流体力学基础复习关键概念解析
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更新于2024-07-07
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"材料工程基础复习测试题.doc"
这篇文档主要涵盖了材料工程基础中的流体力学部分,包括流体静力学和流体动力学的知识点。以下是对这些内容的详细解释:
1. 流体力学中的力:作用在流体上的力主要分为压力力、表面张力和质量力。压力力是由于流体内部各质点之间的相互作用而产生的,表面张力是流体表面分子间的相互吸引力,质量力则是由重力或离心力等引起的。
2. 流体力学的主要力学模型:理想流体模型、实际流体模型(考虑粘性)和连续介质模型。理想流体假设没有粘性,实际流体则考虑了粘性和压缩性。
3. 单位质量力:在流体力学中,单位质量力指的是单位质量的流体所受到的力,选项C正确。
4. 理想流体与实际流体的区别:理想流体假设无粘性,而实际流体则有粘性,因此选项A是它们的主要区别。
5. 流体粘滞性:粘滞性是流体抵抗内部层间滑动的性质。牛顿内摩擦定律(又称斯托克斯定律)描述了剪切应力与速度梯度之间的线性关系,例如水和空气是牛顿流体,而塑料熔体、血液等是非牛顿流体。
6. 静止流体中的压强:绝对压强为零时的状态被称为绝对真空。压强有两种计算基准,即绝对压强和相对压强。一个标准大气压等于101.325kPa,约等于760mmHg。
7. 压强的单位:压强可以表示为力/面积,其SI制单位是帕斯卡(Pa)。液柱高度表示的压强单位有毫米汞柱(mmHg)和米水柱(mH2O)。
8. 静止液体的流体静压强:同一点各个方向的流体静压强数值相等,这是静压强的一个基本特性,选项A正确。
9. 压强关系图示:根据静压强原理,同一水平面上的压强相等,所以图中的关系应为[A] = [B],选项C正确。
10. 密闭容器内的压强计算:液面下4.2m处的测压管高度为2.2m,加上大气压(1个工程大气压相当于约10m水柱),容器内绝对压强是8m水柱,选项B正确。
11. 质量力与等压面的关系:在绝对静止的液体中,质量力(如重力)与等压面垂直,选项D正确。
12. 等压面的定义:在流体内,任何两点压强相等的表面被称为等压面。图b中,水平面A-A、B-B是等压面,因为它们处于同一水平高度;而C-C不是,因为它与液面不平行,不同高度处的压强不同。
13. 流体静压强特点:一是静压强随着深度线性增加,二是任意方向的静压强相等。流体静力学基本方程式是P + ρgh = constant,其中P是压强,ρ是流体密度,g是重力加速度,h是高度。
14. 流体流动分类:根据运动参数是否随时间变化,流体流动分为稳态流动和非稳态流动。
15. 流线和流场:流线是描述流体质点轨迹的线,不能相交(除驻点外),也不能是折线,因为流体质点不会瞬间改变方向,流线必须连续光滑。
这些是流体力学的基础概念,对于理解和解决材料工程中的相关问题至关重要。
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