[2018年最新整理]2013年高等流体力学复习.doc

第一部分 基本概念及理论 什么是流体，流体质点？什么是理想流体？正压流体，不可压缩流体？ 什么是连续介质模型？流体力学中为什么要建立连续介质这一理论模型？ 什么是定常场；均匀场；并用数学形式表达。 分别用数学表达式给出拉格朗日法和欧拉法的流体加速度表达式。 理想流体运动时有无切应力？粘性流体静止时有无切应力？静止时无切应力是否无粘性？为什么？ 流体有势运动指的是什么？什么是速度势函数？无旋运动与有势运动有何关系？ 什么是流函数？存在流函数的流体具有什么特性？（什么样的流体具有流函数？） 平面流动中用复变位势描述的流体具有哪些条件（性质）？ 什么是第一粘性系数和第二粘性系数？在什么条件下可以不考虑第二粘性系数？Stokes假设的基本事实依据是什么？ 从运动学观点看流体与固体比较有什么不同？ 试述流体运动的Helmholts速度分解定律。 流体微团有哪些运动形式？它们的数学表达式是什么？ 描述流体运动的基本方法有哪两种？分别写出其描述流体运动的速度、加速度的表达式。 什么是随体导数（加速度）、局部导数（加速度）及位变导数（加速度）？分别说明，及的物理意义？ 什么是流体的速度梯度张量？试述其对称和反对称张量的物理意义。 流体应力张量的物理意义是什么？它有什么性质？ 某平面上的应力与应力张量有什么关系？的物理含义是什么？ 流体微团上受力形式有哪两种？它们各自用什么形式的物理量来表达？ 什么是广义的牛顿流体和非牛顿流体？ 试述广义牛顿内摩擦定律的物理意义及相应的数学表达式？ 在理想有势的流动假设条件下，绕流物体产生的升力主要受那些因素的影响，有何规律？ 什么是层流运动、紊流（湍流）运动和临界雷诺数？圆管中层流和紊流运动的速度分布规律是什么？ 流动相似的条件是什么？简述定理的内容。 流体的阻力可分为哪几种？管路中的阻力通常分为哪几种？ 试说明粘性流体流动的三个基本性质。与理想流体运动相比有何不同？ 使流体涡量产生变化的因素有哪些？其中哪些是流体运动的内在因素，哪些是外在因素？ 螺旋流、偶极子流和绕圆柱体有环流动分别由哪些基本势流叠加而成？ 试说明层流边界层和湍流边界层的速度分布特征。 试述雷诺应力的物理意义及其与分子粘性应力的异同。 边界层分离的概念和原因是什么？分离点处的流动特征是什么？ 试述平板湍流边界层的结构及其速度分布特征。 以圆柱绕流为例，简述卡门涡街现象，对涡街引发圆柱振动作简要说明。 简述湍流的特点，湍流模型的概念和主要分类。 什么是壁面函数？引入壁面函数的意义何在？ 粘性流动的动能方程中右边5项的物理意义依次为？ 在流场中出现扰动时，亚超音速气流和超音速气流的流动状态有何本质上的区别？ 第二部分 推导及计算题 第1章 练习题：1-5,1-15,1-17,1-23,1-26 第2章 练习题：2-1,2-6,2-10,2-17,2-20 第3章 练习题：3-5,3-11 第4章 练习题：4-1(1).(3), 4-3, 4-21 第7章 练习题：7-1, 7-4,7-16 第8章 练习题：8-2,8-10 第9章 练习题：9-1, 9-7, 9-11,9-13 第10章 练习题：10-4,10-8 第10章 练习题：10-4,10-8 第11章 练习题：10-4,10-8第三部分 补充推导及计算题 1.已知，求在点M（2，-1，1）处沿向量方向的方导数。 方向导数：；； = = 2.设流场的速度分布为：。求（1）当地加速度的表达式；（2）t=0时在点（1，1）处流体质点的加速度。 [解]：（1）局部加速度： = （2）质点的加速度： 3.在直角坐标系下，,求流线族和迹线族。 [解]：解:由速度场知其是二维流场，那么二维流线方程为： 即： 这里将t视为常数，于是有： 即： 亦即： 于是流线族方程为： 由二维的迹线方程得： 解得迹线族方程为： 4.有一个二维流动，假定流体是不可压缩流体，其速度分量为 试问：1）流动是否满足连续性方程；2）流动是否无旋？ [解]： 1）由题意得： ， 将上述结果带入二维不可压流动的连续性方程，得到： --= 0 故该流动满足连续性方程。 2）由题意得： 该流体流动的旋度为： 由题意知：该流体流动为二维流动，故Z方向上分量为0，将，带入上式，得：， 故该流体流动为无旋。 5.试推导理想流体平面二维运动的欧拉微分方程。 dx p x方向的合力： y方向的合力： 质 量 力：和 由牛顿第二定律：x方向 += 即： 同理y方向： 6.从不可压流动的N-S方程出发，推导出平板定常不可压二维层流的Prantl边界层方程 N-S方程： 根据边界层流动特点，对方程各项数量级的大小进行详细分析，可化简N-S方程 选择来流速