似的前提；
运动相似只
有一个速度比尺，运动相似是实验的目的；动力相似是运动相似的保
证。
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