流体力学阻力与阻抗关系 流体力学中流动阻力和能量损失

1、造成流体流动水头损失的原因？

答：内因：实际流体具有黏性，产生速度梯度，从而导致黏滞力（即内摩檫力）的存在。

外因：流场中管壁粗糙程度（粗糙系数n）、或边界形状发生剧烈变化，或有局部障碍，这些因素对于阻力损失的影响体现在沿程阻力系数λ和局部阻力系数ζ中。

所以，流体黏性是造成流动水头损失的根本原因。

2、层流和湍流的判别准则——临界雷诺数

答：雷诺数：Re=ud/v=ρud/μ

层流：Re<2000 （注：有时也用2300作为分界点）

湍流：Re>2000 （2300）

3、圆管层流断面的切应力分布？

答：τ=1/2 ρgJr

4、圆管层流断面的流速分布？

答：u=ρgJ/4μ(r_0^2-r^2)

当r=0时，即在管轴上达到最大流速：u_max=ρgJ/4μ r_0^2

平均速度：u ̅=1/2 u_max。

5、湍流运动的特征？

答：湍流脉动。

6、湍流运动的阻力？

答：湍流的剪切应力由粘性切应力和惯性切应力构成：

τ=τ_1 τ_2

粘性切应力τ_1由时均流速相对运动而产生，符合牛顿内摩擦定律：τ_1=μ ¯du/dy

湍流惯性切应力又称为雷诺应力：τ_2=-ρ(u ́_x ) ̅(u ́_y ) ̅

7、湍流核心区流速分布？

答：湍流核心区流速分布为对数型流速分布：u=1/k √(τ_0/ρ) ln⁡y C。

8、沿程阻力系数与雷诺数Re、相对粗糙度k/d之间的关系？

答：层流区：λ=f_1 (Re) 临界区：λ=f_2 (Re) 湍流光滑区：λ=f_3 (Re) 湍流过渡区：λ=f_4 (Re，K⁄d) 湍流粗糙（阻力平方）区：λ=f_5 (K⁄d)。

9、水力半径R和当量直径d_e？

答：水力半径 R=A/x 当量直径d_e=4R。