流体力学-lecture5-流体运动学(1次课).pptVIP

穿过封闭环的流线 * 断面正交流线 * 平面和曲面断面 * 正负 * 抛面 * 二维平面 * 渠道一维 * 三方向上的微元平衡 * 两侧有流进出 * * 控制面（可能是平面或曲面）如果不是过流断面，则微元过流断面面积为 ，或者 即为与控制面想垂直的速度。 2、净通量 流过全部封闭控制面A的流量称为净流量（或净通量），用表示，则 流入控制体的流量恒为负，流出控制体的流量恒为正。 在微元流束上 在平面控制面上 在曲面控制面上 §3-2 流体运动学-流体运动的基本概念 ?过流断面上的平均速度 从流量公式上看到，要想求得总流过流断面上的流量，首先必须知道速度在过流断面上的分布规律。 但它不是容易确定的。 工程计算的简化方法： ——不管速度分布如何，只要用实验测出过流断面的流量Q，再除以过流断面面积A，则所得到的一个平均值—— 过流断面上的平均速度，也称为管中平均速度。 §3-2 流体运动学-流体运动的基本概念 控制面上的流量 - 控制面上的流量 §3-2 流体运动学-流体运动的基本概念 一、理想流动与粘性流动 二、可压缩流动与不可压缩流动 三、定常流动与非定常流动 六、一维流动 二维流动 三维流动 七、重力流与非重力流（压力流、射流） 四、均匀流与非均匀流（渐变流与急变流） 五、有旋流动与无旋流动（不做要求） §3-3 流体运动学-流体运动的分类 均匀流、非均匀流、渐变流、急变流 在3-3与4-4断面之间——均匀流，其它部分的流动为非均匀流。 在1-1与2-2断面之间的流动能够视作渐变流，而在2-2与3-3断面之间、4-4与5-5断面之间的流动应视作急变流 图中闸门出流后形成的收缩断面c-c上的流动也常常作为渐变流来对待。 均匀流——流线平行的流动 §3-3 流体运动学-流体运动的分类 一维流动 二维流动 三维流动 图1 平面流动 图2 轴对称长流动 若流动要素是三个空间坐标的函数，称这种流动为三维流动。 例如，空气绕地面建筑物的流动、水在断面形状和尺寸变化的天然河道中的流动。三维流动是流体运动的最一般形式，其流线常常是三维空间曲线，较为复杂。 若流动要素只是两个空间坐标的函数而与第三个坐标无关，则称这种流动为二维流动。 例如：流体质点在一系列平面上的流动称为平面流动。 具有轴对称性的流动为轴对称流动。 §3-3 流体运动学-流体运动的分类 若流动要素只是一个空间坐标的函数，则该流动称之为一维流动。 图3 一维流动 例如，图3所示圆截面管道，若管内的流体是无粘性作用的理想流体，则过流断面上的流速随坐标r的变化甚小，流动可以近似成一维流动。 在实际情况下，常常遇到具有细长形状的流道（图3），如常见的河道、渠道与管道。尽管流动要素是三个空间坐标的函数，但是流动要素的断面均值（如断面平均流速V）只是曲线坐标s 的函数，因此能够将其视作一维流动。 §3-3 流体运动学-流体运动的分类 ?三维流动的连续性方程 取微元体，如图所示 同理得 或 §3-4 流体运动学-连续方程式 对不可压缩流体： 对定常流动： 散度 是流体力学运动的基本方程式 是不可压缩流动存在的充要条件 §3-4 流体运动学-连续方程式 图示，微小流束是一元流动；有固体边界的总流，若一切流动参数均以过流断面上的平均值计算，也可以看作是一元流动。 一元定常流动的连续方程式是 一元不可压缩流动的连续方程式是 ?一元流动的连续方程式 在一元流动的整个封闭控制表面中，只有两个过流断面是有流体通过的。因为出口过流断面的面积矢 ，与速度矢 方向一致，而进口过流断面的 与 方向相反，故由式 可得 §3-4 流体运动学-连续方程式 对不可压缩流体定常流动 ?一元流动的连续方程式 高斯定理 §3-4 流体运动学-连续方程式 3-1 流体运动的描述 3-2 流动的几个基本概念 3-3 流动的分类 3-4 流体运动的质量守恒方程 §3 流体运动学 本讲总结 重点 描述流体运动的两种方法 流线和迹线的概念和方程 平均速度和流量的概念 不可压缩流体的连续性方程 第3章结束 涡轮机械示意图 作业 自测题：全部 习题： T3-3、 T3-4、T3-6、T3-9 §3 流体运动学 上讲的复习和总结：概念（压强，有势力，决对压强，相对压强，压强二性，等压面，水头，潜体，浮体），规律（欧拉平衡方程，帕斯卡，阿基米德）及应用（壁面压力计算解析法和图解法）； * 教材的前三讲；定量描述流动 * 如何诠释河流的流动 * 我们