流体运动的基本概念和方程.pptVIP

* * * §3.5 系统与控制体 二、输运公式（续） 物理意义： 系统内部的某一物理量的时间变化率是由两部分组成，等于控制体内的该物理量的时间变化率加上单位时间内通过控制面的该物理量的净通量。 在定常流动条件下，整个系统内部的流体所具有的某种物理量的变化率只与通过控制面的流动有关，而不必知道系统内部流动的详细情况。 定常流动： §3.6 连续方程 一、连续方程（积分形式） 本质：质量守恒定律 单位质量 系统的质量 §3.6 连续方程 二、连续方程的其它形式 定常流动： 定常流动条件下，通过控制面的流体质量等于零 一维定常流： 不可压缩 一维定常流： 在定常流动条件下，通过流管的任意有效截面的质量流量是常量。 在定常流动条件下，通过流管的任意有效截面的体积流量是常量。 一、惯性坐标系中的动量方程（积分形式） 本质：动量定理－－动量定理的时间变化率等于外力的矢量和 动量定理 §3.7 动量方程与动量矩方程 单位质量 流体的动量 流体系统的动量 系统上外力的矢量和 §3.7 动量方程与动量矩方程 一、惯性坐标系中的动量方程（积分形式）（续） 定常流动的动量方程 定常流动条件下，控制体内质量力的主矢量与控制面上表面力的主矢量之和应等于单位时间内通过控制体表面的流体动量通量的主矢量。 二、惯性坐标系中的动量矩方程（积分形式） 本质：动量矩定理－－动量矩的时间变化率等于外力矩的矢量和 动量矩定理 §3.7 动量方程与动量矩方程 单位质量流体的动量矩 流体系统的动量矩 系统上外力矩的矢量和 二、惯性坐标系中的动量矩方程（积分形式）（续） 定常流动的动量矩方程 定常流动条件下，控制体内质量力矩的主矢量与控制面上表面力矩的主矢量之和应等于单位时间内通过控制体表面的流体动量矩通量的主矢量。 §3.7 动量方程与动量矩方程 三、旋转坐标系中的动量方程（积分形式） §3.7 动量方程与动量矩方程 由相对运动理论，在旋转坐标系中： 绝对加速度=相对加速度+牵连加速度+哥氏加速度 三、旋转坐标系中的动量方程（积分形式）（续） §3.7 动量方程与动量矩方程 动量的时间变化率 三、旋转坐标系中的动量方程（积分形式）（续） §3.7 动量方程与动量矩方程 动量的时间变化率 外力的矢量和 动量定理 四、旋转坐标系中的动量矩方程（积分形式） §3.7 动量方程与动量矩方程 动量矩的时间变化率 四、旋转坐标系中的动量矩方程（积分形式）（续） §3.7 动量方程与动量矩方程 动量矩的时间变化率 外力矩的矢量和 动量矩定理 五、定常管流的动量方程 §3.7 动量方程与动量矩方程 六、涡轮机械基本方程式 §3.7 动量方程与动量矩方程 一、能量方程（积分形式） 本质：能量守恒定理 §3.8 能量方程 单位质量流体的能量 流体系统的能量 单位时间质量力和表面力对系统所做的功 单位时间外界与系统交换的热量 定常流动 §3.8 能量方程 二、一维流动的能量方程 假设条件： (1)不考虑与外界的热量交换， (2)质量力仅有重力， 重力作功＝位势能 §3.8 能量方程 二、一维流动的能量方程（续） 管道内一维流动的能量方程 理想流体： 粘性流体： 管壁： 进、出截面： 定常流动条件下： §3.9 伯努利方程及其应用 一、伯努利方程 不可压缩理想流体在重力场中的一维定常流动的能量方程。 沿流线积分 §3.9 伯努利方程及其应用 一、伯努利方程（续） 物理意义： 应用范围： 不可压缩理想流体在重力场中作定常流动时，沿流线单位质量流体的动能、位势能和压强势能之和是常数。 (1) 不可压缩理想流体在重力场中的定常流动； (2) 同一条流线上的不同的点；沿不同的流线 时，积分常数的值一般不相同。 §3.9 伯努利方程及其应用 一、伯努利方程（续） b c 1 a a 2 c b H 总水头线 静水头线 速度水头 位置水头 压强水头 总水头 不可压缩理想流体在重力场中作定常流动时，沿流线单位重力流体的总水头线为一平行于基准线的水平线。 §3.9 伯努利方程及其应用 二、伯努利方程的应用 原理：弯成直角的玻璃管两端开口，一端的开口面向来流，另一端的开口向上，管内液面高出水面h，水中的A端距离水面H0。 1. 皮托管 B A h H0 由B至A建立伯努利方程 §3.9 伯努利方程及其应用 二、伯努利方程的应用（续） 动压管： 1. 皮托管（续） 静压管与皮托管组合成一体，由差压计给出总压和静压的差值，从而测出测点的流速。 §3.9 伯努利方程及其应用 二、伯努利方程的应用（续） 2. 文丘里管 原理：文丘里管由收缩段和扩张段组成，在入口前直管段上的截面1和喉部截面2两处测量静压差，根据此静压差和两截面的截面积可计算管道流量。 h 1 2 △z 1 2 h 由1至2建立伯