热工基础 教学配套课件 张红霞 第03章流体动力学.pdfVIP

第三章 流体动力学 第三章 流体动力学 流体运动的研究方法 流体运动的基本概念 流体稳定流动总流的连续性方程 流体稳定流动总流的能量方程 流体流动的阻力和能量损失 管路水力计算基础 流体的出流和射流 流动边界层理论基础 流体的运动和变形联系在一起，情 况复杂，如何研究流体运动呢? 流场：流体质点运动的全部空间。 流场中充满流体质点 。 第一节 流体运动的研究方法 思路1：一辆行驶中的汽车，我们可以将它 看成质点，记录它在不同时刻的位置，从而 得到它的运动情况。对于每个流体质点我们 都可以用同样的方法，从而可以知道整个流 场的运动情况。 研究方法1： 拉格朗日法 一、拉格朗日法（随体法） • 从分析流场中单个流体质点着手，而后将所 有质点的运动综合起来研究整个流场运动的 研究方法。 这种方法用流体单个质点的各种参量从头到尾的 变化情况来描述整个流场中流体的运动情况。 就是用不同质点的运动参量随时间变化来描述整 个流体随时间的变化。 • 研究对象：流体内单个质点 • 研究参数：不同时间其位置、流速、压力的 变化 •思路2 • 银行中的监视器可以定点记录每天出入 的人员流动情况，给我们以启发，是否 也可以采用定点观察的方法研究流体的 运动呢？ 研究方法2： 欧拉法 二、欧拉法（局部法） • 是从分析流场中每一个空间点上流体质点的 运动着手，而后将所有空间点上的情况综合 起来研究流场中流体流动情况，即研究流体 质点在通过某一点空间点时,流动参数随时 间的变化规律从而研究整个流场空间流动参 数的变化情况。 • 研究对象：流体运动的空间 • 研究参数：速度、压强、密度、加速度等 欧拉法与拉格朗日法比较 1. 利用欧拉法得到的是场，便于采用场论 这一数学工具来研究； 2. 在数学上采用欧拉法比采用拉格朗日法 求解容易； 3. 在工程实际中，并不关心每一质点的来 龙去脉，通常采用欧拉法解决问题。 第二节 流体运动的基本概念 一、欧拉法研究流体运动的基本概念 流线 V 2 V1 2 3 V V 4 4 1 3 流线：在某一瞬时速度场中所作的曲 线，位于曲线上的每个质点在该瞬时的 速度矢量都与此线在该点相切。 流线的形状显示流体流速的方向，。流 线的疏密程度表示流体流速的大小。 流线的特性 • 一般情况流线不能相交和分支。只有在流 场中速度为零或无穷大的那些点，流线可 以相交。速度为零的点称驻点，速度为无 穷大的点称为奇点。 驻点 奇点 • 流线不能突然折转，只能平缓过渡。 元流与总流 •有效截面：流束中与各流线相垂直的横截面。 • 元流(微元流束) ：有效截面无穷小的流 束。 性质特点：其有效截面上各点的流动参数可认 为相同。 •总流：无限多元流组成的流束。 工程中的研究对象。 流量与平均流速 • 流量：单位时间内通过某一有效截面 的流体的量。 ， • 体积流量：q v •