第2章-流体流动的基本概念-讲义.pdfVIP

工程流体力学——第二章 流体流动的基本概念 2-1 第 2 章 流体流动的基本概念 2.0 导言 流体流动与固体运动：无论是运动学还是动力学方面，流体流动问题都显 著不同于固体运动，且通常更为复杂，因此研究方法上也有其鲜明的特点。 固体运动=平动+转动；采用曲线运动理论、刚体转动、牛顿第二定律描述； 流体流动=平动+转动+连续不断的变形运动；因此，研究流体流动问题时： ①其运动学方面需特别考虑流体变形与时间的关系即变形速率问题； ②其动力学方面也与固体动力学方法不同，通常是采用所谓控制体方法 (欧拉方法)并依据牛顿第二定律建立流体动力学关系 本章内容：流体运动学和动力学基本概念，是后续各章共同基础平台。 流场及流动分类 (稳态与非稳态流动，一维、二维及三维流动)； 描述流体运动的方法 (拉格朗日法，欧拉法，质点导数)； 流体运动的迹线和流线 (迹线微分方程，流线微分方程，管流连续性方程)； 流体的运动与变形 (平移、转动、剪切、膨胀，有旋运动与无旋运动)； 流体动力学基本概念 (流动推动力，层流与湍流，边界影响，流动阻力)。 Dr W-X Huang, School of Chemical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, P.R. China 工程流体力学——第二章 流体流动的基本概念 2-2 2.1 流场及流动分类 2.1.1 流场的概念 流场：流体所占据的空间。有时也根据所研究的流场特征参数来表征，如 “速度场”，“压力场”等。 描述流场各点的运动状态，可将流体运动参数表示为流场空间坐标(x ,y ,z ) 和时间 的函数。比如：在流场空间中，流体运动速度 v 就表示为： t v=v(x, y ,z ,t ) v i +v j +v k (2-1) x y z ⎧ v v x( y, z, t, ) ⎪x x v 或用分量形式表示为 v x( y, z, t, ) (2-2) ⎨ y y ⎪ v v x( y, z, t, ) ⎩z z 速度表达式的一般含义： ①流体速度v 随流场空间点(x ,y ,z ) 不同而变化； ②流场空间各点 x y z ) 处的流体速度 v 又随时间t 而变化； ( , , ③根据连续介质概念，流场空间点总被流体质点所占据，所以 时刻空间 t 点(x ,y z ) 处的速度 v 就是该时刻